История электрической тяги на железнодорожном транспорте.
Электровоз - неавтономный локомотив, приводимый в движение установленными на нем тяговыми электродвигателями, получающими энергию от энергосистемы через тяговые подстанции, контактную сеть или от собственной аккумуляторной батареи. Тяговый электродвигатель приводит во вращение колесные пары подвижного состава.
Первые попытки использования электрической энергии для тяги поездов относятся к концу 70-х г.г. XIX в. О вкладе во внедрение электрической тяги нем. электротехника Вернера Сименса (1816-1892) мы говорили в предыдущей лекции. В 1867 г. Сименс создал динамомашину, а в 1879 г. он создал и построил первый электровоз, напоминавший современный электрокар. На нем был установлен электродвигатель постоянного тока мощностью 9,6 кВт. Электрический ток напряжением 160 В передавался к двигателю по контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд.
День рождения электрической тяги - 31 мая 1879 г. На промышленной выставке в Берлине Сименс демонстрировал, построенную им электрическую железную дорогу длинной 300 м. Электровоз, на котором восседал машинист, вез 3 вагончика с 18 пассажирами-посетителями выставки со скоростью 7 км/ч. Дорога пользовалась огромным успехом. За время работы выставки было перевезено 86 тыс. пассажиров.
В 1880 г. В. Сименс выступил в обществе немецких электротехников с докладом «Динамоэлектрическая машина и ее применение на железных дорогах», в котором обосновал преимущества и выгоды внедрения электрической тяги. В 1880-1881 г.г. фирма Сименса построила первую в мире городскую электрическую дорогу в Берлине, в 1889 г. - железную дорогу Берлин-Лихтерфельд. В начале 1880-х годов фирма, став мировым лидером в области электротехники и электрической тяги, построила городские электрические железные дороги в Германии и других странах.
|
|
|
В 1880 г. в США прототип электровоза построил американский изобретатель и предприниматель Томас Алва Эдисон, в 1882 году этот локомотив был испытан на железной дороге Нортен Пасифик.
В 1895 году в США были электрофицированы тоннель в Балтиморе и все тоннельные подходы к Нью-Йорку. Для этих линий были построены элетровозы мощностью 185 кВт (200 л.с.), развивали скорость 50 км/ч. В 1900-е годы в США электротяга стала применяться на пригородных путях, появились настоящие электрички, состоявшие из моторных и прицепных вагонов.
С конца XIX в. на электрическую тягу переводили метрополитены - городские внеуличные (подземные и надземные) железные дороги в Европе и США. В 1890 году в Лондоне была открыта первая в мире электрифицированная линия метро, в Нью-Йорке паровую тягу на надземном метрополитене заменили электрической. В 1896 г. начал действовать старейший в Европе метрополитен в Будапеште, 1900 г. - в Париже. В начале 1900-х годов были построены подземные линии метро в Берлине, Гамбурге, Мадриде, Чикаго, Филадельфии, Мехико, Буэнос-Айресе и других городах.
|
|
|
После первой мировой войны во многих странах мира начала проводиться электрификация железных дорог. Электрическая тяга получила широкое распространение на магистральных линиях с большой плотностью движения, в странах, имеющих сложный горный рельеф - в Германии, Австрии, Франции, Швейцарии и др.
В России проекты использования электрической тяги на железных дорогах имелись еще до первой мировой войны, например, вагон с электрическим приводом Ф.А.Пироцкого. Война помешала завершить электрификацию линии С.Петербург-Ораниенбаум.
Электрификация железных дорог СССР началась в 1920-е годы как составная часть плана ГОЭЛРО. В 1926 г. было открыто движение электропоездов на участке между Баку и нефтепромыслом Сабунчи. В 1932 г. вступил в строй первый магистральный электрифицированный участок Хашури-Зестафони (62 км) через Сурамский перевал Закавказской дороги. К началу 1941 года протяженность электрифицированных линий составила 1880 км. Работы по электрификация железных дорог были продолжены после Великой Отечественной войны, рекордными по темпам электрификации были 1960-е годы – введено в эксплуатацию 20 тыс. км электрифицированных линий. К началу 1991 г. общая протяженность электрифицированных железных дорог СССР составила 54,3 тыс. км (первое место в мире по протяженности), доля электрической тяги в общей перевозочной работе составила 63,7 %. В настоящее время Россия также занимает 1-е место по электрификации железных дорог.
|
|
|
За рубежом общая протяженность электрифицированных линий в конце 1980-х г.г. составила около 100 тыс. км, из них примерно половина находится в Европе. Все железнодорожные линии электрифицированы в Швейцарии, в Швеции железные дороги с электрической тягой составляют 60%, в Италии – 50%, Японии, Болгарии, Германии – до 40%. В настоящее время протяженность электрических железных дорог во всем мире – около 300 тыс. км, что составляет более 20% общей их длины. Это наиболее грузонапряженные линии, горные участки с крутыми подъемами и многочисленными кривыми участками пути, пригородные узлы больших городов с интенсивным движением электропоездов.
Техника электрических железных дорог за время их существования изменилась коренным образом, сохранился только принцип действия. Применяется привод осей локомотива от электрических тяговых двигателей, которые используют энергию электростанций. Эта энергия подводится от электростанций к железной дороге по высоковольтным линиям электропередачи, а к электроподвижному составу - по контактной сети. Обратной цепью служат рельсы и земля.
|
|
|
Применяются три различные системы электрической тяги: - постоянного тока, - переменного тока пониженной частоты и - переменного тока стандартной промышленной частоты 50 Гц. До второй мировой войны применялись две первые системы, 3-я получила распространение в 1950-60-х г.г., когда началось интенсивное развитие преобразовательной техники и систем управления приводами.
Простота конструкции электровозов постоянного тока имела решающее значение для более широкого использования на железных дорогах СССР в первые годы электрификации. В 1926-1929 г.г. электровозы и оборудование для электрифицированных участков поставлялись из США и Италии. В 1930-е годы на Московском заводе «Динамо», Коломенском машиностроительном заводе был налажен выпуск отечественных электровозов и оборудования. В 1932 г. был построен первый магистральный шестиосный электровоз постоянного тока – ВЛ-19 (ВЛ означает Владимир Ленин) для равнинных дорог. Он развивал скорость до 90 км/ч. Для железных дорог с горным профилем поставлялись электровозы серии СС. В 1934 г. был выпущен первый пассажирский электровоз серии ПБ (Политбюро), в то время это был самый мощный электровоз (2040 кВт), развивал скорость 85 км/ч. В пригородном движении использовались мотор-вагонные поезда серии СЭ, состоявшие из одного моторного и 2-х прицепных вагонов.
В послевоенные годы были созданы более мощные электровозы – серии ВЛ-22 (выпускались до 1958 г.). В 1950-е и начале 60-х г.г. выпускались 2-секционные грузовые электровозы постоянного тока ВЛ-8 (мощностью 4200 кВт), затем – серии ВЛ-10 (мощность на колесах 5280 кВт). Для новых линий переменного тока промышленной частоты 50 Гц, были созданы шестиосные электровозы ВЛ60 и ВЛ80 (различных модификаций). Во всем мире электрификация железных дорог развивается по системе переменного тока промышленной частоты.
Научно-техническая революция отразилась на конструкции электровозов и электропоездов. Новый электроподвижной состав изменился конструктивно и внешне. Увеличилось число осей у локомотивов. Наиболее существенные изменения произошли в механическом и электрическом оборудовании. Созданы 8-осные ВЛ80Р и 12-осные ВЛ85 электровозы переменного тока, отличающиеся высокими тяговыми и тормозными характеристиками. В 1980-е годы разработаны конструкции мощных 2-х секционных 12-осных электровозов переменного тока ВЛ75 и постоянного тока ВЛ15, предназначенные для вождения тяжеловесных поездов на особо грузонапряженных участках. На железных дорогах России в основном эксплуатируются электровозы грузовые серии ВЛ отечественного производства и пассажирские ЧС чехословацкого производства.
Собственный КПД электровозов достигает 88-90 % при общем КПД электрической тяги (с учетом КПД ТЭЦ или ГЭС, тяговых подстанций, линий электропередачи и контактной сети) 22-24 %.
Достижения электровозостроения наиболее ярко проявились в высокоскоростных пассажирских поездах, предназначенных для работы на специализированных линиях. Эти поезда способны развивать скорость 300-350 км/ч и более. Японские высокоскоростные поезда «Синкансен» состоят только из моторных вагонов. Подобные поезда во Франции, ФРГ, Италии имеют прицепные и специализированные тяговые вагоны типа локомотивов.
Достижением отечественного электровозостроения было создание скоростного электропоезда ЭР200. С 2009 г. на скоростных линиях Москва - С.Петербург, Москва – Н.Новгород используются электропоезда фирмы «Сименс» (ФРГ) «Сапсан».
Основу локомотивного парка подвижного состава всех промышленно развитых стран составляют электровозы и тепловозы. Дальнейшее развитие этих локомотивов направлено на повышение их надежности и экономичности, улучшение тяговых качеств, снижение затрат на обслуживание и ремонт. В целом развитие локомотивостроения связано с увеличением единичной мощности и скорости движения.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 4846; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!