Повернення енергії
Значно збільшити виробництво потужних магістральних електровозів.
Створені творчою співдружністю вчених, конструкторів, виробничників та експлуатаційників радянські магістральні електровози отримали високу оцінку як вітчизняних, так і зарубіжних залізничників. Чотири типи електровозів в даний час випускаються з державним Знаком якості.
На замовлення Управління державних залізниць Фінляндії виготовляються електровози типу ЕС-40. 80 таких машин успішно експлуатуються на фінських залізницях.
З 1979 року до Польської Народної Республіки постачається вантажний електровоз ЕТ-42.
Створюючи нові потужні локомотиви, електровозобудівники вимагають зниження собівартості перевезень на залізничному транспорті, економії енерговитрат на перевезення.
Електрифікований залізничний транспорт є великим споживачем електроенергії. До 20 відсотків цієї енергії витрачається електровозами під час гальмування. Чи не можна відшкодовувати ці втрати? Виявляється, можна шляхом повернення більшої частини цієї енергії до мережі та вторинного її використання.
. Найстарший машиніст - інструктор електровозного депо Хашурі, що на Закавказькій залізниці, - Георгій Гедевонович Кевлешвілі багато разів розповідав про випадок, який на все життя вразив його уяву. Одного разу, в 1933 році, на електровозі, що йде по крутих схилах Сурамського перевалу, що знижується в бік Чорного моря, встановили електричний лічильник. Після того, як поїзд прийшов до місця призначення, лічильник розпломбували, щоб дізнатися, скільки електричної енергії витрачено на рух складу. Замість витрати лічильник показував економію. "Як вказці", - подумав тоді машиніст. І тоді ж дізнався, що існує дивовижне слово "рекуперація". Не відав він, що явище, що цим словом позначається, було відомо ще задовго до того, як з'явилися електрика, електроенергія, електровоз. Рекуперація означає повернення частини матеріалів або енергії, витрачених один раз і які можна використати повторно.
У першому радянському електровозі ВЛ19-01, що переживав Сурамський перевал, встановлене обладнання рекуперативного гальмування змусило тягові двигуни на спусках і при зупинках бути генераторами. Вони не споживали енергію, а виробляли електричний струм і віддавали їх у мережу.
Чи не дивно: мчить на весь опор електровоз із величезним складом. Він бере із мережі енергію, бере чимало. Але ось настав момент зупинитися. Потрібно ще витрачати енергію на гальмування. А тут навпаки: при гальмуванні вона виробляється та повертається до мережі.
Дивна, перспективна, але важко втілена в життя ця справа - рекуперація на електровозах. Спроби здійснити її належать до самого початку вітчизняного електровозобудування.
На залізницях, електрифікованих на постійному струмі, повернення енергії в контактну мережу застосовується давно та успішно. Це дозволяє кожен двадцятий склад проводити на заощадженій електроенергії.
Реалізація ж рекуперативного гальмування на електровозах змінного струму є значно складнішим завданням. Необхідно не тільки переводити тягові двигуни при гальмуванні в генераторний режим, але перетворювати постійний струм на змінний і лише потім повертати його в контактну мережу.
Впритул вирішення цього завдання розпочали 1967 року на електровозах ВЛ80Р з ртутними выпрямителями. З появою потужних силовихкремнієвих тиристорів та електронних елементів систем управління, розроблених радянською промисловістю, було створено електровоз нового покоління - типу ВЛ80Р з плавним регулюванням напруги та рекуперативним гальмуванням.
Робота 130 таких машин на Красноярській, Східно-Сибірській, Далекосхідній та Північно-Кавказькій залізницях підтвердила їхню економічність. Залізничники високо оцінили нові електровози, які, поряд з перевагами рекуперативного гальмування, мають кращі тягові властивості та гнучку систему управління. Ці машини на ділянках з гірським профілем споживають енергії набагато менше, ніж їхні побратими, які працюють на постійному струмі в режимі рекуперації.
Серед основних розробників системи рекуперативного гальмування - кандидати технічних наук начальник відділу електровозів А. Л. Лозановський та завідувачі лабораторій А. С. Капанев та Б. М. Наумов. Головним конструктором проекту в 1976 був призначений Б. А. Тушканов.
Електровоз з рекуперацією має однотипні з восьмивісною ВЛ80Т ходову частину, тягові двигуни та основні допоміжні машини. Але трансформатори та перетворювальні установки на основі тиристорів спроектовані для нього заново, а тому у вітчизняному електровозобудуванні ВЛ80Р став ще й першим значним досвідом створення тиристорного електровоза.
Про значущість створення електровозів, що економлять електричну енергію на залізничному транспорті, говорить той факт, що локомотив із рекуперацією постійно перебуває під неослабною увагою Міністерства електротехнічної промисловості СРСР, Центрального Комітету партії та Ради Міністрів.СРСР.
Творчі зусилля всіх, хто брав участь у створенні ВЛ70Р, були високо оцінені. У 1970 році ця машина експонувалася на Всесоюзній виставці досягнень народного господарства та була нагороджена дипломом першого ступеня. Електровоз ВЛ80Р експонувався на Лейпцизькому ярмарку, на міжнародних виставках "Електро-77" та "Залізничний транспорт-77". За високий рівень науково-технічних розробок ВЕЛНДІ був удостоєний Почесного диплома Президії торгово-промислової палати та диплома Міністерства електротехнічної промисловості СРСР.
На XXVI з'їзді КПРС було гостро поставлено питання необхідності найсуворішої економії енергетичних ресурсів, Використання рекуперативного гальмування є значним резервом у вирішенні цього найважливішого господарського завдання.
Зростання вантажопотоків на залізничному транспорті, прискорене створення нових електрифікованих магістралей, зокрема Байкало-Амурської, висунув завдання створення нових, потужніших, досконаліших, економічніших і витриваліших локомотивів. Вона закріплена у рішеннях XXV та XXVI з'їздів КПРС, у яких йдеться про необхідність значного збільшення потужності (понад 10 тисяч к. с.) магістральних електровозів.
Вчені ВЕЛНДІ та будівельники електровозів з ентузіазмом взялися за створення нового локомотива. Зусилля дослідників та конструкторів було об'єднано під керівництвом головного конструктора проекту, лауреата Державної премії В. Я. Свердлова. Адміністрація інституту та партійна організаціянадавали проектувальникам усіляку допомогу та підтримку. Комсомольці взяли шефство над електровозом та допомагали у прискореному створенні та просуванні технічної документації, у виготовленні вузлів та деталей.
У 1979 року з воріт експериментального цеху НЕВЗ вийшли перші два восьмиосних електровози змінного струму типу ВЛ84. Ці електровози, призначені для БАМу, поки що не мають собі подібних у світовій практиці електровозобудування. Призначені вони для роботи в умовах Сибіру та Далекого Сходу, при коливанні температур від 40 градусів тепла до 60 – морозу.
Цими факторами продиктовані особливі вимоги щодо вибору матеріалів та технологічного оснащення. На додаток до колишніх довелося застосувати понад 100 нових типів матеріалів та виробів, багато вузлів розробляти заново.
Електровоз відрізняється від відомих тим, що він має принципово нову механічну частину, опорнорамне підвішування тягових двигунів. Крім того, споживання енергії на власні потреби машини знижується майже вдвічі завдяки застосуванню автоматичного регулювання режиму тяги та гальмування. Під час проектування передбачено також покращення умов роботи локомотивної бригади у суворому кліматі. Простора та комфортабельна кабіна електровоза оснащена автоматичною системою керування, забезпечена кондиціонером, калориферами.
Заводські випробування у 1979 році, експлуатаційний пробіг на Північно-Кавказькій залізниці у 1980 р. підтвердили правильність основних рішень, прийнятих дослідниками, конструкторами та технологами.
Разом з роботою над новими моделями йде постійне вдосконалення машин, що випускаються. На дорогах країни несе свою службу добротний восьмивісний електровоз змінного струму ВЛ80Т. Залізничники їм задоволені. Йому, як уже сказано,присвоєно державний знак якості. Але вчені визначили, що його також можна покращити: підвищити віддачу на транспорті, знизити трудомісткість та металомісткість під час виготовлення. Таку роботу виконано. Електровоз типу ВЛ80С проти ВЛ80Т майже вдвічі підвищує продуктивність локомотивних бригад. Перші вдосконалені машини вже експлуатуються на дорогах країни.
Рекуперація є перевіреним, але з єдиним засобом економії енергії електровозами. Творці сталевих богатирів наполегливо працюють над тим, щоб скоротити витрати енергії на власні потреби електровоза – охолодження силового обладнання, забезпечення стисненим повітрям обладнання електровоза та гальм поїзда. Цей напрямок може дати не менший зиск, ніж рекуперація. Завдання у тому, щоб створити автоматичну систему регулювання режиму роботи допоміжних пристроїв.
Проходять також експериментальні випробування зразки принципово нових локомотивів з безколекторними тяговими двигунами. Номінальна потужність і швидкість цих електровозів на 25-30 відсотків вища, ніж у тих, що випускаються сьогодні. Має бути проведено великий комплекс досліджень, перш за все приступити до промислового освоєння цих локомотивів, але вже очевидно, що життя такої моделі забезпечене.
У перспективі у колективів ВЕЛНДІ та НЕВЗ - робота над електровозами змінного струму з асинхронними тяговими двигунами, дванадцятивісними електровозами, що працюють на постійному та змінному струмі, над ще більш потужними, досконалими та економічними локомотивами.
Цим машинам бути, тому що їх творці успішно пройшли період становлення, зуміли подолати труднощі і навіть невдачі, і тепер настав час повернення знань, досвіду, енергії, накопичених за роки великого багатотрудногопошуку.