Электровоз ЧС1

Пассажирские поезда на линиях, электрифицированных на постоянном токе до 1957 г., обслуживались электровозами ВЛ22^М, ВЛ22 и ВЛ19, которые как по своим тяговым характеристикам, так и динамическим качествам не соответствовали пассажирской службе. Поэтому еще в ноябре 1956 г. был подписан контракт о поставке из Чехословацкой Социалистической Республики двух опытных электровозов колеи 1 524 мм постоянного тока напряжением 3 000 в типа 20—20, выполненных на базе уже строившихся заводами им. В. И. Ленина в городе Пльзен четырехосных электровозов типа 12Е. Предполагалось, что после проведения испытаний и эксплуатационной проверки новых электровозов и внесения в них соответствующих изменений начнется поставка пассажирских локомотивов из Чехословакии в Советский Союз.

Крупнейшее Чехословацкое предприятие — заводы им. В. И. Ленина— было основано в 1859 г. и получило широкую мировую известность, как заводы «Шкода». Эти заводы в 1953 г. выпустили первый магистральный электровоз постоянного тока напряжением 3 000 в типа 20—20 для обслуживания грузовых и пассажирских поездов (так называемый универсальный электровоз типа 12Е). Электровоз был спроектирован заводами им. В. И. Ленина в сотрудничестве со швейцарскими локомотивостроительными заводами «Винтертур» и фирмой «Сешерон». Электровозы типа 12Е оборудованы шестиполюсными тяговыми электродвигателями AL-4846zT мощностью при часовом режиме 586 кет, установленными на раме тележек. Привод от электродвигателей выполнен пластинчатым системы Сешерон, зубчатая передача односторонняя. Тележка изготовлена из полых балок прямоугольного сечения, соединенных в одно целое литыми полыми элементами. Буксы имеют по одному двухрядному сферическому роликовому подшипнику, цилиндрические направляющие и винтовые рессоры квадратного сечения.

Переключение с одной реостатной позиции на другую и с последовательного соединения тяговых электродвигателей на параллельное производится групповым контроллером (главным переключателем). На последовательном соединении тяговых электродвигателей можно получить четыре ступени «ослабления» поля, на параллельном — шесть ступеней. Максимальное «ослабление» поля составляет 56% (остается 44%). Электровозы типа 12Е для чехословацких железных дорог строились до 1959 г. На одном из электровозов завод в 1957 г. в виде опыта установил на одной из тележек новый тип передачи от тяговых электродвигателей к колесным парам— передачу системы завода «Шкода». Взамен вала, пропущенного через полый вал тягового электродвигателя, и крестообразной пластинчатой системы Сешерон по проекту завода установлена карданная система, связывающая якорь электродвигателя с шестерней; карданная система помещена внутри якоря тягового электродвигателя. В этом же году завод разработал и изготовил новую конструкцию тележек, отличающихся от тележек конструкции завода «Винтертур» (тележки электровоза серии Ае4/4 линии Берн — Летчберг — Симплон) системой рессорного подвешивания — буксовые цилиндрические рессоры заменены листовыми подбуксовыми и изменена конструкция вторичного подвешивания кузова. Электровоз с новыми тележками получил наименование типа 20Е.Подобные локомотивы строились затем в различных вариантах и известны как заводские типы 41Е (см. ниже), З0Е и 43Е (для чехословацких железных дорог), 44Е (для железных дорог Польской Народной Республики).

Заказанные в 1956 г. в Чехословацкой Социалистической Республике для Советского Союза два электровоза, обозначенные заводами им. В. И. Ленина типом 24Е, согласно условиям поставки должны были иметь общий (он же сцепной) вес 84 т ± 3%, мощность часового режима 2 344 кВт, скорость при этом режиме 62,2 км/ч. Электровозы должны быть оборудованы автосцепками СА-3, кранами машиниста Шкода 0, утепленными кабинами машиниста, токоприемниками, установленными на кронштейнах для обеспечения контакта с проводом, подвешенным на высоте от головки рельса до 6 900 мм. Эти электровозы, получившие обозначение серии ЧС1 (Чехословацкие, 1-й тип) № 001 и 002, прибыли в Советский Союз в начале 1957 г. и поступили в депо Перерва б. Московско-Курско-Донбасской дороги для испытаний на экспериментальном кольце ЦНИИ МПС и эксплуатационной проверки с пассажирскими поездами на участке Москва — Серпухов.

У электровозов ЧС1-001 и 002 за счет постановки автосцепок удлинена рама кузова (у электровозов типа 12Е расстояние от оси крайней колесной пары до наружной плоскости буферного бруса равно 1 500 мм, у электровозов типа 24Е — 2 180 мм). Кузов электровоза опирается через четыре опоры на две люлечные балки по одной на каждую тележку. При номинальном напряжении на зажимах 1 500 в электродвигатели имеют следующие технические данные:

Вес тягового электродвигателя — 5 200 кг; максимальная скорость вращения якоря - 1 200 об/мин. Особенностью этого электродвигателя является слабое насыщение его магнитной системы, позволяющее за счет глубокого «ослабления» поля регулировать в относительно широких пределах скорость электровоза.

Главный переключатель электровоза имеет 39 контакторных элементов, причем пять линейных контакторов выполнены с более мощными дугогасительными устройствами (больший размер дугогасительных камер) по сравнению с контакторами, осуществляющими переключения секций пусковых сопротивлений, мостовой переход от последовательного соединения тяговых электродвигателей к параллельному и езду на режиме «ослабленного» поля. У переключателя 48 позиций: нулевая, предреостатная,23 реостатных, 5 ходовых на последовательном соединении тяговых электродвигателей {24-я полное поле — 100% и 4 ступени «ослабленного» поля 86, 60, 50, 40% возбуждения), 3 переходных, 8 реостатных и 7 ходовых на параллельном соединении электродвигателей (33-я —? полное поле — 100% и 6 ступеней «ослабленного» поля — 86, 70, 60, 50, 40 и 35%). Привод переключателя — электропневматический.

Реверсоры служат одновременно для отключения неисправных тяговых электродвигателей. Пусковые сопротивления выполнены чугунными. Для защиты электрического оборудования от токов короткого замыкания и перегрузок служат быстродействующий выключатель 4НС, дифференциальные реле и реле перегрузки.

На электровозе установлены два мотор-компрессора и два мотор-вентилятора. Мотор-компрессор состоит из электродвигателя постоянного тока напряжением 2600 в 1А2629/2 мощностью 12,5 кет и двухцилиндрового двухступенчатого компрессора «Ковопол» производительностью 2 м³/мин воздуха при противодавлении 8 кГ/см². Электродвигатели А-2934/4 мотор-вентиляторов выполнены на рабочее напряжение на коллекторе 1 500 в и соединены последовательно; мощность этих электродвигателей 13 кВт. Электродвигатели вентилятора служат одновременно для привода генераторов тока управления (1,2 кВт, 48 в). Эти генераторы питают цепи управления и освещения, а также служат для зарядки железоникелевой аккумуляторной батареи емкостью 120 а-ч.

Контроллеры машиниста имеют барабан управления, связанный со штурвалом, и реверсивный со съемной рукояткой; с барабаном управления пружиной связан командный барабан; последний электрически связан с главным переключателем и, строго следуя за его положением, стремится в конечном итоге занять позицию, на которой стоит барабан управления.

При диаметре колес 1250 мм и напряжении на зажимах тяговых электродвигателей 1 500 в опытные электровозы развивают при часовом режиме силу тяги 13 500 кГ и скорость 62,3 км/ч; при длительном режиме — силу тяги 11 100 кГ и скорость 65,4 км/ч. Максимальная скорость электровоза в эксплуатации — 120 км/ч. Расчетный вес электровозов — 85 т (при взвешивании электровоз ЧС1-002 весил 86,8 т).

Электровоз ЧС1-002 в мае-июне 1957 г. испытывался на участке Москва— Серпухов с пассажирскими поездами весом 1 000—1 100 т. На подъеме 8% он развивал скорость около 85 км/ч, на площадке установившаяся скорость составляла 108 км/ч, что соответствовало максимальному «ослаблению» возбуждения до 39,3% (против 35% номинальных). Динамические и путевые испытания позволили дать удовлетворительную оценку новому локомотиву. Электровозы ЧС1-001 и 002 сначала работали на Курском направлении Московской дороги, а затем с 1958 г. на участке Москва — Калинин Октябрьской дороги.

Поставка электровозов ЧС1 в Советский Союз началась в 1959 г., причем с № 003 (заводской тип 41Е) они несколько отличались по конструкции от опытных локомотивов. У этих электровозов песочницы помещены в кузове, изменена форма окон, буферных брусьев, путеочистителя. Тяговое и тормозное усилие от тележек к кузову передается непосредственно через шкворни, укрепленные в раме кузова. На нижнем конце шкворней помещены шаровые сочленения, расположенные в шкворневых балках тележки. Это сочленение удерживает тележки от перемещения относительно кузова в продольном направлении, но дает возможность свободного поперечного перемещения по 30 мм на сторону. Вместо цилиндрических буксовых пружин на электровозах поставлены листовые подбуксовые рессоры, на концы которых через резиновые амортизаторы и стойки передается вес кузова и тележек. Как и у опытных электровозов, буксы имеют по одному двухрядному сферическому подшипнику с внутренним диаметром 180 мм.

В отверстия приливов букс входят стержни (цапфы), запрессованные в раму тележки. На раму тележки через люлечную балку передается вес кузова: кузов опирается на балку двумя скользящими опорами, а балка на маятниковых подвесках подвешена к раме тележки. Изменение конструкции системы рессорного подвешивания вызвало некоторое повышение его жесткости и увеличение сил трения. Если на опытных электровозах статический прогиб рессорного подвешивания первой ступени (тележек) составлял 46,4 мм, а второй (кузова) 67 мм, то у электровозов, начиная с № 003, эти величины уменьшились соответственно до 30,4 мм и 59,4 мм. Сочленение между тележками сохранено.

Конструкция тягового электродвигателя AL-4846zT, зубчатой передачи и колесных пар осталась практически без изменений; изменен лишь способ посадки зубчатых колес, которые укреплены болтами на конусообразном приливе колесного центра. На электровозах с № 003 уменьшено количество ступеней «ослабления» поля на параллельном соединении тяговых электродвигателей с 6 до 5, т. е. общее количество позиций главного переключателя стало 47, а число контакторных элементов — 36. На последовательном соединении тяговых электродвигателей при «ослаблении» поля возбуждение осталось без изменения (80, 60, 50 и 40%), а на параллельном соединении составляет 80, 60, 50, 40 и 35%.

Электровозы оборудованы межвагонными соединениями и соответствующей аппаратурой для питания электропечей пассажирских вагонов током от контактного провода.

Вес электровоза (85 т), максимальная скорость (120 км/ч) и основные тяговые параметры остались без изменения.

Электровозы ЧС1 первоначально работали на линии Москва — Курск — Харьков, Москва — Ленинград, а затем на участке Москва — Рязань.

В конце 1960 г. на последнем электровозе серии ЧС1 (№ 102) заводами им. В. И. Ленина были установлены в виде опыта более мощные тяговые электродвигатели AL-4846eT и привод системы завода «Шкода».

Тяговый электродвигатель AL-4846eT по сравнению с тяговым электродвигателем AL-4846zT имеет незначительные конструктивные изменения. При одинаковых размерах якоря и коллектора у него увеличено сечение проводников обмотки якоря, число которых уменьшено с 1 218 до 1 044; число коллекторных пластин соответственно уменьшено с 609 до 522. Также при увеличении сечения провода обмоток главных полюсов число витков на полюс уменьшено с 28 до 24. Уравнительные соединения у электродвигателей AL-4846eT помещены со стороны коллектора, а были со стороны противоположной коллектору. В связи с изменением конструкции привода изменено устройство полого вала якоря. При повышении мощности этой машины конструкторы по существу повторили то же, что сделал в 1940 г. завод «Динамо» им. С. М. Кирова при создании на базе тягового электродвигателя ДПЭ-340 электродвигателя ДПЭ-400 для электровозов ВЛ22^М.

Тяговый электродвигатель AL-4846eT при номинальном напряжении на его зажимах 1 500 в имеет следующие данные:

Вес тягового электродвигателя — 5100 кг.

Электрические аппараты и схемы у электровоза № 102 почти не изменились, однако нумерация аппаратам дана другая, что затруднило изучение локомотива. В отличие от электровозов ЧС1 электровоз № 102 имеет как на последовательном, так и на параллельном соединении по 5 ступеней ослабленного поля, соответствующих 85, 70, 57,5, 47,5 и 40% возбуждения;, в связи с этим у главных переключателей несколько изменены развертки кулачковых шайб; контакты главного переключателя рассчитаны набольшие токи.