Электровозы-тягачи Э1 и Э2
Для крупных углепогрузочных пунктов, рассчитанных на погрузку в полувагоны до 4000 т угля в час, необходимо продвижение состава под погрузочным механизмом со скоростью от 0,05 до 0,4 м/с. Состав при этом должен двигаться плавно и не менять скорость при изменении его веса и удельного сопротивления движению (заданная скорость не должна отклоняться более чем на 3—5%). Имевшиеся к середине 70-х годов маневровые и промышленные локомотивы не были приспособлены к такому режиму работы, поэтому возникла потребность в создании локомотива, отвечающего условиям эксплуатации на автоматизированных пунктах погрузки. Такой локомотив без состава должен двигаться со скоростью около 1 м/с (3,6 км/ч).
Так как основным отличием локомотива углепогрузочного пункта от обычного маневрового локомотива является система управления тяговыми электродвигателями, которая должна быть органически связана с другими системами погрузочного пункта, на первом этапе создания локомотива все внимание было сосредоточено именно на этой системе. Институтом Гипроуглеавтоматизация при участии специалистов УкрНИИпроекта на базе промышленного электровоза ЕЛ1 был создан в 1977 г. локомотив, отвечающий по своим тяговым параметрам условиям эксплуатации на углепогрузочном пункте. Этот электровоз получил наименование маневрового тягача или просто электротягача и был обозначен Э1.
При переоборудовании электровоза ЕЛ1 якоря его тяговых электродвигателей соединили последовательно без возможности переключения, была также сделана отдельная цепь из последовательно включенных обмоток возбуждения этих машин. Питание электрических цепей электровоза осуществлено через четыре контактных провода. По одному проводу напряжение, регулируемое с помощью тиристорной стационарной установки в пределах от 200 до 400 В, подается к цепи якорей электродвигателей; по второму — напряжение около 80 В подводится к цепи возбуждения электродвигателей, по третьему — получают питание электродвигатели вспомогательных машин (сохранено напряжение питания 1500 В, как на электровозе ЕЛ1) и по четвертому — цепи управления и контроля. При движении электровоза без состава в цепь возбуждения тяговых электродвигателей включается добавочное сопротивление, и напряжение на последовательно включенных обмотках главных полюсов электродвигателей уменьшается до 20 В.
На стационарном пункте используются тиристорные регуляторы напряжения. Система управления тяговыми электродвигателями позволяет осуществить электрическое торможение путем перевода тиристорного регулятора в инверторный режим. Испытания электротягача Э1 проводились на шахте Распадская ПО «Южкузбассуголь» и подтвердили работоспособность системы.
Проект второго типа электровоза-тягача был разработан по техническому заданию УкрНИИпроекта. Изготовленный по этому проекту Днепропетровским заводом металлургического оборудования (ДЗМО) локомотив получил обозначение серии Э2.
Первый опытный электровоз Э2 прошел промышленные испытания в 1980 г. на углепогрузочном пункте разреза Хольбольджанский ПО «Востсибуголь», где и был оставлен для дальнейшей эксплуатации. В 1984 г. на углепогрузочном пункте разреза Нерюнгринский ПО «Якутуголь» испытывался второй образец электровоза Э2, на этот раз двухсекционный, изготовленный ДЗМО в северном исполнении.
Электровоз питается от двух верхних контактных проводов постоянным током напряжением 0— 400 В и 220 В. Каждая секция имеет две двухосные тележки с колесными парами, приводимыми с помощью карданной передачи от тягового электродвигателя (по одному на тележку). Диаметр колес 1050 мм, общее передаточное число от тягового электродвигателя к колесным парам 70.
В средней части кузова расположены кабины машиниста.
Длина электровоза по осям автосцепок 28 600 мм. Секции оборудованы песочницами с электропневматическим управлением подачей песка.
Управление электровозом дистанционное, автоматическое с использованием вычислительных устройств, расположенных на стационарном пункте. При изменении напряжения на зажимах якорей тяговых электродвигателей в пределах 90—430 В скорость электровоза в рабочем режиме меняется в диапазоне 0,06— 0,4 м/с. Ток в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей составляет 22 А при напряжении 220 В. Номинальный ток якорей 440 А, мощность тягача 82 кВт. При этой мощности на путях Нерюнгринского разреза двухсекионный электровоз может перемещать до 62 груженых четырехосных вагонов. Скорость электровоза без вагонов при напряжении на якорях тяговых электродвигателей 440 В достигает 1 м/с (3,6 км/ч); напряжение и ток возбуждения электродвигателей соответственно 220 В и 5 А; подводимая к электровозу мощность 12 кВт.
Электровоз весит 180 т (нагрузка от колесных пар на рельсы 22,5 тс); он рассчитан на прохождение кривых радиусом 40 м. Сила тяги при трогании с места 730 кН (74 500 кгс).
После испытаний двухсекционного электровоза он был оставлен для эксплуатации на разрезе Нерюнгринский, а Межведомственная комиссия рекомендовала этот тип электротягачей к серийному производству.