Электропоезд ЭР9

Для обслуживания пригородных пассажирских линий, электрифицированных на переменном токе напряжением 25 кВ, с начала 60-х годов Рижский вагоностроительный завод выпускает электропоезда ЭР9 различных исполнений. Первоначально в течение двух лет изготовлялись поезда, имеющие выпрямительные установки в кузовах вагонов (ЭР9), с 1964 по 1976 г. включительно строились электропоезда ЭР9^П с подвагонным расположением выпрямительных установок. За это время в конструкцию вагонов и их оборудования вносились отдельные изменения, направленные на повышение технического уровня электропоездов.

В сентябре 1976 г. с поезда № 378 Рижский завод перешел на выпуск новых электропоездов, получивших серию ЭР9^М (модернизированные, заводское обозначение 62-255). Электропоезда ЭР9^М имеют достаточно существенные изменения по сравнению с электропоездами ЭР9^П, но при этом сохраняют многие их конструктивные элементы и основные тяговые параметры. Переработке подверглись отдельные элементы крыши, боковых стенок кузова, оконных рам (применены алюминиевые профили), как это было сделано на электропоездах ЭР2 с № 1112; достаточно сложный по конструкции высоковольтный кабельный ввод (соединение главного выключателя с первичной обмоткой трансформатора) , проходящий от крыши под вагон, заменен более простым и надежным шинным вводом; применены тиристорные регуляторы напряжения постоянного тока 110 В и переменного тока 220 В; изменена система вентиляции пассажирских помещений, установлены полумягкие диваны.

Для электропоездов ЭР9^М, как и для электропоездов ЭР2 и ЭР9^П, изготовлялись три типа вагонов: моторные, прицепные промежуточные и прицепные головные. Поезда составляются из равного числа моторных и прицепных вагонов.

Минимальное число вагонов в поезде четыре (2 моторных и 2 прицепных головных), максимальное— двенадцать (6 моторных, 4 прицепных промежуточных и 2 прицепных головных). Управление электропоездом возможно только из головных вагонов.

Кузова вагонов несущей конструкции выполнены по типу кузовов вагонов электропоездов ЭР2. Отдельные изменения частей кузова по сравнению с вагонами электропоездов ЭР2 вызваны другим расположением оборудования и его большим весом. Выход из вагонов может производиться и на высокие, и на низкие платформы. Вагоны имеют автосцепки СА-3.

Кузов вагона опирается на две двухосные тележки. Рамы тележек цельносварные, челюстные: в плане имеют Н-образную форму, опираются на буксы через четыре комплекта двухрядных цилиндрических пружин. В центральном подвешивании поставлены гидравлические амортизаторы, как это сделано на моторных вагонах электропоездов ЭР2. Статический прогиб рессорной системы моторного вагона без пассажиров 105 мм. Диаметр колес моторного вагона 1050 мм, прицепного — 950 мм.

Как и на моторных вагонах электропоездов ЭР2, тяговые электродвигатели установлены на раме тележки. Вал электродвигателя соединен с малой шестерней с помощью упругой муфты (резинокордные оболочки). Корпус редуктора опирается на ось колесной пары через роликовые подшипники, а со стороны малой шестерни через упругие элементы подвешен к раме тележки. Зубчатая передача односторонняя, жесткая, прямозубая. Передаточное число 73:23=3,17.

На каждой тележке моторного вагона установлены два тормозных цилиндра; нажатие тормозных колодок на каждое колесо двустороннее. Управление тормозами электропневматическое.

Под кузовом моторного вагона подвешены трансформаторы ОЦР-1000/25 Таллиннского электротехнического завода им. М. И. Калинина. Трансформатор стержневого типа с масляным охлаждением имеет четыре обмотки: первичную на 25 кВ (номинальная мощность 965 кВ- А), тяговую с семью промежуточными регулировочными выводами и напряжением между крайними выводами при холостом ходе 2208 В (номинальный ток 350 А, часовой ток 530 А), обмотку отопления мощностью 100 кВ- А и напряжением 628 В и вспомогательную обмотку мощностью 92 кВ А и напряжением 220 В. Масса трансформатора 3122 кг.

Для защиты высоковольтных цепей от токов короткого замыкания и перегрузок на крыше моторного вагона установлен главный воздушный выключатель ВОВ25-4, изготовленный Нальчикским заводом высоковольтной аппаратуры. Выпрямительная установка УВП-3, изготовленная Таллиннским электротехническим заводом, расположена под кузовом моторного вагона и выполнена по мостовой схеме. Установка имеет 84 вентиля ВКДЛ-200-8Б (лавинные восьмого класса); в каждом плече моста три параллельные цепи по шесть включенных последовательно вентилей; в ответвлениях также три параллельные цепи по два включенных последовательно вентиля. С помощью этих ответвлений осуществляется так называемый вентильный переход с одной ступени напряжения на другую, что позволяет не ставить делительные реакторы.

На моторных вагонах установлены тяговые электродвигатели РТ-51Д, которые при номинальном напряжении выпрямленного тока 825 В имеют в часовом режиме такие параметры (в числителе при возбуждении 92,5%, в знаменателе — при 32%): мощность 180/200 кВт, ток 240/266 А, частота вращения якоря 645/1140 об/мин. На пульсирующем токе мощность часового режима при 32% возбуждения 182 кВт. Максимальная частота вращения якоря 2080 об/мин, масса электродвигателя 2000 кг.

Тяговые электродвигатели попарно соединены последовательно; группы электродвигателей между собой соединены параллельно и через общий сглаживающий реактор подключены к выпрямительной установке.

Кроме ступеней возбуждения 92,5% (полное возбуждение) и 32% (нормальное возбуждение), имеется промежуточная ступень 53,5%.

Изменение напряжения на зажимах тяговых электродвигателей и степени их возбуждения осуществляется главным контроллером КСП-6Б с восемнадцатью контакторами и приводом системы профессора Л. Н. Решетова. Контроллер имеет 20 позиций. На 1-й (маневровой) позиции напряжение от одной секции тяговой обмотки трансформатора через пусковой резистор и выпрямитель подается на зажимы тяговых электродвигателей, работающих в режиме полного возбуждения; на 2-й позиции из цепи выводится пусковой резистор. На последующих 3-й — 16-й позициях происходит увеличение напряжения за счет последовательного подключения нагрузки к выводам тяговой обмотки. На 17-й позиции происходит уменьшение возбуждения до 53,5% (на 18-й позиции сохраняется режим работы 17-й позиции) и на 19-й позиции до 32%.

Управление главным контроллером осуществляется контроллером машиниста 1КУ-023, имеющим две рукоятки: реверсивную с положениями вперед, нуль и назад и главную с нулевым, маневровым и четырьмя (1—4) рабочими положениями:

Тяговые электродвигатели и основные электрические аппараты для электропоездов изготовлены Рижским электромашиностроительным заводом.

Под кузовом моторных вагонов расположен расщепитель фаз РФ-1В, преобразующий однофазный ток 220 В в трехфазный, который служит для питания других вспомогательных машин. На вал расщепителя посажено вентиляторное колесо для охлаждения выпрямительной установки, реактора и трансформатора. Частота вращения вала расщепителя фаз 1495 об/мин.

Под кузовами головных и прицепных промежуточных вагонов установлены мотор-компрессоры (электродвигатель АОСВ-72-6 и компрессор ЭК-1В или ЭК-1П производительностью соответственно 0,7 или 0,6 м3/мин) и щелочные аккумуляторные батареи 90КН-55. Батарея имеет номинальное напряжение 110 В и получает питание через кремниевый выпрямитель от обмотки трансформатора 220 В; для поддержания напряжения применен стабилизатор.

Моторные вагоны весят по 60 т, прицепные — по 37 т, головные — по 39 т; число мест для сидения в вагонах соответственно 107, 107 и 88.

Электропоезд имеет конструкционную скорость 130 км/ч. Расчетное ускорение груженого поезда до скорости 60 км/ч 0,6 м/с²; замедление при использовании электропневматических тормозов 0,8 м/с².

Электропоезда ЭР9^М выпускались в период с августа 1976 по январь 1983 г. и получили распространение на ряде железных дорог.

В 1980 г. на электропоездах с № 557 боковые стенки кузовов вагонов стали выполнять по типу вагонов электропоездов ЭР2 с № 1228. Тяговые электродвигатели РТ-51Д были заменены электродвигателями РТ-51М с изоляцией «Монолит-2» для полюсов.

Еще в 1974 г. Таллиннским электротехническим заводом им. М. И. Калинина были изготовлены опытные выпрямительные установки УВП-5 с лавинными таблеточными вентилями 12-го класса и естественным воздушным охлаждением. Эти вентили устойчиво работали при частых включениях и выключениях тока. Одна из установок была смонтирована на моторном вагоне ЭР9П № 32404, который затем эксплуатировался на Горьковской железной дороге. Положительные результаты испытаний установки на экспериментальном кольце ВНИИЖТа и последующей ее опытной эксплуатации послужили основанием для выпуска с этими установками в 1978 г. электропоезда ЭР9^М-526 с пятью моторными вагонами, а затем в 1981 г. опытного электропоезда ЭР9^Е. Буква Е в данном случае означает естественное охлаждение. Одновременно с выпрямительной установкой на естественное охлаждение были переведены трансформатор и сглаживающий реактор. Для этого их поместили в общий бак, заполненный маслом.

Масло в теплообменниках охлаждается естественным потоком воздуха при движении поезда.

Общее количество вентилей установки УВП-5 60 шт. На электропоезде ЭР9^М-526 на вагоне 06 проверялась работа малогабаритной установки с 32 вентилями; на электропоезде ЭР9^Е-565 установка УВП-5А выполнена на лавинных циклоустойчивых диодах ВЛ7-320 также 12-го класса; она представляет собой однофазный выпрямительный мост с расщепленными концами двух плеч для обеспечения бестоковой коммутации на переходных ступенях; в каждом плече по три параллельных ветви, в ветви — три последовательно включенных вентиля.

Боковой вид моторного вагона электропоезда ЭР9Е

Испытания электропоезда на экспериментальном кольце ВНИИЖТа и его эксплуатация на Юго-Западной дороге (депо Фастов) позволили положительно решить вопрос о дальнейшем изготовлении электропоездов ЭР9^Е. В декабре 1981 г. был построен второй поезд (ЭР9^Е-572), затем с конца 1982 г. начался их серийный выпуск (с № 590). Трансформаторы на этих поездах получили обозначения ОДЦЭР-1600/25 А.

В 1985 г. общественно-конструкторская группа локомотивщиков Горьковского отделения дороги разработала и осуществила, проект переоборудования списанного моторного вагона ЭР9-1006 в продовольственный электровагон ЭВП-001. На вагоне сохранили все основное электрооборудование, по концам сделали кабины машиниста, а пассажирское помещение приспособили для перевозки и продажи продовольствия на станциях дороги. Масса порожнего вагона 61 т, конструкционная скорость 100 км/ч, диаметр колес 1050 мм.