Ш-ш... Бах! На пульте покачнулся термос. Это машинист нелёгким движением руки поставил контроллер на 28-ю позицию, за дверью громко ответили аппараты, двигатели переключились на параллельное соединение. Из-за неловких манёвров по Бердяушу поезду пришлось вначале сбивать скорость на жёлтый огонь светофора, в конце ненадолго даже поймав КЖ*, но главный путь наконец освободился и входной светофор сменил гнев на зелёный. Бердяуш, как и большинство станций, стоит в долине реки, Большой Сатки, теперь предстояло выбираться из этой ямы силой. Скорость была уже за 40, но у электровозов на хвосте висели несколько тысяч тонн бензина.
А рельсы поливал весенний дождь, расквашивая чёрные пятна — здесь недавно, как в старом анекдоте про бизонов, прошёл другой наливной — с сырой нефтью... Электровоз, хоть и хотел, зацепиться колёсами за эту квашню не мог и завывал то одной, то другой осью. Машинист неторопливо щёлкал собачкой, выводя реостат, но, завидев, как стрелка амперметра снова неровно плывёт влево, сбрасывал контроллер назад. Реостат исправно умножал квадрат тока на сопротивление и порядочно раскалился, а выйти на 37-ю позицию, чтобы двигатели наконец встали под полное напряжение и реостат остыл, никак не удавалось.
Ладно, бесполезно. Резким движением главная рукоятка сброшена куда-то в район 25-й, за спиной силовой контроллер ответил "ш-ш... Ба-бах!", двигатели вернулись на сериес-параллель. Теперь четыре шунта верхней рукояткой и просто ждать. За пару километров до Салгана подъём кончается, там чуть перевалим и закроемся, как говорят машинисты по старой паровозной традиции — для выключения тяги в старые времена закрывали регулятор... Хотя нет, машинист это сделает без нас, мы же покинем тесную кабину ВЛ10У и будем разбираться, что такое сериес-параллель.
Итак, в прошлой статье было сказано, что даже полмегаваттному вагону метро для управления двигателями маловато одного реостата — будет сильно «гореть сцепление». А 5,5-мегаваттному грузовому «волу» — и подавно. Поэтому реостат дополнен самым, казалось бы, лежащим на поверхности методом регулирования — изменением напряжения на двигателях.
Но не всё так просто: ВЛ10У, как и выпускаемый ныне — в 2021-м году — ЭП2К, и уже списываемая иномарка Skoda 82E (ЧС7), рассчитан на постоянное напряжение 3000 вольт. Это старая система, ей лет сто, но до сих пор ею электрифицированы десятки тысяч километров дорог. К источнику постоянного тока не подключишь трансформатор, который так выручает в глобальных сетях переменного тока 50 Гц и в миллионе других случаев. И сразу нужное напряжение не выработаешь, как на тепловозе (о чём, конечно, будет своя статья).
Спасает то, что на «ухолёте» — так называют ВЛ10У челябинцы, с одним из которых мы ехали — восемь тяговых двигателей. Их можно соединить последовательно, как лампочки в гирлянде, тогда напряжение, перебирая все по очереди, поделится поровну, на каждый двигатель придётся 3000 / 8 = 375 вольт. Это называется последовательным соединением, а с латыни — сериесным или просто С. Может показаться, что всё это старые дрова, но в конце статьи вас ждёт сюрприз... Выглядит сериесное примерно так:
Сопротивление каждой обмотки возбуждения можно взять из книги, оно равно примерно 0,025 Ом и при нормальном для двигателей токе в 400 А на каждой ОВ будет по закону Ома падать аж целых U = IR = 400 х 0,025 = 10 (десять) В, поэтому их можно даже не учитывать. Но для трогания этого недостаточно и реостат («сцепление»...) всё же нужен: сопротивление якорных обмоток очень мало, несильно отличается от сопротивления ОВ и разумные 400 – 500 ампер без реостата будут держаться лишь на скорости, когда есть противоЭДС. Поэтому на первой позиции контроллера схема примерно такая:
* КЖ - красно-жёлтый огонь локомотивного светофора, показание при движении к светофору с красным огнём
Полная версия с чертежами и фотографиями — на Яндекс.Дзене https://zen.yandex.ru/vivan755 , цикл «ТЭД», статья 5