ВЛ61 (до января года — Н-О — Новочеркасский однофазный) — советский грузовой магистральный шестиосный электровоз переменного тока напряжения 20 кВ и позднее 25 кВ. В СССР является первым серийным и вторым вообще (после ОР22) электровозом переменного тока. В дальнейшем электровозы были модернизированы в двухсистемные с возможностью питания постоянным током напряжения 3 кВ, после чего получили обозначение ВЛ61д.
Всего было выпущено двенадцать электровозов серии. Первоначально они работали на Московско-Курско-Донбасской железной дороге на участке — Павелец, а после модернизации в двухсистемные — на Северо-Кавказской железной дороге на участке — . К началу 1980-х годов все электровозы были списаны, и к настоящему времени в качестве музейных сохранились только два локомотива серии — на станции Рязань I и в музее Северо-Кавказской железной дороги в Ростове-на-Дону.
История создания и модернизаций
Предпосылки к созданию и проектирование В начале 1950-х годов Министерство путей сообщения СССР вернулось к идее внедрения на железных дорогах СССР электрификации на переменном токе высокого напряжения промышленной частоты (20 кВ, 50 Гц) вместо постоянного тока напряжения 1,5 и 3 кВ. Внедрение переменного тока высокого напряжения позволяло снизить силу тока в контактной сети, что позволяло повысить мощность электровозов не опасаясь перегрева и снизить энергопотери в контактном проводе, а также сэкономить на материале контактных проводов. Кроме того, использование на электровозе переменного тока позволяло регулировать напряжение и силу тяги тяговых двигателях за счёт переключения обмоток трансформатора, что позволяло отказаться от использования включённых последовательно с тяговыми двигателями реостатов, сжигающих часть энергии впустую. Недостатком такой системы электрификации была необходимость размещения на подвижном составе достаточно мощных и при этом компактных электрических преобразователей (трансформаторов, выпрямителей и сглаживающих реакторов) и обеспечить их приемлемое охлаждение в замкнутом пространстве локомотива.
Ранее в 1938 году был построен опытный электровоз переменного тока напряжения 20 кВ ОР22 с двенадцатианодными ртутными выпрямителями (экситронами), который испытывался на Щербинском железнодорожном кольце ВНИИЖТа, имеющем возможность подачи как постоянного тока напряжения 3 кВ, так и переменного тока высокого напряжения 20 кВ. Из-за начавшейся в 1941 году войны работы по исследованию и усовершенствованию электровоза были прекращены, а сам он был разобран на запчасти к электровозам постоянного тока. По ряду технических причин электровоз оказался малопригодным к эксплуатации, однако его испытания подтвердили перспективность создания подобных локомотивов.
Однако к 1950-м годам появление гораздо более компактных по сравнению с экситронами одноанодных электровакуумных выпрямителей с водяным охлаждением — игнитронов, позволило существенно продвинуться в проблеме размещения и охлаждения оборудования преобразования переменного тока на электровозе. В связи с этим было решено вернуться к созданию новых электровозов переменного тока, а для их обкатки в условиях реальной эксплуатации электрифицировать переменным током первый опытный в СССР магистральный участок — Ожерелье — Павелец Московско-Курско-Донбасской железной дороги. На этом участке планировалось опробовать новую систему электрификации и в случае успешных результатов перейти на неё при электрификации новых линий.
Для линий переменного тока Новочеркасский электровозостроительный завод в период — годов спроектировал шестиосный грузовой электровоз. Разработкой проекта электровоза руководили инженеры Б.В. Суслов (главный конструктор завода), Б.Н. Тихменев, В.А. Стекольщиков, Б.А. Тушканов. С целью ускорения проектирования и выпуска электровоза использовались тележки, тяговые электродвигатели и некоторое другое оборудование шестиосных электровозов ВЛ22м, в то время как кузов для увеличения машинного отделения был спроектирован без традиционных наружных переходных площадок и в значительной степени унифицирован с кузовом параллельно создаваемых двухсекционных восьмиосных электровозов постоянного тока ВЛ8 и односекционных шестиосных ВЛ23.
Производство и переименование С 1954 года началось опытно-серийное производство новых локомотивов, получивших название серии Н-О, что означало Новочеркасский Однофазный. Первоначально все электровозы были рассчитаны на номинальное напряжение в 20 кВ, а в 1959 году они были модернизированы для работы при напряжении 25 кВ, которое было признано наиболее оптимальным для электровозов переменного тока и на которое была переведена линия Ожерелье — Павелец. Всего было построено 12 электровозов: в году — 2 (001, 002), в году — 2 (003, 004), в году — 3 (005—007), в году — 5 (008—012).
Все электровозы до января 1963 года носили название серии Н-О, но позже в связи с сокрытием советскими властями событий 1962 года в Новочеркасске, повлёкшим намеренное снижение упоминания названия города и Новочеркасского завода, были по аналогии с другими советскими грузовыми электровозами переименованы в ВЛ61, что означало Владимир Ленин, 6-осный, тип 1, поскольку обозначение Н6О (Н шесть О), которое позднее стало читаться как Н60 и ВЛ60 (шестьдесят), было занято к тому времени другой моделью электровозов.
Модернизация в двухсистемные электровозы Первый эскизный проект переделки электровозов Н-О (ВЛ61) в двухсистемные с возможностью работы на участках как переменного тока, так и постоянного тока напряжения 3 кВ был выполнен в году, но вскоре был отклонён за ненадобностью, поскольку как станцию Ожерелье, так и станции Мариинск и Зима на новом электрифицируемом участке было решено обустроить как станции стыкования, снабдив их переключаемыми на два рода тока секциями контактной сети.
Однако в году при электрификации на переменном токе главного хода Северо-Кавказской железной дороги на участке Ростов-Главный — Георгиевск возник стык постоянного и переменного тока по станции Минеральные Воды с электрифицированной на постоянном токе в довоенные годы линией Минеральные Воды — Кисловодск. На данной линии эксплуатировалось значительное количество моторвагонных электропоездов постоянного тока и линию в те годы было решено не переводить на переменный ток, что потребовало бы полной замены парка электропоездов, а лишь увеличить напряжение в контактной сети с 1,5 до 3 кВ, что влекло лишь необходимость незначительной модернизации электрических схем поездов. В связи с относительно небольшой протяжённостью данной линии было решено не оборудовать станцию Минеральные воды переключателями контактной сети, а применить для вождения поездов двухсистемные электровозы.
В конце года было осуществлено переоборудование электровоза ВЛ61-004 в электровоз двойного питания, получившего обозначение серии ВЛ61д («двухсистемный»). Затем на Запорожском электровозоремонтном заводе в году были переоборудованы в двухсистемные 11 остальных электровозов серии ВЛ61.
В целях обеспечения возможности работы электровоза на постоянном токе и унификации системы регулирования напряжения потребовалось не только заменить контроллеры, контакторы и двигатели вспомогательных машин на применяемые на электровозах постоянного тока, но и отказаться от регулирования напряжения по обмотке трансформатора и установить реостаты, применив последовательное соединение двигателей и ослабление напряжения путём включения реостатов. В результате после переделки электровозы стали работать в одинаковых режимах как на постоянном так и на переменном токе, и с точки зрения электрических схем фактически стали представлять собой сходные с ВЛ22м электровозы постоянного тока, оснащённые в дополнение к основному оборудованию первичными преобразователями переменного тока.
Общие сведения Магистральные электровозы серии ВЛ61 (Н-О) предназначены для вождения грузовых поездов на участках железных дорог колеи 1520 мм, электрифицированных переменным током номинального напряжения 25 кВ (изначально — 20 кВ) частоты 50 Гц. Применённая на электровозе схема регулирования тяги (7 выводов трансформатора, 33 ступени) получила в дальнейшем широкое распространение. После переоборудования в двухсистемные серии ВЛ61д также стала возможна их эксплуатация на участках постоянного тока напряжения 3 кВ, но при этом электровозы лишились безреостатного регулирования тяги по трансформатору. Возможность эксплуатации электровозов по системе многих единиц не предусмотрена.
Электровозы ВЛ61 (Н-О) стали первыми серийными электровозами переменного тока в СССР, а впоследствии и первыми в СССР двухсистемными электровозами. Ближайшими конструктивными аналогами этих локомотивов среди электровозов постоянного тока являются шестиосные электровозы серий ВЛ23 и ВЛ22м — первые по конструкции кузова и интерьерам, вторые по конструкции тележек и значительной части электрооборудования. До переоборудования в двухсистемные они за счёт параллельного соединения тяговых двигателей и возможности безреостатного регулирования напряжения переключением обмотки трансформатора имели лучшие тягово-энергетические характеристики, чем ВЛ22м, но впоследствии они лишились данной возможности.
Нумерация и маркировка Электровозы ВЛ61 получили трёхзначные номера по возрастанию, начиная с 001. Первоначально серия электровозов обозначалась как «Н-О» и маркировка имела вид Н-О-XXX, где XXX — номер электровоза. С 1963 года в связи со сменой обозначения серии маркировка приобрела вид ВЛ61-XXXX, а после переоборудования электровозов в двухсистемные — ВЛ61д-XXX, то есть буква «д» указывалась над дефисом в верхнем регистре. После отстранения от эксплуатации электровоз ВЛ61д-005 был переобозначен под имитацию первого электровоза как Н-О-001.
Маркировка с обозначением серии и номера размещалась посередине на лобовой части электровоза в нижней зоне основной кабины над путеочистителем и была выполнена в виде накладных металлических букв и цифр. Впоследствии аналогичная маркировка стала наноситься краской и более мелким шрифтом под правым окном кабин машиниста. На электровозе ВЛ611д-005 после стилизованного переименования в Н-О-001 боковая маркировка стала также обозначаться в виде объёмных букв более крупного размера.
Технические характеристики Основные технические характеристики электровозов ВЛ61 и ВЛ61дТяговые характеристики аналогичны ВЛ22м с передаточным отношением 4,45 приведены в таблице: Параметр Значение 30+30 Размеры Основныеразмеры, мм Длина по осям автосцепок 16 442 Ширина кузова 5125 Высота опущенноготокоприёмникаот уровня головки рельсов 5065 Высота оси автосцепок 1055 Размерыходовойчасти, мм Полная колёсная база 12 200 Шкворневая база 9400 Колёсная база тележек Диаметр новых колёс 1200 Ширина колеи 1524 Минимальный радиуспроходимых кривых 120*103При скорости 10 км/ч Массово-весовые характеристики Масса, т конструкционная 126 рабочая 132 Нагрузка от оси на рельсы, тс 22 Тягово-мощностные характеристики Модель ВЛ61 (НО) ВЛ61д Род тока и напряжение 20 кВ, 50 Гц ~ (до 1959)25 кВ, 50 Гц ~ 25 кВ, 50 Гц ~ / 3 кВ = Передаточное отношение редуктора 89:20 = 4,45 Мощность тяговыхэлектродвигателей, кВт в часовом режиме 6 × 425 = 2550 6 × 400 = 2400 в длительном режиме 6 × 335 = 2010 6 × 310 = 1860 Сила тяги, тс в часовом режиме 23,4 23,9 в длительном режиме 16,6 17,5 Скорость, км/ч в часовом режиме 39,9 36,1 в длительном режиме 43,2 38,1 конструкционная 85 Коэффициент полезного действия 0,81 ? мощности 0,832 ? сдвига 0,857 ?
Конструкция
Механическая часть
Кузов