早在1930年代,匈牙利就搞出第一条采用16kV工频接触网的铁路,引领了一波世界潮流,但是限于当时的电气系统,以及随后而来的战争,这个事情就被耽误下来。而时间线推进到战后的1950年代,高压交流输电方式再次成为一股潮流,席卷西欧诸国,髮国、阴国、西独都在研究这种新的接触网模式到底要怎么很好的运用。同时,东亚这边的泥轰正在全力研发高速铁路,这是一种跟他们常见的1067毫米轨距与DC1500V直流输电系统完全不同的新型模式,也就是说泥轰国的高速铁路系统——新干线系统,是另起炉灶的系统。这股风潮也吹到我国,毕竟我国除了抚顺电铁以及解放前遗留下来的城市电车系统之外完全没有电气化干线铁路,一张白纸是最好作画的。

而同样作为这股风潮的引领者(匈牙利:明明是我先……),苏联早在30年代就开始研发使用高压交流电的电力机车。根据苏联人自己的计算,10000吨货车以50公里的时速爬上10‰的坡道时,原有的DC3000V直流接触网将会经过超过6000A的电流,由此则会增加接触网导线的直径,同时需要布置更多变电所以增大供电量。而采用高压交流电则会显著减小接触网电流,减轻接触网导线及供电所负载压力。

OR22

1938年,科洛姆纳厂联合电气大厂迪纳摩,为苏联制造了第一台使用单相20kV工频的电力机车。这台被标注为OR22-01的机车,除了电气部分换为交直变电系统之外,机械部分基本参照二厂合作研发的Ss型直流电力机车制造,牵引电机还是直流的DEP-340,所以机车总功率还是2040千瓦,机车重132吨,轴重22吨,也是型号里22的由来。型号里的OR表示汞整流器,实际就是引燃管。

从苏联铁科院拍的侧身照来看,该车并没有像以后的机车一样把变压器挂在车底,而是安放在中部独立的高压室内。机车采用水银引燃管整流技术,输出1500V和750V直流电向牵引电机供电。苏联仅试制一台作为技术验证车型,1939年12月开始,在苏联环铁试验约六个月,期间运行约4000公里,给苏联提供了第一手交直机车的资料。因为战争的关系,这台车随后拆解,整流设备被运往某变电所作为固定整流设备使用。

背景介绍:Ignitron整流(引燃管整流技术)
Ignitron:中文翻译为引燃管,是西屋公司(发明了现在通用的列车空气制动的那个)在1930年代发明的电气设备。
引燃管通常是一个大型钢制容器,底部有一个池,在操作过程中充当阴极。一个大型石墨或难熔金属圆柱体,通过绝缘电连接保持在水池上方,用作阳极。由耐火半导体材料(如碳化硅)制成的点火电极短时脉冲以高电流产生一股导电汞等离子体。等离子体快速击穿汞池和阳极之间的空间,允许主电极之间传递强电流。在汞的表面,由所产生的电弧加热释放出大量的电子,这有助于维持汞电弧。汞表面因此用作阴极,并且电流通常仅在一个方向上。一旦点燃,一个引燃管将持续通过电流,除非电流外部中断或在阴极和阳极之间产生反向电压。(来自英文维基百科Ignitron)

引燃管示意图

所谓引燃管整流,笔者强答下,错了勿怪:母线接入的高压单相交流电经降压变压器及劈相机,变为多相“低”压交流电接入多个多级引燃管,出来的变压直流电再进行汇合成为波浪形直流电,向牵引电机输电。缺点在于苏联机车的引燃管最高工作温度仅为35°C(高了水银会蒸发,谢@析木分野 指导,把这茬忘了),故而必须采用笨重的水冷设备,而且对机车振动异常敏感,怼车钩的时候说不定把水银晃出引燃管。

VL61

战后,苏联铁科院经过测算,认为单相20kV工频是交流电力机车最佳电源。故而在1953年,新诺切夫斯克厂开始研发第二代技术验证车H-0,后改名VL61,基本上机车还是使用已经有的VL22M型的总体结构,电气间改装变压器和引燃管整流设备, 驾驶室取消前部瞭望台,总体功率还是小时/持续2550/2100千瓦。由于此车的出现,后来的VL23也采用了相同的车身及驾驶室。

H3B3,实际是НЭВЭ,新诺切夫斯克厂的俄文缩写。原型号的Н代表新诺切夫斯克厂
5 2 1号车在铁科院环铁进行测试当中。当时正好处于苏联换装SA3自动车钩的尾声,这几台车还带着缓冲饼。
毛子就这点好,用剩下的机车老喜欢扔广场公园之类的地方党固定雕塑

VL60

1957年,经过对VL61的测试,并且在该机车动力不足的共识下,新诺切夫斯克的总设计师BV Suslov同志牵头研发了新的Н60型机车。历经多次更新,机车各项性能逐步提升,量产型的牵引电机NB415小时/持续功率800/675千瓦,于是整车功率达到小时/持续4800/4050千瓦,机车长20.8米,宽3.15米,高5.1米,受电弓最高升高6.8米。转向架轴距4.6(2.3+2.3)米,中心距10.4米,全轴距15米。机车重138吨。在研发的过程中,苏联铁科院经过测试以后接触网电压提升至25kV,后期制造的机车均按25kV标准制造。在1962年,VL60制造了采用硅整流器的K型机车,也算是扔掉那个引燃管。

采用NB410牵引电机的1号车,坑得中国人欲哭无泪。
图纸。可以看出板簧堆后面已经有了轴箱弹性定位的影子,但是还是要搞飞檐板簧堆。

我国在1957年向苏联求援的时候确实也得到N60机车的全套技术,但是因为低下的工业能力,我国并没有在引燃管技术上有所突破,试制的6Y1-1号到7号车全都故障多多,特别是NB410牵引电机存在重大原始缺陷,坑的运用部门欲哭无泪。倒是自己搞的硅半导体整流设备可靠性能还算可以,田心厂联合株机所也参考了从髮国进口的6Y2机车,试制了新的牵引电机,效果良好,所以6Y1制造到第8台之后,我国电力机车算是摆脱了苏联的原始电气设备,转而变为我国自主研发的一套系统。

一点样子没变的6Y1-0001
6号车,没有电阻制动下秦岭,太废闸瓦,画美不看。侧墙已经接近韶山1008那种了。
安放在铁博的1008号,苏联味道已经很淡了。原来只是副灯,没有尾红灯。
成都北站铁路局几大电力机务段将韶山1型改装出两个重联插座,非原厂改动。
后期量产型连加强筋都扔了。受电弓更是扔掉了五边形双臂弓,而是采用折页型单臂弓。这个弓看起来就比较高大上了,肯定是大修时换的新式弓。
株洲田心厂连轴箱梁都换成了三角形焊接版,而不是板簧。后面的韶山3更是学髮国搞简化版的轴箱弹性定位,一系减震圆簧直接装在轴箱旁边。
VL60K,是一种采用硅整流器

历数下我国在制造自己的电力机车时被嫌弃VL60的原始设计:

1、引燃管整流器(苏联人后来也换了)

2、NB410牵引电机(苏联人很快就换掉了)

3、板簧飞檐轴箱梁(现在的鹅毛新造机车还在用)

4、五边形双臂受电弓(苏联——鹅毛一直在用)

5、侧墙加强筋(苏联——鹅毛就没扔掉)

6、只有副灯(后来的苏联搞的苏式大小眼副红灯)

好了针对我国的嫌弃部分到此为止,说回VL60。这种机车衍生多个自行号,P代表客运型,K代表使用硅整流器,U代表使用再生制动系统。整个VL60系列机车制造了2618台。

F

1959年,苏联从髮国进口50台F型电力机车(阿尔斯通造,6Y2的苏联版本),因为国内机车缺口有点大,而新诺切夫斯克的产能有些不足。然而其运用表现让苏联不太满意,主要是也没配件可换,自70年代车况恶化之后就逐步淘汰了。机车小时/持续功率4740/4560千瓦。

07号车,与苏联其他机车相比太窄导致车身过长。
扔在机务段死亡线堆锈的F07号机车。
还在髪国测试的6Y2机车,
北宝成的6Y2。

K

1961年,苏联从西独进口了20台使用25kV工频交流电的电力机车,制造商为西门子(电气设备)和克虏伯(机械设备及总装,也是K的由来)。但是因为各种原因,这种机车的命运跟F型机车一样,毛病不少还缺少备件,因此逐步报废。机车小时/持续功率为4950/4350千瓦。

连博物馆都没混进去的K型电力机车,克虏伯倒是把轴箱梁造成铸造件。

引燃管的故事基本就到这里了。下期再说苏联的硅半导体整流机车。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:丁丁冬冬

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