El material rodante eléctrico para una tensión de 6000 V es un material rodante eléctrico experimental ( locomotoras eléctricas y trenes eléctricos ) de corriente continua , diseñado para operar a una tensión de 6000 V. El sistema de electrificación a una tensión tan alta (para líneas de corriente continua) se planteó como alternativa al sistema de electrificación por corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz y tensión 25 kV. Solo había un ferrocarril en el mundo electrificado de acuerdo con dicho sistema: la sección Gori - Tskhinvali del Ferrocarril Transcaucásico (de 1969 a 1979 ).
En la década de 1920 comenzaron a operar los primeros trenes eléctricos en la URSS , y se iniciaron los trabajos de electrificación en corriente continua de 3000 V del tramo ferroviario en el Paso de Suram . Se adoptó el voltaje de 3000 V porque en este caso era posible crear equipos eléctricos de tracción suficientemente confiables para locomotoras eléctricas y al mismo tiempo era posible transmitir potencia suficientemente alta a través de la red de contacto. Sin embargo, incluso entonces, muchos especialistas que trabajaron en el campo de la electrificación ferroviaria entendieron bastante bien que dicho sistema de tracción eléctrica no es la mejor opción y en un futuro cercano limitará significativamente los intentos de aumentar la capacidad de carga aumentando el peso de los trenes y sus velocidades. Entonces, según cálculos elementales, si con un sistema de tracción eléctrica de este tipo en un aumento de 10 ‰ se conduce un tren que pesa 10,000 toneladas a una velocidad de 50 km / h, la corriente de tracción total de las locomotoras eléctricas excederá 6000 A, que es ya es el límite para la suspensión de contacto de aire (incluso las suspensiones de contacto modernas están diseñadas para una corriente máxima de 3684 A, mientras que la sección transversal total de los cables es de 875 mm²). Tal corriente requiere una ubicación más frecuente de las subestaciones de tracción, complica la obtención de una recolección confiable de corriente del cable de contacto y también aumenta las pérdidas de energía. Si para el material rodante eléctrico el voltaje de 3000 V ya es lo suficientemente alto, entonces para el sistema de suministro de energía es demasiado bajo.
En junio de 1932, la Comisión Técnica del Instituto de Investigación de Electrificación Ferroviaria del Comisariado del Pueblo de Ferrocarriles concluyó que los más rentables son dos sistemas de electrificación: corriente de frecuencia industrial monofásica (50 Hz) y corriente continua con tensión nominal de 20.000 V. Dado que el primero de ellos, aunque poco, ha sido investigado, el segundo no ha sido estudiado en absoluto. Por lo tanto, el trabajo adicional resultó en la creación de la primera locomotora eléctrica de CA en la URSS (ver locomotora eléctrica OR22 ).
Sin embargo, también hubo partidarios del sistema de electrificación de corriente continua de alto voltaje. En primer lugar, esto se debió a que durante la electrificación en corriente alterna, fue necesario reorganizar las vías de comunicación y autobloqueo, y además, es menos económico, ya que en este caso se suma la resistencia inductiva a la resistencia activa. de los alambres
En 1930, se estableció el Instituto de Ingeniería Eléctrica de Moscú , y en el mismo año, en la Facultad de Transporte Eléctrico del mismo instituto, por iniciativa de V. E. Rosenfeld , se comenzó a trabajar en el estudio de la electrificación de los ferrocarriles en corriente continua a mayor voltaje ( para empezar, un voltaje de 6000 AT). Se diseñó una instalación para convertir corriente continua en corriente alterna de frecuencia aumentada (hasta varios cientos de Hz) con su posterior conversión en corriente continua. En 1959, se instaló una instalación de este tipo en el depósito Panki del Ferrocarril de Moscú en una sección eléctrica de tres vagones Ср - 550 . En esta instalación se convirtió una corriente continua con un voltaje de 3000 V en corriente alterna monofásica con una frecuencia de 400-600 Hz mediante un inversor de válvulas, y luego se convirtió en corriente continua a través de dos válvulas y se alimentó 2 Motores de tracción conectados en serie . Durante las pruebas, el coche eléctrico desarrolló una potencia de hasta 150 kW, lo que sirvió de base para que en noviembre del mismo año, en la Comisión de Electrificación y Economía Locomotora del Consejo Científico y Técnico del Ministerio de Ferrocarriles, Doctor en Ciencias Técnicas, el profesor Rosenfeld hizo una presentación de voltaje (6 kV) con un convertidor de corriente en una locomotora eléctrica. Este informe provocó serias discusiones, porque la transferencia de líneas de CC con un voltaje de 3 kV a un voltaje de 6 kV era mucho más económica que la transferencia a corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz y un voltaje de 25 kV. Además, en ese momento en la Unión Soviética solo 412 km de vías férreas principales ( Ozherelye - Pavelets ) estaban electrificados con corriente alterna, como resultado de lo cual dicho sistema de electrificación aún no había logrado ganar el apoyo universal. Por lo tanto, muchos científicos apoyaron el inicio del trabajo sobre la introducción de un sistema de CC de 6 kV.
Para los experimentos, se eligió una sección inactiva del ferrocarril transcaucásico Gori - Tskhinvali con una longitud de 33 km.
El ferrocarril transcaucásico está casi completamente electrificado con corriente continua: en primer lugar, se electrificó el pasaje principal y, para no gastar dinero en el mantenimiento de locomotoras de vapor o locomotoras diésel para trabajar en áreas de poco tráfico adyacentes al pasaje principal, también estaban electrificados.Una circunstancia muy importante fue que la red de contactos , diseñada para una tensión de 3 kV, no requirió ningún reequipamiento cuando se le aplicó una tensión de 6 kV, es decir, los aisladores eléctricos soportaron libremente una duplicación de la tensión.
Para suministrar una tensión de 6 kV se conectaron en serie los bloques rectificadores de la subestación de tracción .
Asimismo, no fue necesario cambiar los esquemas de señalización automática de locomotoras , autobloqueo y señalización .
Se suministró tensión eléctrica de 6 kV a la red de contacto del tramo Gori-Tskhinvali solo durante el período de viajes experimentales de ese material rodante eléctrico, en el que los inversores se cambiaron a 6 kV, respectivamente, mientras que las locomotoras eléctricas en serie ( VL22 m , VL8 ) se defendieron detrás de inserciones neutrales.
Cuando se aplicó un voltaje de 3 kV a la red de contacto, las locomotoras en serie realizaron transporte de carga y pasajeros, así como viajes de prueba de un material rodante experimental, cuyos inversores se cambiaron a 3 kV.
Un inversor convirtió una corriente continua con un voltaje de 6 kV en corriente alterna de alta frecuencia (aproximadamente 1500 Hz), luego un transformador la redujo a un voltaje de aproximadamente 1500 voltios (es decir, motores de tracción utilizados de producción en serie Las locomotoras eléctricas de CC están diseñadas para este voltaje). Luego se suministró corriente alterna a un rectificador de tiristores controlados, se pudo regular de mínimo a máximo el voltaje de salida suministrado al motor de tracción .
La locomotora eléctrica podía funcionar tanto a una tensión de 6 kV como a una tensión de 3 kV, bastaba con encender el inversor.
Cada motor de tracción estaba alimentado por un convertidor separado (inversor + transformador + rectificador), el número de convertidores correspondía al número de motores de tracción . Esto hizo posible, si era necesario, apagar los motores eléctricos "extra" al seguir una sola locomotora eléctrica (sin tren ), al maniobrar en un depósito , con un peso de tren bajo .
En la URSS en la década de 1970, los convertidores de pulsos estaban equipados con:
No todas las locomotoras eléctricas experimentales y los trenes eléctricos podían operar a un voltaje de 6 kV (solo 3 kV), y no todos ingresaron a la sección Gori - Tskhinvali para la prueba .
En 1979 se terminaron los experimentos, en la primera mitad de la década de 1980. el material rodante experimental fue excluido de la flota de inventario del Ministerio de Ferrocarriles de la URSS y dado de baja. El Instituto de Ingenieros Ferroviarios de Leningrado operó el tren eléctrico ER2 a -556 con fines científicos, fue dado de baja en 2008.