| Одним из путей повышения надежности работы электровозов является применение на них тяговых электродвигателей синхронного или асинхронного типа. Частота вращения роторов таких электродвигателей регулируется изменением частоты питающего тока. Так как в контактном проводе однофазный ток имеет постоянную частоту 50 Гц, то на электровозах необходимо устанавливать преобразователи частоты и числа фаз. С появлением тиристоров стало возможным создание таких преобразователей в достаточно компактном виде. Отсутствие коллектора позволяет повысить вращающий момент и мощность электродвигателя, а следовательно, и осевую силу тяги при данных габаритах электродвигателя. Исключаются коммутационные ограничения, что позволяет увеличить мощность и за счет повышения частоты вращения. |
| У электродвигателей синхронного и асинхронного типов возможно поддерживать постоянный вращающий момент во всем диапазоне скоростей. В результате при конструкционной скорости электровоз может реализовать максимальную мощность, значительно превосходящую мощность коллекторных тяговых электродвигателей. Поэтому для решения вопроса по дальнейшему повышению скоростей движения поездов применение бесколлекторных электродвигателей на электровозах рассматривалось как одно из перспективных направлений и научно-исследовательские и проектно-конструкторские организации с начала 60-х годов приступили к работам по созданию электровозов с такими электродвигателями. |
| Само существование бесколлекторных машин двух типов определило развертывание работ по новым электровозам переменного тока с тиристорами в двух направлениях: создание электровоза с синхронными электродвигателями, получившего наименование вентильных, и создание электровоза с асинхронными электродвигателями. |
| В 1967 г. Новочеркасский электровозостроительный завод по проекту НЭлНИИ изготовил опытный электровоз ВЛ80б-216, у которого одна секция имела вентильные тяговые электродвигатели, а вторая представляла собой обычную секцию серийного электровоза ВЛ80к. Секция с вентильными электродвигателями рассматривалась как макетная и предназначалась для экспериментальной проверки и отработки всей системы оборудования электровоза с таким приводом. Индекс "Б" у серии обозначал, что это электровоз с бесколлекторными электродвигателями (обозначение ВЛ80в в то время использовалось для электровозов ВЛ80 с высоковольтным регулированием напряжения). Тележки макетной секции такие же, как у электровоза ВЛ80к. Конструкция кузова претерпела небольшие изменения, связанные с применением другого электрооборудования. Передаточное отношение зубчатой передачи 21:88=1:4,19. |
| На секции установлен силовой трансформатор ОДЦЭ-7500/25 несколько измененной по сравнению с трансформатором электровоза ВЛ80к конструкции. Его мощность повышена до 7500 кВА при весе 9600 кгс. Повышено напряжение регулируемой и нерегулируемой частей обмотки до 2х208 и 1020 В, поставлена обмотка для питания цепей возбуждения на 100 В. Остальные обмотки такие же, как и трансформатора ОЦР-5000/25В. В схеме отсутствует встречное включение регулируемой и нерегулируемой частей (ранее это применялось на электровозе ВЛ60-317). Напряжение, подаваемое от вторичной обмотки к преобразователям, регулируется с помощью главного контроллера ЭКГ-14, имеющего 36 позиций, из которых 18 ходовых. |
| На секции установлены четыре тяговых электродвигателя НБ-600, конструктивно аналогичных синхронным машинам. Электродвигатель выполнен в корпусе электродвигателя НБ-418К, в остов которого запрессованы пакеты статора из листов электротехнической стали с трехфазными обмотками, соединенными в звезду и рассчитанными на напряжение фазы 1280 В при частоте 80 Гц и ток фазы при продолжительном режиме 360 А. Индуктор (ротор) электродвигателя имеет шесть явно выраженных полюсов. Мощность электродвигателя в часовом режиме 1200 кВт, номинальная частота вращения 1600 об/мин, наибольшая частота 2250 oб/мин. Вес электродвигателя 4200 кгс. |
| Обмотка статора каждого электродвигателя получает питание от вторичной обмотки трансформатора индивидуально, через тиристорный преобразователь ПЧФ-1, вентили которого выполняют функции выпрямителя однофазного тока и коммутации его в фазах обмотки статора при вращении ротора. Такое выполнение преобразователя обеспечивает коммутацию тока в машине также при трогании с места. Совмещение функций выпрямления и коммутации тока позволяет уменьшить число вентилей в преобразователе. |
| В каждом преобразователе имеется 12 плеч; в плече по 18-ти последовательно включенных тиристоров типа ВКДУ-150-7. Два преобразователя объединены в один блок. Общее количество вентилей в преобразователе 216, т. е. всего 864 на секцию электровоза. Между преобразователями и вторичной обмоткой трансформатора включены дроссели. |
| Расчетная сила тяги часового режима 22 тс при скорости 85 км/ч, максимальная скорость секции 110 км/ч. Вес макетной секции с 2/3 запаса песка составил 96 тс (24 тс на ось). |
| Первое самостоятельное движение макетная секция выполнила 4 ноября 1967 г. Затем начались наладка и устранение недостатков. Так, в системе управления преобразователями устранялись колебания величины тока электродвигателей. В ходе наладки электровоз водил (по кольцу завода) поезда весом до 6000 тс, разгоняясь до 70 км/ч; наибольшая реализованная электродвигателями мощность составила 1700 кВт. |
| В 1969 г. макетная секция прошла испытания на кольце ЦНИИ МПС. При испытаниях была реализована сила тяги 22,8 тс, получена наибольшая скорость с составом 86 км/ч. Одновременно были выявлены отдельные недостатки в системе управления преобразователями. |
| В дальнейшем (1973 г.) макетная секция № 216 была использована ЦНИИ МПС для решения вопросов, связанных с применением рекуперативного торможения на электровозах с вентильными электродвигателями, на которых этот вид торможения в отличие, например, от электровозов ВЛ80к не требует никаких изменений и добавлений в силовом оборудовании в схеме по сравнению с тяговым режимом. |
| Если конструкция трансформаторов ОДЦЭ-5000/25АМ в процессе выпуска электровозов ВЛ80р почти не менялась, то системы управления преобразовательными установками подвергались значительным изменениям. После блоков управления БУВИП-80 применялись установки БУВИП-100 (с электровоза №1565), БУВИП-113 (с электровоза №1769) и БУВИП-133 (с электровоза №1802), в новых блоках ставились более совершенные электронные элементы, в том числе микроэлектронные. При ремонте на заводах и в депо на части электровозов блоки БУВИП-80 и БУВИП-100 заменялись блоками БУВИП-113 и БУВИП-133. На трех электровозах в преобразователях были применены тиристоры Т2-353-800, используемые для преобразователей ВИП-4000 электровозов ВЛ85. |
