Идея использования электрической энергии для питания машин, совершающих механическую работу, появилась достаточно давно. Так, еще в 1834 году исследователь Якоби сконструировал электродвигатель с вращающимся якорем, впоследствии его разработки оказали большое влияние на развитие идей электрической тяги.
Наиболее известные работы инженеров 19 века
Опытные модели экипажей, приводимых в действие электродвигателями, стали появляться в конце 19 века одновременно в Германии, США, Великобритании и Франции. Так, в 1838 году на железнодорожном участке Глазго – Эдинбург под руководством Р. Дэвидсона была испытана тележка массой 5 тонн, приводимая в действие электрической тягой. А опытному электровозу профессора Пажа в США удалось развить скорость 30 км/ч.
Благодаря своим опытам с электричеством в мировую историю вошел и немецкий инженер Сименс. Еще в 1879 году он спроектировал для выставки промышленных достижений электрический локомотив. Машина передвигалась по территории, где проводилось мероприятие, и перевозила посетителей. Подвод электропитания осуществлялся по третьему рельсу, напряжение постоянного тока составило 160 Вольт. В том же году лаборатория Томаса Эдисона, в которой в то время работало множество талантливых изобретателей, представила свои проекты первых электровозов.
Электровоз Сименса
Нельзя не упомянуть и об американском изобретателе Лео Дафте, внесшем неоценимый вклад в совершенствование устройств на электрической тяге. Свой первый электровоз он построил в 1883 году, машина получила имя «Ампер». Несмотря на то, что масса локомотива составляла 2 тонны, он мог везти за собой вагоны весом 10 тонн со скоростью 9 миль в час. Вслед за первым электровозом появились машины «Вольта» и «Пачинотти». Их Дафт планировал использовать для езды по участку балтиморской конки, который предварительно следовало электрифицировать. Однако вся затея не увенчалась успехом, потому что в городских условиях система питания от третьего рельса была чересчур опасна для местных жителей. К тому же на ее эксплуатацию приходилось тратить слишком много времени и средств.
Электровоз Дафта “Ампер”
Двадцатый век – эпоха уверенного становления электрической тяги
Какими бы громоздкими или опасными не казались питающие конструкции, к 1900 году электрические локомотивы становятся все более востребованы в парках подвижного состава. Успешно начинают эксплуатироваться прообразы электричек – пассажирские вагоны с тяговыми двигателями, и городской электротранспорт, быстро ставший популярным во многих странах, – трамваи.
Первой в мире железной дорогой, которую успешно электрифицировали, стал отрезок Балтимор – Огайо, длина которого была 115 км. В этом случае подачу электричества к локомотиву решили устройством третьего рельса, напряжение питания составило 650 В. Но возрастающие мощности электрических поездов требовали усовершенствования схемы электропитания. Так, в Англии и Франции в 20-е годы ХХ века электрификация производилась постоянным током на напряжении 1,2 и 1,5 кВ, а ближе к середине столетия Франция перешла на линии питания 3 кВ.
