Основные данные Годы постройки - 1962 — 1984 Страна постройки - СССР Заводы - Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Составов построено - 850 (без учёта модификаций) Вагонов построено - ~9211 Страны эксплуатации - (Россия, Украина, Азербайджан, Армения, Грузия, Молдова, Эстония, Латвия, Литва) Ширина колеи - 1520 мм В эксплуатации - с 1962 Технические данные Род тока и напряжение в контактной сети - Постоянный 3000 В Конструкционная скорость - 130 км/ч Максимальная служебная скорость - 100 км/ч (с января 2008 года) Число вагонов в составе - 4, 6, 8, 10, 12 Пассажировместимость - 1050 (сидячих, для 10-вагонного состава) Длина вагона - 19 600 мм Ширина - 3480 мм Высота - 5086 мм (при опущенном токоприёмнике) Материал вагона - сталь, алюминий Выходная мощность - 4000 кВт (10-вагонный состав) Тип ТЭД - ДК-106Б / УРТ-110 Ускорение при пуске - 0,6 м/с² Ускорение при торможении - 0,8 м/с² Электропоезд ЭР2 (электропоезд рижский, 2-й тип; заводское обозначение — 62-61) — серия электропоездов постоянного тока, выпускавшихся с июня 1962 года по август-сентябрь 1984 Рижским вагоностроительным заводом (латыш. Rīgas Vagonbūves Rūpnīca, RVR), который строил их совместно с Рижским электромашиностроительным (поставлял электрооборудование) и Калининским вагоностроительным (поставлял тележки, а также одно время и кузова вагонов) заводами. По конструкции ЭР2 является модернизированной версией электропоезда ЭР1, от которого отличается комбинированными выходами и более совершенным электрооборудованием. Со второй половины 1960-х на протяжении более 4 десятилетий выполняет основной объём пригородных пассажирских перевозок на железных дорогах Советского Союза и постсоветского пространства.
Проектирование и постройка электропоездов серии ЭР2
На многих грузонапряжённых линиях имелись низкие пассажирские платформы и для повышения технических скоростей на этих участках требовалась замена морально устаревших электропоездов из трёхвагонных секций на более совершенные и быстроходные. Тогда на Рижском вагоностроительном заводе (РВЗ) был создан проект модернизации электропоезда ЭР1. Согласно проекту вагоны нового электропоезда (ему было присвоено проектное обозначение серии ЭР2) оборудовались комбинированными выходами, то есть позволяющие осуществлять выход как на высокие, так и на низкие платформы. Для исключения ослабления конструкции, вызванного изменением конструкции рамы, у вагонов усиливались боковые стенки, концевые части рам, лобовые части (на головных вагонах), а также дверные проёмы. Для унификации с электропоездами переменного тока серии ЭР9 (их производство велось на РВЗ параллельно с ЭР2), было изменено тормозное оборудование моторных вагонов: вместо одного тормозного цилиндра устанавливалось 4 (по 2 на тележку)[сн 2]. Помимо модернизации механической части, было применено и более совершенное электрооборудование. Так, вместо кислотных аккумуляторных батарей стали устанавливаться более безопасные щелочные, а у динамоторов была изменена конструкция катушек. Стоит отметить, что щелочные батареи уже устанавливались на электропоездах серии ЭР1 № 126—128 (были построены в 1960 году), а динамоторы изменённой конструкции на ЭР1 № 183 и 225—232, то есть уже были опробованы в эксплуатации. Номер чертежа главного вида нового электропоезда был 62-61, из-за этого новый электропоезд получил заводское обозначение 62-61. Аналогично его моторный вагон получил заводское обозначение 62-62, головной — 62-63 и промежуточный прицепной — 62-64.[5] В 1962 году Рижский и Калининский (КВЗ) вагоностроительные заводы выпустили последние электропоезда серии ЭР1 (№ 218—259) и в том же году выпустили сразу 48 электропоездов серии ЭР2 (№ 300—347). Как и при производстве ЭР1, Рижский вагоностроительный завод изготовлял кузова и тележки для моторных вагонов, Калининский вагоностроительный завод — для прицепных и головных, Рижский электромашиностроительный завод (РЭЗ) — электрооборудование и тяговые электродвигатели, а окончательные монтаж электрооборудования и сборка электропоездов производились на Рижском вагоностроительном заводе. В 1968 году КВЗ перестал выпускать кузова вагонов, а выпускал только тележки под прицепные вагоны.[5] Для возможности формирования из 10-вагонных электропоездов составов с меньшим числом вагонов, КВЗ в 1964—1970 гг. выпускал отдельные головные вагоны, номерной ряд которых начинался с № 801. В 1981 году РВЗ возобновил выпуск отдельных головных вагонов, номерной ряд которых начинался с № 8001. Помимо этого, в 1967—1968 гг. РВЗ выпустил 52 отдельных моторных вагона, которые получили номера в от 701 до 752. Для возможности увеличения количества вагонов в ранее выпущенных поездах серии ЭР2 РВЗ начал изготовлять отдельные промежуточные двухвагонные секции, которые получали номера от 2000 и выше, а с 1973 года и головные отдельные секции (№ 3000 и выше).[5] Также есть данные о постройке в 1980 году 4 отдельных промежуточных прицепных вагонах, которые получили номера 9001—9004.[6] Номер каждого из вагонов, входящих в состав электропоезда, состоит из номера электропоезда и двух цифр, которые непосредственно относились к данному вагону. Моторные вагоны обозначались чётными цифрами (02, 04, 06 и так далее), головные — 01 и 09, прицепные — 03, 05, 07, 11. При выпуске вторых головных вагонов для 8-вагонных электропоездов, Калининский вагоностроительный завод присваивал им номер 07. В дальнейшем, когда головные вагоны начал выпускать Рижский вагоностроительный завод, вторые головные вагоны, независимо от числа вагонов в составе (4, 6, или 12), имели последние две цифры 09, при этом сцепленные с ними моторные вагоны имели последние две цифры 10. Несколько оригинально нумеровались отдельные головные вагоны, у которых нумерация поначалу велась как бы попарно: пара вагонов получала номера у которых первые три цифры были общие (№ 801, 802 и так далее), но к номеру одного из вагонов добавлялись цифры 01, а другого — 07. С № 811 каждый из вагонов получал уже свой собственный номер, поэтому необходимость в последних двух цифрах отпала, и на вагонах с № 813 их вообще перестали указывать. Номера отдельных моторных вагонов заканчивались на 00 (например, 70500).[5] В сентябре 1984 года Рижский вагоностроительный завод выпустил последний электропоезд ЭР2 № 1348.[7] Всего было построено 850 поездов, из них 629 10-вагонных, 134 12-вагонных, 75 8-вагонных, 7 6-вагонных и 5 4-вагонных. Также было выпущено 58 отдельных головных и 173 отдельные промежуточные электросекции, 133 отдельных головных, 52 отдельных моторных и 4 отдельных прицепных электровагона. Таким образом, всего было построено 4511 электросекций и 189 отдельных электровагона. Вместо ЭР2 завод перешёл на выпуск электропоездов серии ЭР2Р, а позже — ЭР2Т, оборудованных рекуперативно-реостатным электрическим торможением.
Конструкция
По конструкции ЭР2 в основном повторяет ЭР1. Отличие поздних ЭР1 от ранних ЭР2 в основном в конструкции выходов, которые у ЭР1 позволяют осуществлять выход лишь на высокие платформы, а у ЭР2 — как на высокие, так и на низкие (хотя с начала 1970-х на многих электропоездах ЭР1 конструкция выходов была сделана как у ЭР2[4]). Также, как уже было сказано выше, ЭР2 отличается некоторым улучшенным оборудованием (динамоторы, аккумуляторные батареи). В свою очередь на ЭР2 в тормозном оборудовании отсутствуют авторегуляторы (регулируют выходы штоков тормозных цилиндров), которые устанавливались на ЭР1.
Общие сведения
Электропоезд ЭР2 формируется из двухвагонных электросекций, каждая из которых состоит из моторного и прицепного (головной или промежуточный) вагонов. Каждая из электросекций не может работать отдельно от других (из-за отсутствия кабины машиниста с одного или обоих концов), но так как по ним ведётся учёт парка моторвагонных поездов, они получили обозначение учётных. Если в состав электросекции входит головной вагон, то она называется головной секцией, если нет, то промежуточной секцией. Минимальное число вагонов в эксплуатируемых электропоездах равно 4 (2 головные секции), максимальное — 12 (2 головные и 4 промежуточные секции). За основную поездную единицу электропоездов ЭР2 принят 10-вагонный электропоезд, состоящий из 2 головных, 5 моторных и 3 промежуточных вагонов. Эксплуатация поездов с числом вагонов больше 12 не рекомендуется, из-за повышенной нагрузки на находящиеся в головных вагонах генераторы тока управления. Электровагоны соединяются друг с другом с помощью автосцепки СА-3, которая допускает взаимное вертикальное перемещение вагонов по высоте над головками рельсов до 100 мм.[8] Для увеличения площади пассажирских салонов, всё основное электрооборудование расположено на крыше (например, токоприёмник), либо под вагоном (например, пусковые реостаты, компрессор). Подвагонная аппаратура (в основном переключатели и контакторы) размещена в специальных ящиках, которые закрываются съёмными крышками. По периметру крышек применено уплотнение, а сами крышки запираются специальными пружинными защёлками, что позволяет защитить находящееся в ящиках оборудование от пыли и снега. Также некоторая часть вспомогательной электроаппаратуры (в том числе и высоковольтной, например, счётчик электроэнергии) расположена в специальных шкафах, размещённых в тамбурах вагонов. Оборудование, предназначенное для управления электропоездом, сосредоточено в кабинах машиниста, расположенных в головных вагонах (см. ниже). В процессе выпуска электропоездов заводы вносили в их конструкцию ряд изменений (например, с № 1028 была изменена форма кабины машиниста, см. ниже), что нередко приводило к изменению расположения части оборудования. Помимо этого некоторое оборудование устанавливается при модернизации (например, система автоведения).[8]
Основные параметры для 10-вагонного электропоезда ЭР2[8]: длина по осям автосцепок — 201 810 мм; масса тары — 470—484 т; число сидячих мест — до 1050 (см. ниже); часовая мощность на валах ТЭД — 4000 кВт (для сравнения: 2ТЭ10 и 2ТЭ116 — 3600 кВт, ВЛ8 — 4200 кВт); касательная сила тяги на ободах движущих колёс — до 26 350 кгс; конструкционная скорость — 130 км/ч (по тяговым электродвигателям)[сн 5]; ускорение при пуске — 0,6—0,7 м/с².
Внутренняя планировка
Бо́льшая площадь внутреннего пространства вагонов отведена под пассажирский салон. Основную площадь салона занимают диваны (сиденья), над которыми размещаются полки для багажа и вешалки для одежды. Диваны, как правило, 6-местные (по 3 места с каждой стороны), расположены в 2 ряда вдоль салона. Число сидячих мест в вагонах в процессе выпуска часто менялось, также часть диванов снимали при заводских ремонтах (для увеличения общей пассажировместимости вагона за счёт увеличения стоячих мест). В промежуточных вагонах число сидячих мест составляет от 107 до 110, в головных — от 77 до 88. В 10-вагонном составе общее число сидячих мест может составлять до 1050, а общая пассажировместимость (расчётная) — около 1,6 тыс. человек.[8] Раздвижными двустворчатыми дверями салон отделён от тамбуров, расположенных по концам вагонов[сн 6]. Для входа пассажиров с платформы в вагон (или наоборот), по концам вагонов расположены двустворчатые двери с пневматическим приводом. Для поддержания микроклимата в пассажирских салонах электропоезд оборудован системами освещения, отопления и вентиляции. Освещение осуществляется за счёт светильников с лампами накаливания (при модернизации поездов часто устанавливают люминесцентные или светодиодные), размещённых в специальных плафонах на потолке (20 в салонах промежуточных вагонов, 16 — в головных и по 2 в тамбурах). Лампы освещения получают питание от генератора управления (50 В) и поэтому при неисправности цепи преобразователя (поломка токоприёмника, перегорание главного предохранителя и т. д.) освещение отключается. Однако на этот случай предусмотрено дежурное освещение — маломощные лампы накаливания, установленные в некоторых плафонах рядом с лампами основного освещения и получающие питание от аккумуляторной батареи.[10] Вентиляция салона может быть как естественная (с помощью открывания форточек), так и принудительная, которая осуществляется с помощью двух сдвоенных центробежных вентиляторов. Эти вентиляторы установлены над тамбурами и нагнетают воздух в воздушный канал, проходящий по центру потолка, откуда уже через небольшие отверстия воздух поступает в салон. Забор воздуха в летнее время осуществляется извне, через специальные отверстия, после чего он пропускается через сеточные фильтры и лишь затем поступает в салон. В зимнее время забор воздуха осуществляется частично извне, частично из самого салона.[сн 7] Для отопления салона предназначены электрические печи, которые установлены под диванами (20 печей в промежуточных вагонах, 14 — в головных). Мощность каждой электропечи составляет 1 кВт, а рабочее напряжение — 750 В, поэтому они помещены в специальные заземлённые кожухи. Печи соединяют по 5 последовательно и подключают к напряжению 3000 В.[10][11]
Основные размеры кузова промежуточных вагонов
Как и на ЭР1, кузова электровагонов электропоезда ЭР2 выполнены цельнометаллическими несущей конструкции (различные силы, которые действуют на кузов, воспринимают все его элементы — рама, крыша, боковые стенки). Каркас выполнен с применением гнутых профилей и представляет собой систему замкнутых колец, обтянутых стальной гофрированной обшивкой толщиной 1,5—2,5 мм. Для размещения автосцепок и их поглощающих аппаратов, по концам кузова размещены укороченные хребтовые балки. Благодаря применению алюминия в качестве материала для автоматических раздвижных дверей и каналов для проводов, масса вагонов ЭР2 получилась ненамного тяжелее, по сравнению с вагонами ЭР1 (например, промежуточный прицепной вагон электропоезда ЭР1 весил 35,4 т, ЭР2 — 38,3 т). Для входа и выхода пассажиров по концам вагонов расположены двустворчатые двери с автоматическим приводом. На торцевых стенках (кроме лобовой части головного вагона) расположены переходные площадки, которые служат для перехода из вагона в вагон. Также переходные площадки выполняют функцию поглощающих аппаратов, снижая тем самым продольные колебания, возникающие при движении поезда.[9]
Вагон электропоезда опирается на две двухосные тележки через их надрессорные брусья. Каждая из тележек имеет двойное рессорное подвешивание. Тележки, подкатываемые под моторные и прицепные вагоны, имеют ряд конструкционных отличий.[12] Тележка моторного вагона челюстная, что исключает продольные и поперечные перемещения колёсных пар относительно её рамы. Продольная балка рамы тележки в средней части имеет усиление в виде накладок. Это связано с тем, что в этом месте на продольные балки через надрессорный брус и двойные подвески передаётся вес кузова вагона. Поперечная балка имеет сложную форму, обусловленную тем, что к ней крепится тяговый электродвигатель (тяговые электродвигатели имеют опорно-рамное подвешивание, то есть полностью крепятся на раме тележки). Рама тележки опирается на буксы колёсных пар через так называемое буксовое рессорное подвешивание, выполненное из витых пружин. В свою очередь, на раму тележки через центральное рессорное подвешивание и двойные подвески опирается надрессорный брус, на который уже непосредственно передаётся вес вагона. В местах крепления маятниковых подвесок рама вагона имеет усиления в виде накладок. В рессорном подвешивании первых электропоездов были применены эллиптические листовые рессоры Галахова, но на ЭР2-501, 502, 503 и с № 514 (1965 г.) их сменили витые пружины, что увеличило общий прогиб рессорной системы тележек с 95 до 120 мм.[5] Для гашения колебаний, возникающих при движении поезда по неровностям пути, в каждой ступени рессорного подвешивания установлены гасители колебаний: в буксовой ступени — фрикционные (2, см. фото), в центральной — гидравлические (5) (при применении листовых рессор гасители колебаний в центральной ступени подвешивания не устанавливались). Кузов вагона опирается на скользуны — накладки на боковых литых опорах надрессорного бруса. Скользуны выполнены из слоистого пластика и предназначены для уменьшения боковой качки вагона и виляния тележек, повышая тем самым плавность хода. Для передачи от тележки на вагон тяговых и тормозных усилий, в центре надрессорного бруса устанавливается шкворень — вертикальный металлический стержень, который служит для соединения кузова с тележкой, также через него передаётся часть веса кузова вагона.[13][14]
Тележки прицепных вагонов по конструкции аналогичны тележкам обычных пассажирских вагонов, но имеют укороченную раму. Они бесчелюстные (продольные перемещения колёсных пар относительно рамы ограничиваются самими пружинами), рессорное подвешивание на них более мягкое (бо́льший общий прогиб), шкворень состоит из трёх частей, а фрикционные гасители колебаний буксового подвешивания помещены внутри пружин (а не снаружи, как на моторных вагонах)[14]. Также на первой тележке головного вагона имеются кронштейны для установки приёмных катушек автоматической локомотивной сигнализации. На ранних ЭР2, как и на ЭР1, под прицепные вагоны подкатывались тележки типа КВЗ-5/Э (производства Калининского вагоностроительного завода), на ЭР2-375 и с № 544 — КВЗ-ЦНИИ/Э. Тележки типа КВЗ-ЦНИИ/Э имеют следующие отличия от тележек типа КВЗ-5/Э: рессорное подвешивание более мягкое, надрессорный брус (3) относительно рамы (1) фиксирован двумя поводками с резинометаллическими элементами (2), вес кузова вагона передаётся на надрессорный брус только через боковые скользуны (7) (на КВЗ-5/Э его вес передавался также и через центральную опору).[5][12]
Тяговая передача
Моторные оси электропоезда ЭР2 имеют индивидуальный привод (каждую моторную ось приводит свой тяговый электродвигатель). Вращающий момент от тягового электродвигателя на колёсную пару передаётся через тяговый редуктор, представляющего собой прямозубую зубчатую передачу с передаточным числом 3,17 (73:23) и заключённую в стальной корпус. Большое зубчатое колесо (модуль передачи равен 10) закрепляется непосредственно на оси колёсной пары, а малое — на валу, который вращается в двух подшипниках качения (на ранних электропоездах ЭР2 они были шариковыми, с № 496 — роликовыми). Корпус редуктора рассчитан на опорно-осевое подвешивание, то есть с одной стороны он опирается на ось колёсной пары, а с другой — через специальную подвеску крепится к раме тележки. На ось колёсной пары он опирается через роликовый подшипник, который имеет уплотнение для предотвращения вытекания смазки. Подвеска тягового редуктора на раму тележки первоначально состояла из серповидной серьги с двумя резинометаллическими амортизаторами, но с мая 1969 года с ЭР2-659 Рижский вагоностроительный завод стал применять вертикально установленный стержень четырьмя такими амортизаторами (как на ЭР22). Так как при движении электропоезда из-за неровности пути относительное положение вала двигателя и вала малой шестерни редуктора постоянно меняется, то между ними установлена специальная муфта. На ранних электропоездах применялись кулачковые муфты, в дальнейшем же стали устанавливать упругие, выполненные в виде резино-кордовых оболочек.[15] Первоначально такие муфты были применены в 1964 году в качестве эксперимента на ЭР2-486. В конце 1965 года было выпущено ещё 5 составов (№ 520—524) с такими муфтами, а с № 601 (1966 год) эти муфты начали применять на всех серийных электропоездах ЭР2.[5]
Колёсные пары
Колёсные пары моторных вагонов выполнены бандажными. Диаметр поверхности катания нового бандажа составляет 1050 мм, а толщина — 75 мм. Бандаж запрессовывается на колёсный центр, который выполнен спицевым. В свою очередь, два колёсных центра напрессовываются на колёсную ось, причём один из колёсных центров имеет удлинённую ступицу, так как на неё болтами крепится большое зубчатое колесо тягового редуктора (см. выше). В отличие от колёсных пар моторных вагонов, колёсные пары прицепных вагонов имеют цельнокатаные колёса (бандаж и колёсный центр объединены в одну деталь) с диаметром поверхности катания 950 мм, ступичные части более коротки, а колёсные оси имеют меньшее сечение.[16]
Электрооборудование
Электрическая схема ЭР2 устроена на основе схемы поздних ЭР1. На каждом моторном вагоне установлено по 4 тяговых электродвигателя (ТЭД), соединённых попарно последовательно. Регулирование напряжения на зажимах электродвигателей осуществляется с помощью пусковых реостатов, а также способами включения двигателей и изменением величины их магнитного поля. Для обеспечения защиты двигателей от перенапряжений и бросков тока, на электропоезде установлен ряд аппаратов защиты: быстродействующий выключатель, реле перегрузки, дифференциальное реле и так далее. Также на ранних электропоездах серии в цепи тяговых электродвигателей был установлен плавкий предохранитель, но с № 539, в связи с повышением надёжности аппаратов защиты, этот предохранитель перестали устанавливать.[5]
Описание работы силовой схемы
Таблица замыкания контакторов[сн 8] Электропоезд имеет 18 пусковых позиций, из которых только 4 ходовых (на них допускается длительное движение электропоезда). Разгон осуществляется, в основном, с помощью реостатов, которые изначально вводятся в цепь ТЭД, после чего, по мере разгона электропоезда, постепенно выводятся из цепи с помощью закорачивания специальными контакторами. Эти контакторы (на схеме они обозначены № 1—12) объединены в один групповой переключатель, который называют силовым контро́ллером. Машинист управляет электропоездом с помощью контро́ллера машиниста. Система управления косвенная, то есть машинист лишь устанавливает рукоятку контроллера машиниста в определённое положение, а система управления автоматически доводит силовой контроллер до соответствующей позиции. При необходимости движения на малых скоростях (например, при манёврах), машинист устанавливает рукоятку контроллера в первое положение — «М» (маневровое). При этом в схеме замыкаются следующие контакторы: линейные (Л1-2), мостовой (М), 7 и 8 (см. табл). Собирается схема, при которой 4 тяговых электродвигателя каждого моторного вагона соединяются последовательно, а в цепь введены все пусковые реостаты (Rобщ=17,66 Ом). При переводе ручки контроллера машиниста в следующее положение, на силовом контроллере осуществляется постепенный переход с позиции на позицию, в результате чего пусковые реостаты постепенно закорачиваются. Стоит отметить, что в отличие от электровозов, где набор пусковых позиций осуществляется под контролем машиниста, на электропоезде переход с одной промежуточной позиции на другую осуществляется автоматически под действием так называемого реле ускорения, которое регулирует величину ускорения электропоезда. Также схема управления предусматривает возможность и ручного перевода силового контроллера с позицию на позицию. На 9-й позиции силового контроллера в цепи остаётся только 4 последовательно соединённых электродвигателя, возбуждение каждого из которых (β) составляет 100 %. Эта же позиция соответствует 1-й ходовой позиции на контроллере машиниста. При дальнейшем наборе позиций происходит ослабление возбуждения двигателей, величина которого на 10-й позиции составляет уже 67 %, а на 11-й — 50 %. 11-я позиция силового контроллера соответствует 2-й ходовой позиции на контроллере машиниста.[17] Для дальнейшего увеличения скорости двигатели переводятся на параллельное соединение (2 параллельные цепи по 2 последовательно соединённых двигателя в каждой). Для этого на 12-й позиции силового контроллера замыкаются параллельные контакторы (П1—П2), после чего отключается мостовой контактор. После этого силовой контроллер переходит на 13-ю позицию, при этом почти одновременно включаются контакторы 1—2 силового контроллера и отключатся контакторы ослабления поля (Ш1-2). Собирается схема, состоящая из 2 параллельных цепей, в каждой из которых по 2 последовательно соединённых ТЭД с группой пусковых резисторов (сопротивление по 4,97 Ом). При дальнейшем наборе позиций, пусковые резисторы попарно закорачиваются и на 16-й позиции оказываются полностью выведены. Эта позиция соответствует 3-й ходовой позиции на контроллере машиниста. При переходе на 17-ю позицию происходит ослабление магнитного поля до 67, а на 18-й — до 50 %. 18-я позиция силового контроллера соответствует 4-й ходовой позиции на контроллере машиниста. Эта позиция является максимальной и на ней может быть достигнута наивысшая скорость. Для того, чтобы отключить тягу, машинист переводит ручку контроллера в положение «0». При этом размыкаются линейные контакторы, тем самым отключая от контактной сети тяговые электродвигатели; силовые контроллеры при этом переводятся в 1-ю позицию. Таким образом повторный пуск двигателей осуществляется при последовательном соединении с полностью введёнными пусковыми резисторами.[17]
Тяговые электродвигатели
Тяговые электродвигатели электропоездов ЭР2, как уже было сказано выше, имеют опорно-рамное подвешивание, что позволяет их защитить от ударов при прохождении по неровностям пути. На первых ЭР2 применялись такие же тяговые электродвигатели, как и на ЭР1 — ДК-106Б (ДК — завод «Динамо» им. Кирова, 106 — серия, Б — версия исполнения). Это электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (обмотка якоря и обмотка возбуждения включаются последовательно) с 4 главными и 4 дополнительными полюсами (4-полюсный), обмотка якоря волновая. Рабочее напряжение двигателя составляет 1500 В, изоляция обмоток рассчитана на 3000 В. В отличие от электродвигателей электровозов, для этого электродвигателя номинальным режимом является работа при ослабленном магнитном поле, а полное возбуждение применяется лишь при разгоне. Охлаждение тягового электродвигателя осуществляется за счёт самовентиляции (вентилятор закреплён на валу электродвигателя). Забор воздуха при этом осуществляется через вентиляционные отверстия, которые расположены над автодверями.[18] В начале 1960-х в методиках расчётов электродвигателей произошли изменения, которые позволили упростить проектирование тяговых электродвигателей. В связи с этим, на Рижском электромашиностроительном заводе был создан новый тип тягового электродвигателя — УРТ-110А (унифицированный, рижский, тяговый), который имел характеристики близкие к характеристикам ДК-106. Тяговые электродвигатели УРТ-110А стали устанавливать с марта 1964 года на ЭР2 с № 446. В 1970 году завод перешёл на выпуск тяговых электродвигателей УРТ-110Б, которые отличались от УРТ-110А конструкцией коллектора. Электродвигатели нового типа стали устанавливать с января 1971 года на ЭР2 с № 919. Основные характеристики электродвигателей ДК-106 и УРТ-110 приведены в таблице (в числителе указаны значения при 100 % возбуждения, в знаменателе — при 50 %).[5][18]
Высоковольтные аппараты
Для передачи электрической энергии от контактного провода к оборудованию электропоезда, на крышах моторных вагонов установлены токоприёмники пантографного типа. Токоприёмник имеет пневматический привод, поэтому при давлении воздуха в напорной магистрали ниже определённого уровня, он отрывается от контактного провода и под действием специальных пружин опускается.[19] На крыше каждого моторного вагона установлено по одному токоприёмнику, так как в случае его повреждения, оставшиеся моторные вагоны в состоянии довести состав на депо.[сн 9] По этой же причине в силовой цепи моторных вагонов не предусмотрены отключатели групп неисправных тяговых электродвигателей, и при повреждении одного из электродвигателей отключается целиком моторный вагон (известны случаи, когда на линию выходили составы с одним неисправным моторным вагоном).[4]
Аппараты защиты
Защита тяговых электродвигателей от токов короткого замыкания обеспечивается с помощью быстродействующего выключателя (БВ), который при величине тока двигателей свыше 575±25 А (предельный отключаемый ток 20 000 А), быстро размыкает (за 0,002 — 0,005 с) силовую цепь.[20] Для предотвращения случаев, когда в цепи тяговых электродвигателей случается пробой на землю, но ток при этом меньше величины тока срабатывания БВ, защита обеспечивается с помощью дифференциального реле (ДР), которое сравнивает токи в начале и в конце силовой цепи и уже при небольшой разнице токов (от 40 А и выше) отключает БВ. Также для защиты тяговых электродвигателей в их цепь введены реле боксования (РБ), которое срабатывает, если угловая скорость одного из тяговых электродвигателей сильно отличается от остальных (боксование или заклинивание одной из колёсных пар моторного вагона, срыв муфты между ТЭД и редуктором) и реле перегрузки (РП), которое срабатывает при превышении тока в цепи тягового электродвигателя свыше 265 А. В случае срабатывания одного из этих двух реле, автоматически снижается интенсивность разгона электропоезда. В свою очередь на пульте машиниста размещены световые индикаторы, сигнализирующие о срабатывании этих реле (за исключением дифференциального реле, о срабатывании которого можно определить по некоторым особенностям срабатывания БВ), а о срабатывании реле боксования дополнительно предупреждает и электрический звонок.[21] Для защиты локомотивной бригады и работников депо от поражения электрическим током, на всех шкафах и ящиках с высоковольтным оборудованием установлены специальные электрические блокировки. Благодаря им если при поднятом токоприёмнике открыть один из этих шкафов или ящиков, токоприёмник автоматически опускается, тем самым отключая вагон от контактной сети. С ЭР2-544 была введено реле блокировки лестниц (РБЛ), которое при поднятом токоприёмнике блокирует выдвижные лестницы в убранном состоянии, тем самым предотвращая подъём на крышу. Для безопасности пассажиров все автодвери оборудованы специальными датчиками, благодаря которым машинист может определить все ли автодвери закрыты.[8] Из остальных аппаратов защиты можно упомянуть также реле напряжения (РН, срабатывает при падении напряжения в высоковольтной цепи электропоезда ниже 2400 В, о чём предупреждает машиниста), реле перегрузки динамотора и компрессора (РПДиК), реле перегрузки отопления (РПО) и автоматический выключатель управления (АВУ). Последний предназначен для того, чтобы при величине давления воздуха в тормозной магистрали ниже определённого уровня, отключалась цепь управления тяговыми электродвигателями, то есть благодаря АВУ электропоезд не сможет поехать с незаряженными тормозами.
