Что лучше электровоз постоянного тока или переменного

Сейчас в России эксплуатируются электровозы переменного однофазного тока (питающее напряжение — 25 кВ и частота — 50 Гц) , а также постоянного тока (напряжение — 3 кВ) . Это мощные грузовые локомотивы отечественного производства серии ВЛ и чехословацкие пассажирские серии ЧС.
В первые годы электрификации пригородных участков железных дорог СССР с тяговых подстанций подавался постоянный ток напряжением 1500 В медный контактный провод, подвешенный над рельсовым путем, а на первых магистральных участках применялся постоянный ток напряжением 3000 В. В 1960—1970-е годы стали на вновь электрифицируемых железных дорогах применять переменный однофазный ток частотой 50 Гц повышенного напряжения (25 кВ) . Это дало возможность строить тяговые подстанции не через 20—30 километров, как при постоянном токе, а через 60—70 километров, то есть уменьшить вдвое-втрое их число, а подстанции делать более простыми и дешевыми. Повышенное напряжение позволяет уменьшить сечение контактного провода, требующего много меди. Это удешевляет контактную сеть.
На крыше электровоза укреплены токоприемники — пантографы, которые прижимаются к контактному проводу и передают электрический ток к тяговым двигателям электровоза.
Сторонники внедрения системы переменного тока предполагали за ней следующие преимущества: снижение расхода электроэнергии за счет уменьшения потерь в контактной сети, сокращение капитальных затрат за счет уменьшения числа тяговых подстанций, снижение расхода меди за счет уменьшения сечения контактной подвески.

Расход электроэнергии на переменном токе на практике оказался на 5 - 6 % выше, чем на постоянном, из-за пониженного эксплуатационного КПД электровозов переменного тока. Это связано с бортовым преобразовательным оборудованием, которое при однофазном выпрямлении имеет бульшие потери, чем стационарное, установленное на тяговых подстанциях. Кроме того, на электровозах переменного тока рекуперативный режим менее эффективен по отдаче электроэнергии, чем на электровозах постоянного тока.

Система тягового электроснабжения на переменном токе за счет уменьшения числа тяговых подстанций и сечения контактной подвески оказалась в совокупности на 12 - 15 % дешевле системы постоянного тока, но электровозы переменного тока в 1,5 раза дороже электровозов постоянного. При существующей насыщенности электровозами электрифицированных участков общий баланс по капитальным затратам оказался не в пользу переменного тока.

Расход меди в контактной сети при переменном токе в 2 раза меньше, чем при постоянном, но в каждом электровозе переменного тока меди на 5,5 т больше, чем в электровозе постоянного тока. И здесь общий баланс не в пользу переменного тока.

В такой ситуации совершенно естественным выглядит предложение о модернизации системы постоянного тока путем повышения напряжения в контактной сети до 6 - 12 кВ. Верхний предел обусловлен тем, что предполагалось сохранить в контактной подвеске те же изоляторы, что и при напряжении 3 кВ: два последовательно включенных изолятора имеют мокроразрядное напряжение 50 кВ, что обеспечивает нужный запас диэлектрической прочности изоляции и при напряжении 12 кВ.

Вывод: как всегда, из-за российской специфики, все выглядит наоборот-с учетом всех сопутствующих факторов электровозы на постоянке выгоднее электровозов на переменке .