В России созданы первые образцы энергетической установки, которая буквально станет двигателем высокоскоростной железнодорожной магистрали от Москвы до Санкт-Петербурга. Речь идет о новом тяговом электродвигателе ТАД 650. Почему его производство прямо связано с российской нефтегазовой отраслью – и какие сложности пришлось преодолеть создателям агрегата?
В России активно продвигается создание высокоскоростной железнодорожной магистрали (ВСМ), по которой поезда будут доезжать от Москвы до Санкт-Петербурга за два с небольшим часа. Необходимые соглашения со стороны государственных структур уже подписаны, разработаны десятки новых ГОСТов. Министр транспорта Андрей Никитин сообщал, что уже в этом году стартуют масштабные строительные работы по маршруту ВСМ. Идут испытания сопутствующих систем – например, изготовленной из бронзы (а не меди, как обычно) контактной сети.
Однако одной магистрали мало – нужны скоростные поезда. Россия имеет острую необходимость в собственных технологиях локомотивов для ВСМ – на созданные немецким концерном Siemens «Сапсаны» по понятным причинам рассчитывать невозможно. Поэтому еще в августе 2024 года было подписано соглашение о поставке скоростных электропоездов российским производителем «Уральские локомотивы». Комплекс по постройке и испытаниям скоростных поездов уже строится в Верхней Пышме, однако дело не только в стенах – нужна агрегатная база, на которой эти поезда будут построены.
Важнейший вопрос в создании такого поезда – это тяговые электродвигатели для него. Они должны отличаться очень высокими мощностными параметрами при низком уровне шума, небольшой массе и размерах. Подобного Россия до недавних пор не создавала.
Компанией, благодаря которой у России такой двигатель появился, стала «Транснефть», главная задача которой – транспортировка нефти по трубопроводам внутри страны. Эта ситуация, однако, только на первый взгляд выглядит необычно. Нефтегазовые компании – изначально крупнейшие заказчики промышленного оборудования. Но с некоторых пор они стали все больше брать производство в свои руки. Например, дочерняя структура Газпрома не только владеет системой космической связи, но и разрабатывает собственные космические аппараты.
Что касается «Транснефти» – одним из ее основных поставщиков насосного оборудования с советских времен был завод «Энергомаш», находящийся сейчас в украинских Сумах. По понятным причинам с 2014 года получение оборудования оттуда становилось все более проблематичным. Но качество сумских агрегатов в любом случае не отвечало требованиям «Транснефти», и компания начала развитие собственного промышленного производства задолго до украинского кризиса.
В 2016 году на территории индустриального парка «Станкомаш» под Челябинском заработал завод «Транcнефть нефтяные насосы» (ТНН). Сейчас, в 2026 году завод перекрывает потребности самой «Транснефти», обслуживает еще одного международного заказчика и поставляет насосы на «Росатом». Для контроля изделий построен огромный испытательный комплекс. В год завод производит около 120 насосных агрегатов.
Насосы, однако, не могут работать сами по себе – им нужны двигатели. Электрические – и, что важно, как можно более эффективные. Россия тратит на перекачку добытой нефти 2% всего вырабатываемого в стране электричества, и отказаться от этих трат нельзя. Поэтому в 2018 году «Транснефть» открыла там же, в челябинском «Станкомаше» еще один завод – «Русский электрический двигатель» («РЭД»). Он разрабатывает и производит асинхронные и синхронные электродвигатели переменного тока.
По данным «Транснефти», компания тратит на работу своих насосов на 25,4% меньше электроэнергии, чем тратится на эти цели в среднем по миру. И эффективность двигателей РЭД здесь сыграла свою роль.
Оба завода теперь обслуживают не только «Транснефть», но и по сути всю российскую нефтяную отрасль – ремонтируя импортные энергетические установки, лишенные в результате санкций сервисной поддержки иностранных производителей.
Накопленные технические компетенции в итоге и стали заделом для того, чтобы «Транснефть» смогла развивать собственную линейку электродвигателей. Освоив электродвигатели для насосов, «РЭД» вышел в новый сегмент – тяговых двигателей для локомотивов. Всего за несколько лет завод создал три типа серийных двигателей для локомотивов, в том числе ТАД 330 для импортозамещенных поездов «Ласточка», достигающих максимальной скорости в 160 км/ч.
И вот в начале февраля 2026 года завод показал итог своей двухлетней работы, новый двигатель – ТАД 650. Именно он должен обеспечивать движение высокоскоростных поездов на ВСМ Москва – Петербург. Уже изготовлено несколько испытательных образцов, которые прошли приемочные испытания. ТАД 650 имеет, как следует из названия, мощность 650 Квт, что больше сименсовского двигателя для «Сапсана» (510 Квт).
Сложность в создании тяговых двигателей для высокоскоростных поездов в том, что нужно с небольшого по размеру мотора снять максимальную мощность. При этом так, чтобы он не перегревался, хотя бы и с принудительным охлаждением.
Но главное требование к электродвигателю – обеспечить надежность, максимальную безотказность. Потому, что от этого зависит и безопасность пассажиров, и экономическая эффективность ВСМ.
На первый взгляд, в асинхронном двигателе переменного тока нет ничего особенно сложного. Ротор – деталь вращения с замкнутой «клеткой» из изолированной медной проволоки особой формы. Сталь, медь, для электроизоляции специальная тканевая лента и застывающий на деталях состав-компаунд. Статор – наборная деталь из стальных пластин, на которой та же медная проволока в изоляции, только запитанная от электросети. Корпус, два подшипника, немного кабеля.
Сделать из этого какой-то «просто двигатель» несложно. А вот сделать из этого эффективный, мощный и легкий двигатель, с подходящим температурным режимом могут лишь несколько компаний в мире. Баланс между параметрами «мощность», «размер» и «надежность» достигается очень большими усилиями. Можно набрать мощность, но не справиться с перегревом, или обеспечить надежность, но не добрать киловатты мощности, и так далее.
Простой пример – чтобы обеспечить на высоконагруженном и «горячем» двигателе надежную электроизоляцию, нужен сложный технологический процесс по пропитке статора электроизолирующим компаундом – вакуумно-нагнетательная пропитка. И нужно было его разработать, проверить правильность давлений и температур в автоклавах и печах, подобрать компаунд, которым пропитывается уже собранный узел.
И то же самое можно сказать про все этапы создания двигателя. Про выбор сечений медного провода, про движение воздушных потоков внутри корпуса, охлаждающих двигатель в работе.
Ошибка в толщине сечения првода, чуть неверный подбор материала – и двигатель оказывается непригодным для задачи, под которую создается.
Все это нельзя сделать наугад, без глубокого понимания физики процессов в каждой детали двигателя и двигателе в целом, без современного оборудования для производства и доведенной до совершенства технологии. Это смог Siemens в свое время, это смогли сделать несколько европейских, японских и китайских компаний. Американцы, например, не смогли.
Сложность задачи, кстати, выходит за рамки создания собственно двигателя – даже идеальный двигатель может не вписаться в общую конструкцию поезда. В частности, те же «Ласточки» (выпущенные на линии под именем «Финист») испытывали трудности в эксплуатации, в том числе из-за проблем с двигателями. Поэтому для них сертифицировали альтернативный силовой агрегат. Этот пример показывает сложность технологической задачи создания электродвигателя для скоростного локомотива. Именно поэтому такие двигатели в мире делает лишь небольшое количество компаний.
И «РЭД» справился с этой задачей, причем за очень короткий срок – на испытаниях двигатели показали соответствие требуемым характеристикам. Более того, как сказал Андрей Климов, директор по производству завода – изготовлено дополнительное количество двигателей, для испытаний «по требованиям, превышающим нормы ГОСТ». Хотя окончательно результаты будут видны только на испытаниях самих вагонов и поездов.
С новым двигателем поезда для ВСМ смогут развивать скорость до 400 км/ч. И хотя регулярно они будут двигаться чуть медленнее – 360 км/ч, это в любом случае мировой уровень, и даже несколько выше.
Для сравнения – составы французской ВСМ движутся с крейсерской скоростью в 320 км/ч, аналогичные скорости и у японских поездов «Синкансэн».
Следующий шаг – сборка опытных образцов уже самих локомотивов. Производство вагонов должно стартовать уже в текущем году, а испытания первых поездов намечены на 2027 год. Всего к 2045 году в стране планируется создать сеть высокоскоростных магистралей протяженностью 4,5 тыс. километров.
Теги:
железнодорожный транспорт
