Экскурсия по музею. Одноанодный ртутный выпрямитель РМНВ-500х6

1

1

1

1

1

3

3

3

3

3

3

3

6

6

6

6

6

6

путешествие в прошлое

Уважаемые

коллеги

!

Редакция

журнала

продолжает

цикл

статей

, 

посвященных

Открытым

фондам

Политехнического

музея

. 

Данные

статьи

представляют

результаты

исследовательской

работы

, 

выполняемой

студентами

Национального

исследовательского

университета

 «

МЭИ

».

Вклад

Всесоюзного

электротехнического

института

в

развитие

Московского

метрополитена

Ж

изнь  в  современном  мегаполисе 

сложно  представить  без  городско-

го  транспорта.  Основным  видом 

транспорта,  образующим  крупную 

сеть, является метро. Метрополитен — крупный 

потребитель  выпрямленного  тока.  Стоит  отме-

тить,  что  в  жизни  простого  обывателя  многие 

устройства питаются выпрямленным током. Но 

в простых розетках и в сетях, их питающих, как 

известно,  напряжение  переменное  (промыш-

ленной  частоты  50  Гц).  Поэтому  повсеместно 

используются  преобразовательные  устрой-

ства — в быту ими являются блоки питания. Все 

они построены на полупроводниковых приборах 

(например,  на  диодах).  Метро  —  не  исключе-

ние. В настоящее время поезда метрополитена 

также  получают  питание  через  мощные  полу-

проводниковые  вентили,  образующие  тяговые 

выпрямители.  Однако  так  было  не  всегда.  На 

начальном  этапе  существования  Московского 

метрополитена  мощных  полупроводниковых 

вентилей попросту не су щест вовало.

Экскурсия по музею

Статья

посвящена

одноанодному

ртутному

выпрямителю

РМНВ

-500

х

6,  

разработанному

сотрудниками

ВЭИ

для

Московского

метрополитена

, 

строительство

которого

не

пре

кра

-

ща

лось

даже

в

период

Великой

Оте

чест

вен

ной

войны

. 

Приведена

историческая

справка

, 

а

также

упомянуты

основные

особенности

применяемых

ртутных

выпрямителей

, 

кратко

показаны

конструкция

и

преимущества

РМНВ

-500

х

6.

Гнездилов

Н

.

С

.,

студент 4 курса кафедры ЭЭС Института 

Электроэнергетики ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» 

1

1

1

1

1

3

3

3

3

3

3

7

7

7

7

7

В то время питание осуществлялось с по-

мощью многоанодных ртутных выпрямите-

лей. Ртутный выпрямитель в общем случае 

представляет собой сосуд с небольшим ко-

личеством ртути, в который помещено как 

минимум два электрода: катод и анод (при 

приложении напряжения к которым созда-

валось электрическое поле, которое в свою 

очередь вызывало ионизацию паров ртути, 

возникала дуга, вентиль проводил ток). Не-

смотря на высокую токсичность, примене-

ние паров ртути было обусловлено их наи-

лучшими  характеристиками  (имели  более 

низкий потенциал ионизации по сравнению 

с обычными и инертными газами).

На  рисунке  1.1  схематично  представ-

лен  трехфазный  шестипульсный  (на  один 

период  питающего  напряжения  приходит-

ся 6 периодов (пульсаций) выпрямленного 

напряжения)  выпрямитель,  аналогичный 

применяемым  в  качестве  тяговых  на  под-

станциях.  В  одном  сосуде  располагаются 

6  анодов,  подключенных  каждый  к  сво-

ей фазе, и 1 общий катод, подключенный, 

в свою очередь, к нагрузке. Получение вы-

прямленного  тока  достигается  за  счет  по-

очередных  зажиганий  электрических  дуг 

между фазными анодами и катодом.

Такая конструкция имела ряд недостат-

ков, в числе которых нередки были обрат-

ные зажигания (обратное зажигание пред-

ставляло  собой  зажигание  дуги  между 

различными  анодами;  фактически  такое 

зажигание являлось коротким замыканием 

на выводах источника питания, то есть на 

выводах трансформатора).

В  1939  году  по  предложению  старше-

го  научного  сотрудника  Ф.И.  Бутаева  во 

Всесоюзном  (позже  —  Всероссийском) 

Электротехническом  Институте  (ВЭИ)  была  нача-

та разработка нового ртутного выпрямителя более 

перспективной  конструкции.  Стоит  отметить,  что 

первоначально предложение о разработке было от-

правлено на завод «Электросила» им. С.М. Кирова, 

который  являлся  единственным  производителем 

металлических ртутных выпрямителей.

Однако  был  получен  категоричный  отказ,  мо-

тивированный  сложностью  и  нерентабельностью 

данной  конструкции  в  производстве.  Идея  новой 

конструкции  заключалась  в  разделении  много-

анодной  конструкции  на  одноанодную,  образую-

щую  группу  —  выпрямитель.  То  есть  конструкция 

была  представлена  шестицилиндровым  (как  за-

мена  шестианодной  конструкции)  выпрямителем, 

каждый цилиндр которого представлял собой одно-

анодный металлический выпрямитель. Схематично 

выпрямитель представлен на рисунке 1.2.

Такое  разделение  практически  полностью  ис-

ключило  главный  недостаток  предшествующей 

конструкции: обратное зажигание. Также такая кон-

струкция  обеспечивала  лучшее  охлаждение  и  ре-

монтопригодность.  Отсутствовала  необходимость 

Рис

. 1.1. 

Схема

выпрямителя

с

одним

многоанодным

вентилем

Рис

. 1.2. 

Схема

выпрямителя

с

шестью

одноанодными

вентилями

в  специальном  трансформаторе  (питание  могло 

осуществляться  от  обычного  трехфазного  транс-

форматора). А необходимые параметры могли быть 

достигнуты  путем  различных  комбинаций  одно-

анодных выпрямителей.

Первый  опытный  образец  вентиля  новой  кон-

струкции был разработан в ВЭИ в 1940 году стар-

шим научным сотрудником В.Л. Савицким при уча-

стии научного сотрудника И.Д. Школина и успешно 

прошел  испытания.  Однако  Великая  Отечествен-

ная  война  помешала  скорому  осуществлению 

дальнейших  проектов.  Работы  были  приостанов-

лены и возобновлены только в 1943 году. В том же 

году был выпущен опытный образец выпрямителя 

типа РМНВ-200х6 для использования в электроме-

таллургии и электрохимии.

В 1944 году был разработан более мощный вы-

прямитель  типа  РМНВ-500х6,  использовать  ко-

торый  предполагалось  для  электроснабжения 

городского  транспорта,  в  том  числе  для  активно 

развивающегося Московского метрополитена.

Внешний  вид  этих  выпрямителей  представлен 

на рисунках 2.1 и 2.2 соответственно.

№

 2 (53) 2019

138

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

3

3

3

3

3

3

3

3

8

8

8

8

8

8

8

8

пиковых нагрузок полностью 

переводить  подстанцию  на 

одноанодный  РМНВ-500х6, 

отключая  два  других  агре-

гата. Эксплуатационные ис-

пытания  продлились  около 

полугода. За этот срок были 

подтверждены  предполага-

емые  преимущества  одно-

анодной  конструкции,  даже 

несмотря на то, что у испы-

туемого образца были изго-

товлены головки анодов до-

статочно  плохого  качества. 

Также  было  установлено, 

что  по  сравнению  с  много-

анодными  агрегатами,  экс-

плуатирующимися  в  то 

время,  испытываемый  вы-

прямитель значительно луч-

ше выдерживает перегрузки 

(основной тип применяемых 

до этого выпрямителей РВ-

40 попросту не выдерживал 

необходимых нагрузок). 

Значительно  превосхо-

дящий  по  характеристикам 

многоанодные  конструкции 

РМНВ-500х6  являлся  пер-

спективным 

выпрямите-

лем,  призванным  их  полно-

стью  заменить.  Вплоть  до 

1965  года  все  подстанции 

были  оборудованы  различ-

ными  типами  одноанод-

ных  выпрямителей.  Однако 

вскоре  были  разработаны 

мощные  полупроводнико-

вые вентили, способные ра-

ботать  на  тяговых  подстан-

циях.  Это  привело  к  тому, 

что  к  1971–1975  годам  по-

тенциально  опасные  ртут-

ные  агрегаты  были  полностью  выведены  из  экс-

плуатации.

Таким образом до появления силовых полупро-

водниковых  вентилей  электроснабжение  обеспе-

чивалось многоанодными ртутными выпрямителя-

ми, которые в скором времени были заменены на 

более  перспективные  выпрямители  одноанодной 

конструкции, первым из которых оказался агрегат 

ВЭИ типа РМНВ-500х6.  

ЛИТЕРАТУРА

1.  Вашурин  А.А.,  Лапин  В.Б.,  Прусаков  М.Б.  Справочник 

электромеханика тяговой подстанции. Изд. 2-е, перера-

ботанное и дополненное. М.: Транспорт, 1964. 424 с.

2.  Бутаев Ф.И., Савицкий В.Л, Эттингер Е.Л. Одноанодные 

ртутные  выпрямители  //  Электричество,  1946,  №  11. 

С. 29–35.

3.  Савицкий В.Л. Мощный одноанодный ртутный выпрями-

тель // Электричество, 1946, № 11. С. 36–39.

Марка  выпрямителя  не-

сет  в  себе  основную  кон-

структивную  информацию. 

РМНВ-500х6  следует  рас-

шифровывать  как  ртутный 

выпрямитель (Р) в металли-

ческом исполнении (М) с не-

прерывной  откачкой  паров 

ртути (Н) и водяным охлаж-

дением  (В),  скомплектован-

ный из 6 одноанодных цилин-

дров  с  номинальным  током 

каждого  500  А.  Номиналь-

ное  рабочее  напряжение 

составляло 825 В. Выпрями-

тель состоял из следующих 

основных  частей:  6  цилин-

дров,  рамы,  системы  откач-

ки,  системы  возбуждения, 

зажигания  и  управления. 

Особенностью  данного  вы-

прямителя  было  наличие 

управляющей сетки, что по-

зволяло не только регулиро-

вать  выходное  напряжение, 

но и при небольшой модер-

низации  использовать  эти 

вентили  в  качестве  инвер-

тора (устройства, являюще-

гося  полной  противополож-

ностью  выпрямителю).  Это 

открывало возможность ре-

куперации  энергии  при  тор-

можении  двигателей  под-

вижного состава (генерация 

вырабатываемой  при  тор-

можении мощности обратно 

в питающую сеть). Охлажде-

ние  осуществлялось  путем 

непрерывной 

циркуляции 

воды  в  межстенном  про-

странстве цилиндра по спе-

циальным  спиралевидным 

каналам. Подробно о конструкции данного вентиля 

рассказано самим разработчиком в [3]. 

В  фондах  Политехнического  музея  представ-

лен серийный образец, изображенный на рисунке 

3 (он также дает представление о конструкции вы-

прямителя).  В  связи  с  тем,  что  ртутный  выпрями-

тель трудно поддается расчету, конструкция была 

разработана  на  основании  проведенных  опытов 

над экспериментальным образцом. Финальный же 

образец выпрямителя после испытаний в институ-

те  был  передан  на  испытательную  эксплуатацию 

в метрополитен. 

Испытания  проходили  на  тяговой  подстанции 

«Динамо»  Московского  метрополитена.  После 

подготовительных мероприятий 6 июля 1945 года 

агрегат  был  включен  в  линию.  Поначалу  ртутный 

выпрямитель работал параллельно с двумя други-

ми многоанодными ртутными выпрямителями типа 

ВР-40. Однако впоследствии было решено в часы 

ПУТЕШЕСТВИЕ

В ПРОШЛОЕ

Рис

. 2.1. 

РМНВ

-200

х

6

Рис

. 2.2. 

РМНВ

-500

х

6

139

1

1

1

1

1

1

1

1

1

3

3

3

3

3

3

9

9

9

9

9

9

9

9

Рис

. 3. 

Вентили

типа

В

-500, 

входящие

в

состав

выпрямителя

РМНВ

-500

Х

6 

из

фондов

Политехнического

музея

© 

Фото

собственного

корреспондента

журнала

 «

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

. 

Передача

и

распределение

»

№

 2 (53) 2019