1953 год ознаменовал собой в истории железной дороги Советского Союза очередным пополнением локомотивного парка серии «ТЭ3», это была вновь созданная машина, имела электрическую передачу, данная модель оказалась по счёту третьей. Такой тепловоз обладал двенадцатью осями, суммарная мощность двух силовых агрегатов выдавала четыре тысячи лошадиных сил. Выпуском этих машин занимался Харьковский транспортный машиностроительный завод. Спустя три года, и этот локомотив стал выпускаться сразу тремя заводами. К сборке крупной партии ТЭ3 подключились Каменское и Ворошиловоградское предприятия. Данная машина предназначалась для замены устаревших локомотивов из серий ЛВ. Л и ФД. За двадцатилетний период времени подобных тепловозов было выпущено почти семь тысяч единиц.
Работа по созданию такого тепловоза началась через пять лет после войны. Руководителем этого проекта был назначен главный конструктор Харьковского завода – Кирнарский А.А.
Конструкция локомотива «ТЭ3» была представлена главной рамой, посредством которой осуществляется передача тормозного и тягового усилия. Каркасная кузовная часть представлена крышей, с несущими лобовыми и боковыми стенками. В рамной концевой части оборудованы типовые, стандартные автосцепки СА-3, имеющие фрикционные аппараты. В качестве роликовой опоры для главной рамы служат трёхосные тележки в количестве двух штук. Каждая рамная тележка в концевой части снабжена цилиндрическими пружинами и листовыми рессорами. Они подвешиваются к балансирам, которые опираются на буксу каждой колёсной пары.
Обе секции оборудованы десятицилиндровым двухтактным дизелем, марки: «2Д100» с системой «Корейво». Её главное отличие заключается в наличии встречно-движущихся поршней, имеющих вертикальное расположение и прямоточную продувку. Дизельный агрегат обладает двумя коленчатыми валами: нижним и верхним. Их синхронизация осуществляется с помощью вертикальной передачи. Нижний коленчатый вал позволяет производить отбор мощности. Дизельный агрегат обладает мощностью, равной двум тысячам лошадиных сил. Руководителем по созданию силового агрегата «2Д100» был Струнге Б.Н. В качестве прототипа послужила флотская силовая установка, марки «38D8⅛», которую производила фирма «Фербенкс-Морзе». Благодаря применению всех этих технических усовершенствований создателям тепловоза удалось снизить общую массу оборудования, установленного на раме, на две тонны, что и констатировал главный конструктор локомотива Кирнарский А.А.
Дизельная установка тепловоза имела водяное охлаждение. Циркуляция водяной массы осуществлялась между радиаторными секциями водяного холодильника и дизельным агрегатом принудительным образом, при этом использовался центробежный насос. Охлаждение масла осуществлялось таким же образом. Каждая локомотивная секция имеет в своём оборудовании двадцать четыре водяные секции и тридцать шесть масляных секций. Холодильные секции охлаждались с помощью воздушных масс, которые создавал прогоняющий осевой вентилятор. Регулирование необходимого температурного режима производилось с помощью периодического отключения вентиляционного агрегата, открывались боковые и верхние жалюзи. Такую манипуляцию производил машинист непосредственно на пульте управления с применением электропневматического привода.
Номинальная мощность тягового генератора «МПТ-99/47» достигала значения равного одной тысяче трёмстам пятидесяти киловаттам. Соединение электродвигателей было сделано при помощи последовательного соединения, запуская в работу по две, по три группы в параллель. Регулировка генераторного возбуждения производилась в автоматическом режиме, контроль осуществляли тахогенератор, возбудитель и различные аппараты.
Локомотивное управление можно было производить с помощью контроллера, марки «КВ-16А-12», с наличием главной и реверсивной рукоятки. На главной рукоятке есть шестнадцать рабочих положений, начиная с «нулевой». Режим работы дизельной установки начинает с четырёхсот оборотов в минуту, что соответствует первому положению рукоятки. Максимального числа оборотов можно было достичь на шестнадцатой позиции, что равно восьмистам пятидесяти оборотам в минуту. У дизельного агрегата имеется восемь частот вращения. Повышение происходит на каждом втором положении рукоятки. Снизить частоту вращения можно с помощью всё той же рукоятки, установив её на нечётную позицию, тем самым происходит уменьшение генераторного возбуждения.
Применение двухступенчатого трёхцилиндрового компрессора позволяет обеспечить наличие сжатого воздуха в каждой секции тепловоза. На полных оборотах силовой установки достигается уровень давления сжатого воздуха до шести кубических метров за час. Применение сжатого воздуха, имеющегося в главных резервуарах локомотива, необходимо для тормозной системы непосредственно тепловоза или всего поездного состава. Потребность в сжатом воздухе возникает при реверсировании хода, для подачи различных сигналов, используя для этих целей тифон или свисток, а также для обеспечения работы снегоочистителей и пневматического привода.
Высокая кабина машиниста на данной тепловозной серии появилась, начиная с 1957 года.
Спустя ещё два года и с «ТЭ3» исчезли буфера. Общий топливный запас составлял десять тысяч восемьсот восемьдесят килограммов. Масляный бункер равнялся двум тысячам восьмистам килограммам. Запас воды составлял: одна тысяча шестьсот литров. Запас песка равнялся восьмистам килограммам. Общий вес двух тепловозных секций равнялся двумстам пятидесяти двум тоннам.
Одновременная работа трёх предприятий по созданию данного локомотива позволила удовлетворить потребности железных дорог Советского Союза в данной технике. Наибольшее количество единиц таких тепловозов было выпущено Ворошиловоградским машиностроительным заводом – это пять тысяч восемьсот пять локомотивов.
В первую очередь тепловозами «ТЭ3» снабжались железные дороги Омского и Оренбургского регионов. Обусловлено это было тем, что в названных областях железнодорожные пути проходили по степным участкам, в которых было очень плохое водоснабжение.
Как и в любой технике, этот локомотив тоже имел определённые конструктивные особенности, относящиеся к недостаткам. В качестве основной претензии называлась причина, по которой дизельные агрегаты этого тепловоза давали сбои в период работы при неполной или переменной нагрузке, соответственно, силовая установка в таких ситуациях останавливалась, что было чревато последствиями.
Вызывали нарекания и работа системы охлаждения. При наступлении момента перегрева, дизельная установка производила самопроизвольный выброс применяемой воды для охлаждения. В районах, где имелся дефицит водных ресурсов, это особенно было опасно, ибо возникала высокая пожарная опасность. Имелись проблемы с техническим обслуживанием. В связи с чем, стали заменять имеющийся дизель на более мощный силовой агрегат марки «Д49». Но в то время на железных дорогах Советского Союза уже стали появляться локомотивы с мощной силовой установкой в три тысячи лошадиных сил и более, поэтому данную замену дизелей на ТЭ3 отменили.Не прижились такие тепловозы и на БАМе. Тогда-то и стали искать возможности создания мощных локомотивов. Железные дороги южных регионов тоже имели свои претензии к подобным тепловозам. Массовый вывод из эксплуатации и списание «ТЭ3» начался в восьмидесятые годы, двадцатого столетия.
Приволжская железная дорога избавилась от таких локомотивов только в 1995 году. Азербайджанская железная дорога эксплуатирует такие тепловозы по сей день.
На базе данного локомотива было выпущено несколько новых модификаций, но массового выпуска они не получили, построено было всего несколько малых партий в количестве считанных единиц.
Долгое время, вплоть до 2000 годов, на космодроме Байконур работал локомотив в модификации «ПТЭ3», доставляя ракеты на стартовый комплекс.
