Преобразователь собственных нужд ПСН-24

Для питания низковольтных электрических цепей, заряда аккумуляторной батареи и питания асинхронного двигателя компрессора на вагонах метрополите­на 81-760 и 81-761 используется статический преобразователь собственных нужд типа ПСН-24.

Преобразователь обеспечивает:

· Преобразование постоянного напряжения контактной сети 750в в симмет­ричное трехфазное напряжение, регулируемое по частоте и амплитуде в диапазоне от 0 до 400 в частотой до 50 Гц, для питания электродвигателя мотор ком­прессора

· Преобразование постоянного напряжения контактной сети 750 в в постоянное стабилизированное напряжение (80±2)в для питания низко­вольтных электрических цепей вагона

· Заряд и разряд АКБ постоянным током

· Обмен информацией с устройствами управления более высокого уровня

· Питание по поездной магистрали низковольтных цепей друго­го вагона с вышедшим из строя ПСН

· Измерение выходных токов и напряжений.

Устройство преобразователя.

Преобразователь выполнен в виде контейнера, состоящего из сварного стального корпуса, закрывающегося спереди крышкой с герметичным уплотнени­ем, замком и прижимными фиксаторами. Задней стороной контейнера является алюминиевый радиатор охлаждения силовых полупроводниковых элементов.

Преобразователь имеет входы для подключения к контактной сети и вагонным цепям управления и выходы для подключения аккумуляторной батареи, нагрузок низковольтных цепей вагона и двигателя компрессора.

Рис.40 Структурная схема преобразователя.

Внутри преобразователя (Рис.40) размещены следующие функциональные узлы:

· Входной преобразователь напряжения (ВПН)

· Источник питания компрессора (ИПК)

· Бортовой источник питания (БИП)

· Зарядное устройство (ЗУ)

· Микропроцессорная система управления (МПСУ).

Входной преобразователь напряжения (ВПН) является статическим преобра­зователем, преобразующим напряжение контактной сети 750в в постоянное стабилизированное напряжение на уровне 600 в, которое поступает в источники питания БИП и ИПК.

Источник питания компрессора (ИПК) обеспечивает плавный пуск и питание асинхронного двигателя компрессора переменным трехфазным напряжением, регулируемым по частоте от 0 до 50 Гц и амплитуде от 0 до 400в.

Бортовой источник питания является статическим преобразователем, преобразующим 600в на выходе ВПН в стабилизированное напряже­ние 80 в постоянного тока на выходе БИП.

БИП обеспечивает питание электрических цепей вагона, заряд и разряд АКБ собственного вагона, а также питание электрических цепей других вагонов при от­казах их ПСН.

Зарядное устройство обеспечивает заряд и разряд АКБ вагона заданным током до требуемого напряжения и подключения АКБ к нагрузке при отключенном БИП.

Микропроцессорная система управления выполняет следующие функции:

· Обработка внешней информации о задающих сигналах БКВУ

· Обработка сигналов, поступающих с основного пульта машиниста

· Обработка сигналов внешних датчиков

· Формирование сигналов управления силовыми транзисторными мо­дулями, дискретными ключами и коммутационной аппаратурой ПСН.

Подключение напряжения контактной сети осуществляется (Рис.40) на клеммы: «+750в» «-750в» Выходное силовое напряжение снимается с клемм:«+80в»),«-80в»). +80в для питания цепей освещения – («+80в Освещение салона»).

Внешние сигналы управления источником поступают на разъем:

1. «0В (БС)» провод соединен внутри источника с «-80в» бортовой сети

2.«Вкл.ПСН» - входной сигнал управления команды на включение источника (уровнем 80в)

3. «Вкл. Осв.» - входной сигнал управления команды на включение освещения (уровнем 80в)

4.«Неиспр.ПСН» - выходной сигнал о неисправности источника (замыканием на «0В (БС)» с предельно допустимым током 0,7а)

5.«+80в» - напряжение для питания плат источников питания собственных нужд ПСН.

Включение ПСН-24

Включение ПСН всех вагонов производится тумблером S-6 «Вкл. ИП» вспомогательном ПМВ головного вагона. При этом команда на включение ПСН через УПИ-2 передается в БКПУ, где формируется и по САN-шине передается основная команда в БКВУ вагонов, которые передают ее в ПСН и на всех вагона включаются ПСН.

Рис.41 Cхема включения ПСН-24

Включение преобразователя в работу осуществляется при наличии входного напряжения 750 в и напряжения питания цепей управления не менее 50в.

При включении преобразователя замыкается контакт KU2 и через резистор R1 происходит плавный заряд ёмкостей входного фильтра С1...С12, после выхода на установившееся значение напряжения замыкается контакт KU1, контакт KU2 размыкается. Схема получает питание на прямую от контактной сети.

При снижении напряжения на конденсаторах фильтра в процессе работы ниже 550 в снова размыкается контакт KU1 и замыкается контакт KU2, включая цепь заряда ёмкостей через резистор R1.

Контроль за напряжениями в сети и на ёмкостях входного фильтра осуществляется датчиками напряжения. Дальнейший запуск преобразователя осуществляется по командам на включение, либо по основной схеме - по CAN-шине от блока компьютера вагонного управления (БКВУ); либо по резервной - с органов управления основного пульта управления машиниста.

Резервная команда «Рез. Вкл. ПСН» - +80 в, подаваемая на разъём«Управление» включает бортовой источник питания (БИП) и обеспечивает питание электрических цепей вагона стабилизированным напряжением 80 в.

Включение мотор-компрессора

В состав ПСН входит отдельный дискретный ключ, включающий одновременно с компрессором осушитель воздуха. Для контроля выходного тока служат трансформаторы тока. Резервная команда «Рез. Вкл. МК» - 0В, подаваемая на разъём «Управление» включает источник питания компрессора (ИПК) и обеспечивает плавный пуск и работу двигателя компрессора.

Включение ИПК производится по следующим командам:

· По команде от блока БКВУ по CAN-шине

· По команде резервного включения, поступающей от основного пульта машиниста ОВ (минус цепи 80 в) «Управление».

При включении на разряженную напорную магистраль ИПК работает до достижения давления 8 атм. После этого сигнал на включение снимается и повторно формируется при снижении давления до 6,2 атм.

Питание освещения салона

С помощью отдельного дискретного ключа, при поступлении внешней команды, БИП обеспечивает включение освещения салона вагона. Напряжение освещения вагона (клемма «+80 в свет») подается через дискретный ключ автоматически при появлении напряжения +80 в на выходе БИП. Ключ обеспечивает плавное нарастание напряжения и защиту от коротких замыканий в осветительных цепях вагона.

Ключ также обеспечивает задержку на отключение освещения в течение 20 сек при снижении входного напряжения ниже 550 в и отключении БИП.

Работа зарядного устройства

Зарядное устройство обеспечивает заряд и разряд АБ вагона, состоящей из 56 аккумуляторов типа KRL55.

Зарядное устройство представляет собой двунаправленный понижающее - повышающий преобразователь постоянного напряжения, выполненный на основе силовых IGBT транзисторных модулей.

ЗУобеспечивает заряд и разряд АБ заданным током до требуемого напряжения и подключение АБ к нагрузке при отключенном БИП.

При наличии на выходе БИП напряжения 80 ± 2 в контакт KU3 разомкнут и АБ отключена от низковольтных цепей вагона. При этом ЗУ работает в режиме подзаряда АБ. Напряжение 80 в с выхода БИП через транзисторные ключи, и дроссель L3 подается на выходные клеммы «+АКБ» и «-АКБ».

При кратковременном исчезновении напряжения на выходе БИП (до 5 сек) ЗУ переходит в режим работы повышающего заряда. Напряжение АБ повышается, стабилизируется на уровне 80 в и подается на выходные клеммы БИП «+80 в» для питания низковольтных электрических цепей вагона.

При длительном отсутствии напряжения на выходе БИП (свыше5сек.) контакт KU3 замыкается и напряжение АБ с клеммы «+АКБ» подается напрямую на выходные клеммы БИП «+80 в». Низковольтные электрические цепи вагона получают питание от АБ, перейдя в аварийный режим работы.

Поездные провода

	ОВ бортовой сети		+ 75 В питание ВТ1 ВТ2 от БТБ
			0B реле БТБ
	Противоположная ориентация		Включение ВТ2 /ручное торможение/
	Одинаковая ориентация		Включение ВТ1 /ручное торможение/
	CAN-шина экстренной связи 1/Н/		Тормоз стояночный /вкл/
	CAN-шина экстренной связи 1/L/		Резерв
			Включение салонных кондиционеров
	CAN-шина экстренной связи 2/Н/		Питание цепей управления БУТП /резервное/
	CAN-шина экстренной связи 2/L/
	Рез. включение мотор-компрессора		Питание цепей управления БУТП /основное/
	Тормоз стояночный откл.		Открытие правых дверей
	Направление движения вперед /БУТП/		Открытие левых дверей
	Направление движения назад /БУТП/		Резервное закрытие дверей
			Включение режима рез. управления дверьми
	CAN-шина информационных табло 1/Н/
	CAN-шина информационных табло 1/L/		Резервное управление "Ход 2"
	Провод системы пожаротушения	550-*	Поездные + 75В
	Провод системы пожаротушения		Поездная CAN1-шина
	Резервное управление "Ход 1"		Поездная CAN1-шина
	CAN-шина информационных табло 2/И/		Поездная CAN1-шина
	CAN-шина информационных табло 2/U		Поездная САN2-шина
			Поездная САN2-шина
			Поездная САN2-шина
	+50В прямой БТБ "тормоз экстренный"		Видеоканал Резерв
	0В(+50В) БТБ		Видеоканал Резерв
	+50B обратный провод БТБ		Видеоканал Резерв

Примечание: Провода 503 и 504; 512 и 513; 537 и 538 имеют крест в автосцепки.

Батарея аккумуляторная (АБ)

Батарея аккумуляторная вагона является автономным источником бортового питания и предназначена для электропитания напряжени­ем постоянного тока 75 в электрических цепей управления вагона.

При этом АКБ также обеспечивает работу аварийного освещения и сигналь­ных фонарей.

Аккумуляторы - щелочные никель-кадмиевые, не требующие периодической корректировки уровня электролита при работе в режиме длительного подзаряда малым током, что осуществлено на вагонах 81/760 .

Аккумуляторный блок состоит из отдельных аккумуляторов, соединенных комплектом перемычек и помещенных в металлопластиковый каркас.

Основные технические характеристики аккумулятора:

· Номинальная емкость, а\ ч . . . . . 70

· Номинальное напряжение, в . . . . 1,2

· Номинальный ток разряда, а . . . . 14

· Продолжительность разряда током 14а до 1,0 в, ч, не менее 5,0

· Масса с электролитом, кг, не более .... 4,0

· Диапазон рабочих температур, °С . . от плюс 40 до минус 40

· Срок службы, лет . . . . 8

Аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных электродов, разделенных сепаратором.

Заливочное отверстие аккумулятора закрыто пробкой с предохранительным клапаном, которая не допускает создания в аккумуляторе опасного избыточного давления, выплескивания электролита и попадание внутрь посторонних предметов. В качестве электролита для заливки в аккумуляторы служит водный раствор калия гидрат окиси технический марки «твердый» высшего или первого сорта или марки «жидкий» высшего сорта плотностью (1200±10) кг/м с добавлением лития гидроокиси технической в количестве (20±1)г/л.

Максимальный ток в токоведущей цепи не более 60 а. Защита от перегрузки по току – два параллельно соединенных керамических предохранителя по 30 а.

Аккумуляторный ящик (Рис.42) предназначен для уста­новки и размещения аккумуляторов (аккумуляторной батареи).

В состав ящика входят:

· Аккумуляторы ..… 56 шт.

· Измерительный преобразователь (вольтметр)….. 1 шт.

· Термопреобразователь ТС ….. 1 шт.

· Элементы АСОТП «Игла-М5.К-Т» ….. 1 шт.

Рис 42 Аккумуляторный ящик

Аккумуляторный ящик состоит из выдвижной кассеты с коробкой соедини­тельной и каркаса.

Кассета представляет собой сварную конструкцию, в которую устанавлива­ются аккумуляторы. Аккумуляторы фиксируются в кассете поворотным кулачком и прижимом. Кассета с аккумуляторами вкатывается по направляющим в каркас и фиксируется барашковыми гайками в корпусе.

Корпус ящика представляет из себя сварной параллелепи­пед зашитый листами. В нижней части каркаса установлены направляющие для перемещения кассеты и фиксации ее внутри корпуса. На верхней панели каркаса установлена откидная крышка с моду­лем пожаротушения.

Напряжение с клемм АКБ через предохранительные плавкие вставки и со­единительные разъемы подается на выключатель батареи (ВБ).

На крышке ящика установлены три сигнальные лампочки (Рис.42), сигнализирующие о заряде АБ, состоянии предохранителей и фиксации крышки ящика.

Рис.43 Электрическая схема аккумуляторной батареи

Кроме силовых токоведущих цепей батарея содержит измерительные цепи, подсоединенные к точкам + и - батареи для исключения погрешности измерений напряжения, вызванным падением на силовых проводах. В ящике установлен преобразовательный модуль (ИПМ) с измерительным термопреобразо­вателем (ТС) для замера температуры внутри ящика с выдачей токового сигнала на монитор ( Рис.43).

Cхема бортовой сети вагона

Рис. 44 Cхема бортовой сети вагона

Схема двухпроводная (Рис.44), связана с плюсовым проводом (550) всех вагонов. Аккумуляторная батарея и ПСН-24 работают в буферном режиме, то есть одновременно запитаны на ППЗ.

Питание низковольтных цепей управления, вспомогательных цепей и вагон­ного оборудования осуществляется от преобразователя собственных ПСН-24, напряжением (80±2в) и от АКБ. Потребление тока контролируется амперметром.

ПСН-24 и АКБ всех вагонов соединены параллельно двухпроводной линией питания, изолированной от корпуса вагонов, что уменьшает возможность коротко­го замыкания при механических повреждениях изоляции проводов.

Подключение АКБ к бортовой сети осуществляется выключателем батареи (Рис.32) на вспомогательном пульте машиниста (ПМВ).

При этом, при включенных SF1 «Питание общее» на ППЗ и SF-31 «Цепи управления. Питание» на ПВЗ получают питание шины +75в и ОВ и обеспечивается питание цепей управления вагоном.

Включение ПСН всех вагонов производится тумблером SАЗ «Вкл. ИПП» на пульте машиниста вспомогательном ПМВ головного вагона. Команда на включение ПСН через УПИ-2 передается в БКВУ, где формируется и по шине передается основная команда на включе­ние ПСН. Основная команда на включение ПСН поступает через разъемы ХЗ «СА№» и Х4 «САМ2».

Резервное включение ПСН производится тумблером SА4 «Вкл. ИПП ре­зервное» на ПМВ. При этом включается только ПСН головного вагона, с ПМВ ко­торого произведено включение. Резервная команда «Резервное включение ПСН» поступает на разъем XI по прово­ду 600 и включает бортовой источник питания, который обеспечивает пита­ние электрических цепей напряжением 80 в.

Резервная команда «Резервное включение МК» -0 В поступает на разъем XI по проводу 100-1 и включает источник питания компрессора (ИПК).

Сигналы о включении ИПП, о неисправностях ИПП через БКВУ ва­гонов по поездной магистрали управления передаются в БКПУ и устройства отображения формации.