Силовые электронные аппараты

Блок питания собственных нужд

Принципиальная схема БПСН-5У2М

Для заряда аккумуляторных батарей, питания цепей управления и вспомогательных цепей, в том числе и освещения, на вагонах установлен электронный блок питания собственных нужд (БПСН), который представляет собой статический полупроводниковый преобразователь (см. схему). Структурно состоит из двух преобразователей: первичного и вторичного. Первичный преобразователь (на схеме выделен красным контуром) преобразует напряжение контактного рельса постоянного тока 750 В в постоянное напряжение 80 В. Конструктивно состоит из автономного инвертора тока (тиристоры VS1-2, преобразует постоянный ток в переменный), понижающего трансформатора (T1) и управляемого выпрямителя (тиристоры VS3-4, преобразует переменный ток в постоянный). Помимо тиристоров и трансформатора, в состав преобразователя входят коммутирующие диоды (VD1-3),дроссели (L1-3) конденсаторы (C1-3) и резисторы (последние на схеме не показаны), а также сглаживающий фильтр (L4 и C4). Вторичный преобразователь (на схеме выделен синим контуром) служит для преобразования постоянного напряжения 80 В в переменное 220 В, которое поступает для питания цепей освещения. Конструктивно состоит из автономного инвертора напряжения (тиристоры VS5-6) и повышающего трансформатора (T2). И инверторы, и выпрямитель выполнены по схеме с нулевой точкой, что позволяет сократить количество полупроводниковых
приборов.

Прототипом БПСН являются преобразователи СПМ № 1 (первичный) и СПМ № 2 (вторичный), которые были применены в 1973 году на первых вагонах типа И.
Для облегчения ремонта, было решено эти два преобразователя объединить в единый модуль. Выполненный по такой схеме блок питания получил обозначение БПСН-4. Его мощность составляла 4 кВт, установлен он был на вагонах типа 81-717 и 81-714 опытной партии (6 вагонов). Начиная же с вагонов установочной партии, начал устанавливаться блок питания собственных нужд типа БПСН-5У2 (в некоторых источниках можно встретить написание БПСН-5У-2), который отличается низким шумом (источником характерного высокочастотного гула, что можно услышать на остановках, является именно БПСН, а если точнее, то дроссель L3). Его же в процессе производства сменила модернизированная версия — БПСН-5У2М, которая отличалась большей ремонтопригодностью. В частности, тиристоры и диоды в первичном и вторичном преобразователях были идентичны.

С конца 2000-х, в ходе крупных ремонтов (средний, капитальный) вагонов, БПСН часто заменяется более компактными и практически бесшумными преобразователями. Так на вагонах Петербургского метрополитена устанавливают преобразователь напряжения БПН-115 весом не более 37 кг (против 280 кг у БПСН-5У2М).

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея предназначена для питания цепей управления и вспомогательных цепей вагона, проверки оборудования без подачи высокого напряжения в электродепо. Может также кратковременно осуществлять питание БПСН при проезде не перекрытых контактным рельсом токоразделов, длительно обеспечивать аварийное освещение и принудительную аварийную вентиляцию салона. На каждый вагон (как головной, так и промежуточный) установлено по одной батарее.

На вагоны метрополитена 81-714/717 и их модификации установлены обслуживаемые щелочные никель-кадмиевые аккумуляторные батареи. В эксплуатации находятся батареи, составленные из 52 (у вагонов Е и их модификации 56) соединенных последовательно элементов ("банок") НК-80 или KPL-55. Номинальная емкость составляет 80 и 55 ампер-часов соответственно. Номинальное напряжение под нагрузкой не менее 62В. Когда на вагон подано высокое напряжение, батарея подзаряжается от источника 80В БПСН. Изначально элементы размещались по четыре в деревянные ящики на стальной раме, сейчас используются изоляционные футляры из стеклопластика на стальной раме. Для удобства обслуживания батарея имеет ролики, на которых выкатывается из ящика на раздвинутые поворотные кронштейны. Может вручную перекатываться с кронштейнов на специальную тележку с переменной высотой платформы для доставки в аккумуляторное отделение.

Имеет 5 выводов: "-", "+26В", "+33В", "+50В", "+". Вывод "+26В" используется только для питания лампочки, освещающей аккумуляторный ящик при поднятой для осмотра верхней крышке.

Аккумуляторная батарея проходит ревизию со сменой электролита один раз в год, ревизию один раз в 6 месяцев, усиленный заряд один раз в 3 месяца.

Тиристорный регулятор

Если регулирование тока возбуждения (а следовательно и магнитного поля) двигателей при разгоне осуществляется ступенчато за счёт реостатов, то в режиме реостатного торможения регулирование уже плавное, что позволяет поддерживать максимально возможную тормозную силу до 55-60 км/ч. Это достигается за счёт применения тиристорного регулятора РТ-300/300А. Этот регулятор состоит из силового блока, блока управления и датчика тока двигателей. Силовой блок состоит из двух идентичных тиристорных ключей-фаз, каждая из которых обслуживает отдельную группу тяговых двигателей. Тиристорные ключи, помимо самих тиристоров, состоят из коммутирующих диодов, дросселей, конденсаторов и резисторов. Оба тиристорных ключа размещены в одном модуле, что располагается под вагоном. В этом же модуле размещён блок защиты, который в аварийных ситуациях отключает тиристорный регулятор, при этом на данном вагоне электрическое (реостатное) торможение замещается пневматическим.