Преобразователь собственных нужд ПСН-100/3

ПСН состоит из трех основных частей (см. схему электрическую принципиальную,     -Рис.):

а. Высоковольтного понижающего преобразователя ВПП, состоящего из шести последовательно соединенных модулей входного преобразователя (МВП) А1 … А6 и обеспечивающих преобразование напряжения + 3000 В в промежуточное напряжение с уровнем +620 В с гальванической развязкой от входной сети.

б. Инверторов АИН1, АИН2, АИН3, обеспечивающих преобразование промежуточного напряжения +620 В в трехфазное напряжение 3х380 В с частотой 50 Гц (АИН1) и трехфазное напряжение с регулируемой амплитудой 0 … 380 В и частотой 0 … 50 Гц (АИН2, АИН3).

в. Системы управления (СУ).

В предпусковом состоянии на входы внешних коммутирующих контакторов КМ80, КМ81, КМ82 должно быть подано входное напряжение 3000 В. Сигнал о его наличии выдает «Датчик наличия и уровня ВНП» UV1. На клеммы ХМ1:1 – ХМ1:2 должно быть подано напряжение питания системы управления (СУ) с помощью выключателя, расположенного в кабине машиниста.

Процесс включения ПСН при нормальных климатических условиях начинается с момента включения выключателя “Преобразователи»,расположенного в кабине машиниста,при этом с СУ через адаптер А16/1 поступает команда на включение зарядного контактора КМ81 (обозначение контакторов соответствует схеме включения ПСН1 в соответствии с электрической схемой ЭП2К.70.00.002Э3 л.6).

При замыкании контактора КМ81 через зарядный резистор R1, установленный в шкафу высоковольтных контакторов электровоза, начинается заряд конденсаторов, расположенных в МВП. По мере заряда конденсаторов деблокируются импульсы запуска ВПП. На промежуточной шине появляется напряжение. По окончании процесса заряда конденсаторов включается главный контактор КМ82, а контактор КМ81 отключается.

Входное напряжение поступает на вход ВПП через фильтр, состоящий из дросселя L1 и конденсаторов С1 … С3. Варистор R11 служит для ограничения импульсных перенапряжений (атмосферных и коммуникационных). Модули (А1 … А6) МВП совместно с индуктивностью L2 включаются в работу. Выходы модулей соединены параллельно и подключены к промежуточным шинам (контакты XM/C, ХМ/D), от которых питаются автономные инверторы напряжения АИН1 … АИН3. Напряжение на промежуточных шинах гальванически развязано от сети 3000 В и стабилизируется на уровне 620 В.

При появлении напряжения на промежуточных шинах инвертор АИН1 начинает работать на постоянной частоте 50 Гц. Остальные два инвертора АИН2 и АИН3 начинают работу с минимальной частоты 5 Гц с постоянным нарастанием ее до значения 50 Гц. Через контакты ХМ1:5÷ХМ1:7 (для АИН2) и ХМ1:9÷ХМ1:11 (для АИН3) поступают кодовые сигналы для управления выходными напряжениями. С помощью ненулевой комбинации сигналов на трехзарядном коде получаем 7 значений напряжений с соответствующей частотой, приведенных в табл. 1.

Таблица 1.

№ п/п	bit 0	bit 1	bit 2	Частота, Гц	Напряжение, В
1	0	0	0	0	0
2	1	0	0	10	76
3	0	1	0	20	152
4	1	1	0	30	228
5	0	0	1	35	266
6	1	0	1	40	304
7	0	1	1	45	342
8	1	1	1	50	380

К инвертору АИН1 подключен синусоидальный фильтр SF1, состоящий из индуктивности L100 и конденсаторов С100 … С102. К конденсаторам параллельно подключены разрядные сопротивления R100 … R102. Выходы инвертора выведены на зажимы 1U5, 1V5 и 1W5.

К инвертору АИН2 подключен синусоидальный фильтр SF2, состоящий из индуктивности L200 и конденсаторов С200 … С202. К конденсаторам параллельно подключены разрядные сопротивления R200 … R202. Выходы инвертора выведены на зажимы 2U5, 2V5 и 2W5.

К инвертору АИН3 подключен синусоидальный фильтр SF3, состоящий из индуктивности L300 и конденсаторов С300 … С302. К конденсаторам параллельно подключены разрядные сопротивления R300 … R302. Выходы инвертора выведены на зажимы 3U5, 3V5 и 3W5.

Порядок включения ПСН при температуре окружающей среды ниже минус 40ºС определяет система температурного контроля - термоблок А15. Работа ПСН начинается с включения контактора КМ80, подающего входное напряжение на резисторы подогрева R2 … R5. В кабину машиниста выдается сигнал о начале процесса прогрева ПСН блок – контактами контактора КМ80. При достижении температуры на радиаторах IGBT – транзисторов значения

температуры от минус 35ºС до минус 40ºС система температурного контроля дает разрешение на включение ПСН по обычному алгоритму.

СУ ПСН включает в себя основную плату управления А7 и ряд вспомогательных узлов, выполняющих подчиненные функции (датчики, источники питания, преобразователи, линии связи и т.п.)

Функции вспомогательных узлов:

- датчик UV1 контролирует наличие и уровень ВНП. Сигнал с датчика поступает на плату управления А7;

- датчики UА1 контролирует ток по цепи ВНП. Сигнал с датчика поступает на плату управления А7;

       - датчик UV2 контролирует уровень напряжения на промежуточной шине. Сигнал с датчика поступает на плату управления А7;

        - датчик UА2 контролирует ток, протекающий от выхода ВПП по промежуточной шине к входу АИН. Сигнал с датчика поступает на плату управления А7;

        - источник питания 11 0В/24 В (А14) предназначен для преобразования питающего напряжения СУ в напряжение 24 В;

        - плата источников А8 предназначена для преобразования напряжения 24 В в напряжения +5 В и ±15В, необходимые для питания платы управления А7.

На плату управления А7 поступает информация с датчиков, контролирующих состояние ПСН, и на основании полученной информации плата управления вырабатывает сигналы,

Информация о текущем состоянии устройства высвечивается светодиодными индикаторами расположенными на передней стороне платы управления.

 

 

 

      

 

	Рисунок 9.7- Пеобразователь ПСН-100/3

                  Рис.9.8 Схема электрическая принципиальная ПСН-100/3
9.3Шкаф питания ШП-262

 ШП-262 предназначен для питания от сети переменного трехфазного тока с напряжением от 320 до 420 В и частотой 50 Гц потребителей бортовой сети постоянного тока с напряжением 110 В и подзаряда аккумуляторной батареи 84KL160Р с гальванической развязкой между цепями переменного и постоянного тока.

ШП имеет следующие технические характеристики:

- степень защиты по ГОСТ 14254-96                               IP20;

- рабочее положение                                                          вертикальное;

- режим работы                                                                   продолжительный;

- охлаждение                                    воздушное с естественной вентиляцией;

- номинальное входное линейное напряжение трехфазного тока

на выводах 1-2-3 зажима контактного Х1 (вход 1), В                                 380;

- диапазон допустимых значений линейного входного

напряжения, В                                                                                                  от 320 до 420;

- возможные неповторяющиеся импульсные перенапряжения

на входе 1, В                                                                                                                      1500;

- номинальная частота, Гц                                                                                    50;

- допустимые отклонения частоты, Гц                                                               ±1;

- потребляемая мощность в номинальном режиме, кВА                      30;

- к.п.д. в номинальном режиме, %                                                           87;

- коэффициент мощности в номинальном режиме, не менее, о.е.       0,87;

- номинальное напряжение постоянного (пульсирующего) тока, В:

· на входе 2 (выводы Х2: 6,5-Х2:9,10)                                            110;

· на выходе 1 (выводы Х2: 1-Х2:9,10)                                            110;

· на выходе 2 (выводы Х2: 2-Х2:9,10)                                            110.

- допустимые отклонения от номинального значения напряжения, В:

· на входе 2                                                                                       ±5,5;

· на выходе 1                                                                                 ±5,5;

· на выходе 2                                                                                      ±5,5.

- коэффициент пульсации напряжения на активную нагрузку, %, не более:

· на входе 2                                                                                                    100;

· на выходе 1                                                                                                 100;

· на выходе 2                                                                                                 1;

- максимальное значение эффективного напряжения

              

на выходе 2, В                                                                                                        121;

- диапазон рабочего тока в цепи, А:

· - выхода 1                                                                                        от 3 до 60;

· - выхода 2                                                                                        от 1до 100;

- максимальный ток в цепи, А:

· входа 3                                                                                                60;

· входа 4                                                                                             100;

· выхода 3                                                                                            65;

- напряжение подзаряда на выходе 3 при подключенной аккумуляторной батарее (выводы Х2:3-Х2:4) и температуре охлаждающего воздуха

от плюс 30 ^°С до минус 50 ^°С, В                                                         от 126 до 134;

- ограничение тока подзаряда аккумуляторной батареи, А                    40±2;

- максимальный коэффициент пульсации на выходе 3 при подключенной аккумуляторной батарее, %,                                                                                         12.

Сопротивление изоляции шкафа питания в нормальных климатических условиях между выводами зажимов контактных Х2-Х4 и корпусом ШП, между выводами зажимов контактных Х2-Х4 и Х1, между выводами зажима контактного Х1 и корпусом, не менее:

- при нормальных условиях                                                             100 Мом;

- после испытаний на теплостойкость                                     6 Мом;

-  после испытаний на влагостойкость                                    1 МОм.

Электрическая изоляция ШП выдерживает действие испытательного напряжения частотой 50 Гц в течение 1мин:

- между выводами зажимов контактных Х2-Х4 и корпусом (1500±75) В;

- между выводами зажимов контактных Х2-Х4 и Х1        (2500±125) В;

- между выводами зажима контактного Х1 и корпусом        (2500±125) В.

          Состав ШП.

ШП представляет собой объемную модульную конструкцию, состоящую из верхнего и нижнего модулей механически и электрически соединенных разборными соединениями.

В верхнем модуле, рядом с лицевой панелью, на которой расположены измерительные приборы типа М1611, установлены сменные блоки БП-96, БУ-94 и БФИ-95. Их соединение со схемой ШП осуществляется с помощью разъемных соединений типа РП14-30ЛО и РП14А-30. Слева, сверху над блоком БП-96 расположены регулировочные резисторы R6, R7, R8 и терморезистивная катушка R9, обеспечивающая необходимое изменение сигнала обратной связи по напряжению в пределах рабочего температурного диапазона. На лицевой панели расположены

амперметр РА, вольтметр PV, тумблеры типа ПТ26-1 для включения ШП и коммутации вольтметра к цепям выхода 2 и аккумуляторной батареи.

За лицевой панелью, рядом с корпусами измерительных приборов, установлены лампы подсветки шкал приборов.

Ниже лицевой панели, за прозрачными створками 5, на гетинаксовой панели в углублении расположена панель переключателей. На ней размещены пакетные переключатели SA1, SA2.

Переключатель SA1 «Цепи управления» коммутирует цепи бортовой сети «Uвых1 110 В» и «Uвых2 110 В»:

- в положении «0» - отключены;

- в положении «Нормально»: «Uвых1 110 В» подключена к выходу выпрямителя ШП, «Uвых2 110 В» подключена к выходу фильтра ШП (L1,C5);

- в положении «Аварийно»: «Uвых1 110 В» подключена ко входу «+Uвх4 110 В», «Uвых2 110 В» подключена ко входу «+Uвх3 110 В» (бортовая сеть другой секции электровоза);

- в положении «Источник депо» обе цепи подключены ко входу «+Uвх2 Розетка депо» (стационарный источник питания депо).

Переключатель SA2 «Батарея» коммутирует цепи аккумуляторной батареи (далее АБ) «+UGB», «+0,8UGB», «-UGB»:

- в положении «0» - отключены;

- в положении «Нормально»: «+UGB» подключена к выходу цепи подзаряда АБ (L2), «+0,8UGB» подключена к аноду диода VD4, «-UGB» подключена к цепи «Общий -110 В» через датчик тока TA1;

- в положении«Источник депо»: «+UGB» подключена ко входу «+Uвх2 Розетка депо», «+0,8UGB» отключена, «-UGB» подключена к цепи «Общий -110 В» через датчик тока TA1.

Подаваемое на розетку депо напряжение должно соответствовать требованиям для питающих напряжений выхода 2 или выхода 3 (при заряде АБ от сети депо). Во всех случаях контроль за током и напряжением можно осуществлять по вольтметру PV и амперметру РА на лицевой панели ШП. Ниже панели переключателей на расположена панель предохранителей:

- FU1 (типа ПП57, 100 А) для защиты цепи «Uвых1 110 В»;

- FU2 (типа ПП57, 160 А) для защиты цепи «Uвых2 110 В»;

- FU3, FU4, FU5 (типа ПП57, 160 А) для защиты цепей «+UGB», «+0,8UGB», «-UGB»;

- FU6 (типа ВПБ6-37, 3,15 А) для защиты входной цепи «Общий -110 В» блока питания БП‑96;

- FU7 (типа ВПБ6-37, 3,15 А) для защиты цепи включения ШП (последовательно с SA5 «Включение ШП»). 

За панелью переключателей установлены:

- панель конденсаторов типа ПК-318, на которой расположены параллельно соединённые конденсаторы выходного фильтра ШП суммарной ёмкостью 5104 мкФ (C5);

- панель с элементами ПЭ-514 на которой расположены: элементы выпрямительного силового моста, дополнительное плечо слаботочного выпрямительного моста, тиристорный ключ VS4для управления подзарядом АБ, датчики напряжения TV1 и TV2 (типа LV100/SP84), датчик тока ТА1 (типа LT100-T/SP97), реактор типа Р-72, дроссель типа Д-007, два резистора типа С5-35В, вилка типа РП14А-30 для оперативного подключения слаботочного монтажа панели к схеме ШП.

Для подключения внешнего монтажа к ШП сзади верхнего модуля установлены зажимы контактные Х2 и Х3.

В нижнем модуле ШП размещены: силовой трехфазный трансформатор типа Т-153, дроссель типа ДС-1, контактор электромагнитный типа МК-2 и промежуточный зажим контактный Х4 для подключения цепей нижнего модуля к цепям верхнего модуля ШП.

Для подключения питающего напряжения к ШП предназначен зажим контактный Х1.

Принцип работы

ШП представляет собой устройство, преобразующее переменное трехфазное напряжение ~380 В, 50 Гц в постоянное напряжение (110,0±5,5) В для питания бортовой сети электровоза и формирования тока подзаряда аккумуляторной батареи. Питание на ШП подаётся от статического преобразователя собственных нужд (далее ПСН).

Для стабилизации выходного напряжения (110,0±5,5) В при изменении питающего напряжения в диапазоне от 320 до 420 В в схеме ШП (рисунок ) применён трехфазный несимметричный мостовой выпрямитель с управлением по тиристорам VS1-VS3. Управление током подзаряда АБ осуществляется по тиристору VS4.

Переключение питания бортовой сети с ШП на аккумуляторную батарею и обратно, при пропадании и восстановлении входного напряжения ШП, осуществляется нормально замкнутым силовым контактом контактора КМ и диодом VD4.

При питании бортовой сети от АБ для экономии ёмкости АБ отключается выходная цепь «Uвых1 110 В» (обогрев лобовых и боковых стекол кабины электровоза), нормально открытым силовым контактом электромагнитного контактора КМ.

Катушка КМ получает питание от отдельного выпрямителя, состоящего из диодов VD1-VD6 ШП, что исключает ее питание от аккумуляторной батареи.

Для контроля напряжения цепи «Uвых2 110 В» или аккумуляторной батареи предусмотрен тумблер SA3, который необходимо переключить в одно из положений: «Напряжение батареи» или «Цепи управления».

Сигнализация о заряде аккумуляторной батареи от ШП осуществляется с помощью нормально замкнутого контакта электромагнитного контактора КМ - "Сигнализация 3Б".

Регулирование заданных значений: выходного напряжения, отсечки по току и ограничения напряжения подзаряда аккумуляторной батареи осуществляется с помощью регулируемых резисторов R6, R7 и R8 соответственно.

Изменение уставки ограничения напряжения подзаряда аккумуляторной батареи в диапазоне рабочей температуры осуществляется автоматически с помощью термокомпенсационной катушки R9. При снижении температуры окружающего воздуха снижается сопротивление медной катушки R9, при этом уменьшается сигнал обратной связи снимаемый с подвижного контакта резистора R8. Уменьшение сигнала обратной связи вызывает, в свою очередь, увеличение напряжения на аккумуляторной батарее.

Система управления ШП состоит из трех конструктивных модулей: блока питания БП-96, блока управления БУ-94 и блока формирования импульсов БФИ-95.

 

 

Рисунок 9.9 Шкаф питания ШП-262

 

 

Рисунок 9.10 Схема электрическая принципиальная шкафа питания ШП-262