10

www.elektro.info.pl

3/2002

statyczne

przetwornice

trakcyjne

Prawid³owa praca wielu urz¹dzeñ

jednostki trakcyjnej, wagonu

kolejowego czy tramwaju, wymaga

stosowania odpowiednich napiêæ

zasilaj¹cych zarówno sta³ych,

jak i przemiennych. Stosowane

tradycyjnie przetwornice

elektromaszynowe (wspó³pracuj¹-

ce z akumulatorami) stwarzaj¹

wiele problemów eksploatacyjnych

i nie zapewniaj¹ ci¹g³ej pracy

urz¹dzeñ, zw³aszcza podczas

d³ugiego postoju.

ploatacji w warunkach wystê-
puj¹cych w trakcjach europej-
skich – urz¹dzenie takie posia-
da odpowiedni blok wejœciowy
(BW), przetwarzaj¹cy napiêcie
wejœciowe na poœrednicz¹ce
napiêcie 600 V. Wartoœæ na-
piêcia poœrednicz¹cego zosta-
³a ustalona tak, aby odpowia-

dziej nowoczesne elementy,
podzespo³y, technologie oraz
rozwi¹zania uk³adowe:

n

Najnowszej generacji modu-
³y tranzystorowe HV IGBT
o wysokiej trwa³oœci cyk-
licznej, przystosowane do
zastosowañ trakcyjnych.

n

Amorficzne i nanokrystalicz-
ne materia³y magnetyczne,
pozwalaj¹ce na znaczne
zmniejszenie wymiarów
i masy podzespo³ów mag-
netycznych, jak równie¿ is-
totne ograniczenie strat
energii.

n

Technologie kompozytowe,
zwiêkszaj¹ce mechaniczn¹
odpornoœæ wra¿liwych ele-
mentów urz¹dzenia.

n

Technika œwiat³owodowa,
zapewniaj¹ca wysoki po-
ziom izolacji, jak równie¿
eliminuj¹ca wp³yw zak³ó-
ceñ elektromagnetycznych.

n

Dynamiczne, wielopoziomo-
we zabezpieczenia przeciw-
zwarciowe.

n

Technika modulacji szero-
koœci impulsów (PWM),
wbudowane filtry LC o wy-

U

rz¹dzeñ tych jest co-
raz wiêcej, poniewa¿
takie s¹ wymogi wyni-

kaj¹ce z zapewnienia bezpie-
czeñstwa i komfortu zarówno
pasa¿erów, jak i kieruj¹cego
pojazdem szynowym. S¹ to
ró¿nego rodzaju sterowni-
ki (napêd, hamowanie, otwie-
ranie drzwi itp.), sygnalizacja,
oœwietlenie, informacja pasa-
¿erska, wentylacja, klimatyza-
cja, ogrzewanie, ³¹cznoœæ
z dyspozytorem i inne.

Dynamiczny rozwój elektro-

niki i energoelektroniki umo¿li-
wi³ opracowanie nowoczes-
nych przetwornic trakcyjnych
serii PSM, charakteryzuj¹cych
siê bardzo du¿¹ sprawnoœci¹
i niezawodnoœci¹, a przede
wszystkim pozwalaj¹cych na
zasilanie urz¹dzeñ pok³ado-
wych przy wykorzystaniu ener-
gii z sieci trakcyjnej 3000 V lub
600 V napiêcia sta³ego. Blo-
kowy schemat statycznej prze-
twornicy PSM jest przedstawio-
ny na rysunku 1.

W przypadku krajowej trak-

cji kolejowej (3000 V) lub eks-

dr Andrzej Baranecki,

dr Tadeusz P³atek,

mgr Marek Niewiadomski

da³a warunkom zasilania trak-
cji tramwajowej.

statyczne

przetwornice

trakcyjne

W konstrukcji przetwornic

zosta³y zastosowane najbar-

³ad sterowania zosta³ wyposa-
¿ony w jednouk³adowy mik-
roprocesor, który w czasie rze-
czywistym dokonuje analizy
dzia³ania poszczególnych pod-
zespo³ów. W przypadku
stwierdzenia nieprawid³o-
woœci w funkcjonowaniu
któregoœ z podzespo³ów,
mikrokontroler generuje od-
powiedni¹ sekwencjê steru-
j¹c¹, zabezpieczaj¹c pozos-
ta³e elementy przetwornicy
oraz do³¹czone odbiorniki.
Ogranicza to znacznie zak-
res ewentualnych awarii.
Ka¿de zak³ócenie w pracy
przetwornicy jest rejestro-
wane w uk³adzie TIMEKIP-
PER’a, co pozwala na póŸ-
niejsze odtworzenie przebie-
gu awarii. Uk³ad ten posia-
da w³asn¹ bateriê, zapew-
niaj¹c¹ zachowanie danych
tak¿e przy braku zasilania
zewnêtrznego. Dostêp do
mierzonych wartoœci oraz
do pamiêci rejestratora mo-
¿e odbywaæ siê przez zew-
nêtrzny interface RS232,
RS485 lub CANbus. Przy
pomocy zewnêtrznego ter-
minalu lub komputera jest
mo¿liwe odczytanie bie¿¹-
cych wartoœci napiêæ i pr¹-

j¹tkowo du¿ej skutecznoœci
t³umienia oraz specjalne al-
gorytmy sterowania, pozwa-
laj¹ce na znaczne obni¿enie
zawartoœci harmonicznych
(THD poni¿ej 5%) w napiê-
ciu zasilaj¹cym silniki asyn-
chroniczne i inne odbiorniki
pr¹du przemiennego. Przy-
czynia siê to do zwiêkszenia
trwa³oœci silników przez
zmniejszenie strat mocy
oraz ograniczenie przepiêæ
w uzwojeniach. Zapobiega
to równie¿ spadkowi trwa-
³oœci izolacji uzwojeñ oraz
zmniejsza poziom emitowa-
nego ha³asu.

n

Rozbudowane uk³ady elimi-
nacji przepiêæ wystêpuj¹-
cych w sieci trakcyjnej: pa-
sywne (filtry RLC ), nielinio-
we ograniczniki przepiêæ
(warystory) oraz aktywne
uk³ady ochronne (crowbar
circuits). W przypadku, gdy
napiêcie wejœciowe osi¹ga
niebezpieczn¹ wartoœæ, od-
powiedni uk³ad elektronicz-
ny zwiera obwody wejœcio-
we, powoduj¹c przepalenie
bezpiecznika przetwornicy.
W celu uzyskania mo¿li-

woœci automatycznego diagno-
zowania pracy przetwornic, uk-

dów, rodzaju uszkodzenia oraz
chwili jego wyst¹pienia. Daje
to mo¿liwoœæ szybkiego diag-
nozowania przetwornicy bez
potrzeby otwierania obudowy
i przeprowadzania pomiarów
kontrolnych.

Trudne warunki œrodowisko-

we, w których pracuje prze-
twornica, narzucaj¹ specjalne
wymagania dla konstrukcji me-
chanicznej, m.in. zapewnienia
odpornoœci na wstrz¹sy oraz
ochrony przed wilgoci¹. Opra-
cowana konstrukcja, wykorzys-
tuj¹ca spawane profile alumi-
niowe, charakteryzuje siê bar-
dzo dobr¹ szczelnoœci¹, sztyw-
noœci¹ oraz zapewnia dobre
ch³odzenie elementów mocy.

Przyjête rozwi¹zania kon-

strukcyjne oraz zastosowane
technologie powoduj¹, ¿e op-
racowana seria przetwornic
charakteryzuje siê nastêpuj¹-
cymi cechami:

n

wysok¹ niezawodnoœci¹ –
œredni czas miêdzyawaryjny
(MTBF) wynosi 40-60 tys.
godzin pracy;

n

szerokim zakresem dopusz-
czalnych napiêæ wejœcio-
wych;

n

wysok¹ odpornoœci¹ na
przepiêcia wystêpuj¹ce
w sieci trakcyjnej;

n

bardzo wysok¹ sprawnoœ-
ci¹ (ok. 91-93%);

n

bardzo dobrymi w³aœci-
woœciami regulacyjnymi,
przyczyniaj¹cymi siê do
uzyskania zwiêkszonej trwa-
³oœci baterii (wysoka stabil-
noœæ napiêcia oraz bardzo
niski poziom têtnieñ napiê-
cia i pr¹du, termiczna ko-
rekcja napiêcia wyjœciowe-
go oraz precyzyjne ograni-
czenie pr¹du ³adowania
akumulatorów);

n

wysok¹ przeci¹¿alnoœci¹,
gwarantuj¹c¹ poprawn¹

Rys. 1 Schemat blokowy statycznej przetwornicy kolejowej

⇒ LIYY, LIYCY, LIYY-P, LIYY-P, LIYCY-P, YKSLY, YKSLYYekw, RDY(St)Y Bd,

RDY(St)Yv Bd, INTERBUS, PROFIBUS oraz YKY, YKSY

⇒ UTP, FTP kat. 5E, LAN-T1 ÷ LAN-T15, TWINAXIAL, RG

⇒ YTKSY, YTKSYeks, YnTKSY, YnTKSYekw, YTLY, YTDY, YTDYekw, SCYY,

TECHNOINSTAL XzKAXw, XzKAXwekw

⇒ YPMY, YPMYekw, YPMX, TECHNOAUDIO PG, PM, PGW

⇒ YWD, YWDek, XWD, YWDpek, YWL, YWLek, XWL, RG

⇒ TDY, TLY, LgY, TDWY, TLWY, OMY, OWY, YnKGSLY

⇒ Kable i przewody specjalne zaprojektowane wed³ug wymagañ klienta w tym:

do obwodów iskrobezpiecznych, olejoodporne, bezhalogenowe, z materia³ów

uniepalnionych i o zmniejszonej emisji dymów, o poszerzonym temperaturowym

zakresie eksploatacji (od –60°C do 120°C)

UDZIELAMY 5-CIO LETNIEJ GWARANCJI

NA PRODUKOWANE PRZEZ NAS KABLE DO UK£ADANIA NA STA£E

Ø

Prowadzimy tak¿e sprzeda¿ kabli i przewodów od najlepszych producentów

krajowych i zagranicznych

WYSOKIEJ KLASY SPECJALIŒCI UDZIELAJ¥ PORAD TECHNICZNYCH W ZAKRESIE

DOBORU I EKSPLOATACJI

Zapraszamy na nasze stoiska nr 222 Pawilon 23C – SECUREX

oraz stoisko nr 25 Pawilon 8PA – INFOSYSTEM

Spó³ka Akcyjna w Warszawie

®

TECHNOKABEL S.A.

ul. Marsza³kowska 4

00-950 Warszawa

Zarz¹d i Dzia³ Techniczny

tel. [phone]

Dzia³ Sprzeda¿y

tel. [phone]

fax [phone]

TECHNOKABEL S.A.

FABRYKA KABLI

ul. Wiatraczna 28

06-550 Szreñsk k/M³awy

tel. [phone]

tel. [phone]

fax [phone]

TECHNOKABEL S.A.

FABRYCZNA HURTOWNIA

ul. K³obucka 8

02-699 Warszawa,

tel. [phone]

fax [phone]

[e-mail]

F

e-mail: [e-mail]

www.technokabel.com.pl

KABLE STEROWNICZE I TELEINFORMATYCZNE

Fabryka Kabli Technokabel w Szreñsku produkuje

kable i przewody nastêpuj¹cych typów:

12

www.elektro.info.pl

3/2002

tem funkcjonalny, stwarza
mo¿liwoœæ ³atwego projekto-
wania urz¹dzeñ, dostosowa-
nych do parametrów technicz-
nych (napiêcie, moc), zasila-
nych obwodów. Aktualnie
przetwornice s¹ wykonywane
w zakresie mocy od 5 kW do
50 kW.

statyczne

przetwornice

kolejowe

Statyczne przetwornice kole-

jowe s¹ to urz¹dzenia przezna-
czone do przetwarzania sta³e-
go napiêcia 3 kV sieci trakcyj-
nej na napiêcia sta³e i prze-
mienne, stosowane do zasila-
nia elektrycznych instalacji
w wagonach lub lokomoty-
wach. Przetwornice mog¹ byæ
wykonywane jako wielosyste-
mowe, dostosowane nie tylko
do wejœciowego napiêcia 3 kV,
lecz równie¿ do innych napiêæ
sta³ych i przemiennych, wys-
têpuj¹cych w europejskich, ko-
lejowych sieciach trakcyjnych
(1000 V / 162/3 Hz, 1000
V/50 Hz, 1500 V/50 Hz,
1500 VDC, 3000 VDC).
W przypadku przetwornic wie-
losystemowych, urz¹dzenie au-
tomatycznie dostosowuje siê
do wejœciowego napiêcia tak,
¿e nie jest potrzebne dokony-
wanie jakichkolwiek prz e ³ ¹-
czeñ.

Wejœciowe napiêcie jest

przetwarzane w bloku BW na
poœrednie napiêcie 600 VDC.
Wyjœciowe bloki przetwornicy
– konfigurowane w zale¿noœci
od technicznych wymagañ
u¿ytkownika – pracuj¹ jako
urz¹dzenia NN, w których na-

piêcie 600 VDC jest przetwa-
rzane na napiêcia potrzebne
w instalacji wagonowej. Blok
DC/DC zapewnia wytwarzanie
napiêcia sta³ego 24 V lub 110
V (oba napiêcia mog¹ wystê-
powaæ jednoczeœnie), nato-
miast blok DC/AC wytwarza na-
piêcia przemienne 3×380
V oraz 220 V (lub tylko jedno
z tych napiêæ).

Przetwornice statyczne cha-

rakteryzuj¹ siê prawid³ow¹
prac¹ przy bardzo szerokim
zakresie zmian napiêæ wejœ-
ciowych. Jest to szczególnie is-
totne w przypadku sieci trakcyj-
nej o napiêciu 3000 V, które
w rzeczywistych warunkach
mo¿e osi¹gaæ wartoœci znacz-
nie przekraczaj¹ce ustalony
zakres.

Szczelne (IP54) obudowy,

wykonane w przewa¿aj¹cej
czêœci z aluminium, zapewnia-
j¹ odpowiednie warunki ch³o-
dzenia wewnêtrznych podzes-
po³ów. Zastosowane technolo-
gie i rozwi¹zania uk³adowe
pozwalaj¹ równie¿ na bardzo
znaczn¹ redukcjê wymiarów
gabarytowych i masy przetwor-
nic w stosunku do urz¹dzeñ
elektromaszynowych, jak i wy-
korzystuj¹cych tyrystory GTO.
Z uwagi na bardzo niewielkie
rozmiary i masê modu³ów –
nie przekraczaj¹c¹ 150 kg –
statyczne przetwornice kolejo-
we s¹ bardzo ³atwe w monta-
¿u i w serwisowaniu.

statyczne

przetwornice

tramwajowe

Statyczne przetwornice

tramwajowe przetwarzaj¹ na-
piêcie 600 VDC na napiêcia
sta³e i przemienne, niezbêdne
do zasilania urz¹dzeñ pomoc-
niczych. Z uwagi na to, ¿e
w przetwornicach kolejowych
napiêcie to zosta³o zastosowa-
ne jako napiêcie poœrednicz¹-
ce – w przetwornicach tramwa-
jowych mog¹ byæ stosowane te
same bloki funkcjonalne. Pra-
cuj¹ one poprawnie w zakresie
400-900 VDC, st¹d mog¹ byæ
równie¿ stosowane przy napiê-
ciu trakcji 750 V.
Dok³adniejszy schemat bloko-
wy przetwornicy tramwajowej
jest przedstawiony na rysunku
2.

Blok z symbolem tranzysto-

ra IGBT oznacza falownik tran-
zystorowy z tym, ¿e w po pier-
wotnej stronie transformatora,
jest to falownik wysokiej czês-
totliwoœci, a w wyjœciowym
obwodzie AC falownik o czês-
totliwoœci 50 Hz.

Przetwornice tramwajowe

mog¹ byæ wyposa¿ane w zin-
tegrowany zespó³ wentylato-
rów, którego zadaniem jest
ch³odzenie silnika napêdowe-
go i rezystorów rozruchowych
(ewentualnie rezystorów uk³a-
du hamowania dynamicznego).

q

Rys. 2 Schemat blokowy przetwornicy

tramwajowej

pracê hamulców elektro-
magnetycznych;

n

odpornoœci¹ na wp³ywy
atmosferyczne;

n

znacznym obni¿eniem kosz-
tów eksploatacji, w porów-
naniu z przetwornicami tra-
dycyjnymi.
Automatyczna korekcja ter-

miczna napiêcia ³adowania
akumulatorów pozwala na
optymalne ³adowanie akumu-
latorów zarówno w zimie, jak
i podczas upa³ów, przed³u¿a-
j¹c w ten sposób okres ich ek-
sploatacji. Na uwagê zas³ugu-
je tak¿e niski poziom emitowa-
nego ha³asu (poni¿ej 60 dB),
bêd¹cy efektem wyeliminowa-
nia czêœci wiruj¹cych oraz zas-
tosowania wysokiej czêstotli-
woœci przetwarzania energii
i kompozytowych materia³ów
przy produkcji podzespo³ów
magnetycznych.

Zastosowany w konstrukcji

przetwornic, modu³owy sys-