Через контактор 2 (см. рис. 7.14) к поездной сборной трехфазной шине напряжением 440 В подключены два вида потребителей:

• потребители, получающие питание переменным трехфазным током напрямую от сборной шины;
• потребители, работающие от однофазного переменного тока с номинальным напряжением 230 В (частота 60 Гц).

Напряжение 230 В (частота 60 Гц) однофазного тока используется для питания обогрева системы пескоснабжения, обогрева ниш для ног, питания защиты от замерзания систем водоснабжения, оборудования модулей кухни.

Для осуществления питания таких потребителей используется однофазный трансформатор малой мощности 5 кВт (установлен в каждом вагоне), первичная обмотка которого подключена к одной фазе сборной трехфазной шины. Трансформатор имеет фиксированный коэффициент трансформации, поэтому при работе в режимах «Внешнее питание» и «Отстой во включенном состоянии» на вторичной стороне данного трансформатора напряжение снижено.

В вагоне 05 установлены два параллельно включенных трансформатора малой мощности с фиксированным коэффициентом трансформации. Это вызвано дополнительной нагрузкой от оборудования модулей кухни.

Электроприемники модуля кухни подразделяются на две группы:

• кухонное электрооборудование;
• электрические аппараты системы водоснабжения.

Распределение по группам производится бортовой сетью, дальнейшее распределение — механизмом управления кухни.

Оба трансформатора рассматриваются системой управления как единое целое и эксплуатируются как один агрегат, т.е. если в одном из них возникнет неисправность, то от бортовой сети электроснабжения отсоединяются оба.

Существенное отличие имеет трансформатор, работающий исключительно на холодильную установку модуля кухни, так как при любом режиме работы бортовой сети собственных нужд (штатный режим, внешнее питание, «Горячий отстой») его выходное напряжение должно быть постоянным. Условие ивых = const достигается конструктивно путем секционирования первичной обмотки, что позволяет регулировать коэффициент трансформации при изменении величины питающего напряжения.

Кроме того, на поезде имеется однофазная система переменного тока с номинальным напряжением 220 В. Для этого в каждом вагоне размещен инвертор, посредством которого осуществляется питание розеток, расположенных внутри салона, питание термостатов обогрева лобового стекла, кассового оборудования модуля кухни.

Инвертор 220 В

Инверторы со стороны входа подключены к системе постоянного тока напряжением 110 В, а со стороны выхода для гальванической развязки и согласования напряжения — к однофазному повышающему трансформатору (рис. 7.20).

Ниже приведены основные технические характеристики инвертора.

Основные параметры инвертора

Напряжение на входе при штатном режиме работы.................. 110
Допустимое статическое отклонение входного напряжения.......... —30 %/+25 %
Допустимое динамическое отклонение входного напряжения......... —40 %/+40 %
Максимальный входной ток....................................... 45
Выходное напряжение............................................ 220 В (1 вывод + нейтраль)
Номинальный выходной ток....................................... 14
Допустимое статическое отклонение выходного напряжения......... —3 %/+6 %
Номинальная выходная мощность.................................. 3 кВт
Перегрузочная способность...................................... 4,5 кВт в течение 20 с
Тип охлаждения................................................. принудительное воздушное (внутреннее)

Рис. 7.20. Структурная схема преобразования =110В/~220В: 1 — главный контактор; 2 — контактор предварительной зарядки входного фильтра; 3 — резистор предварительной зарядки; 4 — инвертор; 5 — однофазный трансформатор

На рис. 7.21 представлено расположение основных компонентов инвертора, участвующих в процессе преобразования напряжения 110 В (постоянный ток)/220 В (однофазный переменный ток).

Преобразователь включает следующие основные компоненты:

• входной фильтр;
• главный контактор;
• контактор и резистор предварительной зарядки;
• управляющая плата, устройство записи измеряемых значений параметров, устройства ввода и вывода двоичных сигналов, процессор, управляющий работой транзисторов;
• трансформатор для гальванической развязки и согласования напряжения;
• синус-фильтр;
• ЭМС-фильтр.

Подключение питания от шины 110 В осуществляется с помощью клемм 3 и 4, выходное напряжение 220 В снимается с клеммы 2, управление инвертором осуществляется посредством двоичных кодов, обмен которыми происходит через клемму 1. С помощью кодов передаются следующие команды и информация:

• входная команда на включение;
• выходной сигнал о поступлении переменного тока номинального значения на выходную клемму;
• выходной сигнал «Превышение температуры».

При запуске электропоезда микропроцессорная система управления (МПСУ) инвертором получает сигнал активации от системы управления поездом, но перед началом работы производится проверка величины входного напряжения на инверторе и исправности всех элементов.

Рис. 7.21. Оборудование контейнера с инвертором: 1 — клемма двоичных кодов управления; 2 — клеммы выходного напряжения; 3, 4 — клеммы входного напряжения; 5 — управляющая плата; 6 — дроссель торреидальный; 7 — контактор предварительной зарядки; 8 — главный контактор (выполнен с дугогашением); 9 — вентилятор; 10 — трансформатор; 11 — дроссель; 12 — радиатор

Работа МПСУ инвертором заключается в управлении входными и выходными преобразователями, обеспечивающем при соблюдении заданных параметров входного сигнала достижение требуемых параметров выходного сигнала. Кроме того, во время работы электропоезда осуществляется непрерывная связь с центральной системой управления, сообщения об ошибках и параметрах неисправностей не только передаются на центральный блок управления, но и сохраняются в памяти МПСУ для последующих диагностики и устранения неисправностей.

Элементная база преобразователя обеспечивает его нормальную работу в диапазоне —40 °C < t < +40 °C, но при превышении порогового значения t > +40 °C начинается снижение выходной мощности, как это показано на рис. 7.22.

Рис. 7.22. Зависимость номинальной выходной мощности от температуры окружающей среды

Для того чтобы исключить возможность такого нежелательного режима работы, в контейнере инвертора установлен вентилятор. Всасываемый вентилятором через решетку в нижней части контейнера воздух по вентиляционным каналам последовательно обдувает радиатор, дроссель, управляющую плату и трансформатор, после чего удаляется из контейнера через верхнюю решетку. Пуск и остановка вентилятора осуществляется автоматически при включении контроллера системы напряжением 110 В постоянного тока.