Подвагонный преобразователь частоты ПЧ - 24.

Подвагонный преобразователь частоты ПЧ - 24 предназначен для преобразования постоянного тока напряжением 110 вольт в переменный трехфазный ток. Трехфазный ток используется для питания электродвигателей холодильной установки УКВ - 31 ТП. Преобразователь позволяет регулировать частоту переменного трехфазного тока и таким образом менять скорость вращения электродвигателей с целью регулировки холодопроизводительности УКВ - 31. ПЧ - 24 установлен под вагоном в специальном ящике.

Преобразователь питает электродвигатели по трем каналам:

КАНАЛ 1:

Электродвигатель компрессора. Напряжение меняется в пределах от 94 до 308 вольт. Частота переменного тока регулируется от 20 до 70 гц. Мощность канала - 18 квт;

КАНАЛ 2:

Электродвигатель приточного вентилятора центробежный (центральная вентиляция вагона). Напряжение составляет 220 вольт. Частота постоянная и равна 50 гц. Мощность канала - 3 квт;

КАНАЛ 3:

Электродвигатель вентилятора конденсатора (осевой). Напряжение меняется в пределах от 94 до 308 вольт. Частота переменного тока регулируется от 20 до 70 гц;

Рис. 44 Общий вид ПЧ - 24 в подвагонном ящике.

Рис. 45 Холодильная установка УКВ - 31ТП.

На Рис…. Показан общий вид холодильной машины УКВ - 31 ТП. Машина состоит из следующих основных элементов:

· -компрессор

· -центробежный вентилятор;

· -осевой вентилятор;

· -конденсатор;

· -воздухоохладители (испарители);

· -водяные воздухонагреватели;

· -воздушные фильтры;

· -электрические калориферы;

Холодильная установка располагается со стороны рабочего тамбура под потолком вагона.

Рис. 46 Расположение УКВ - 31 на вагоне.

Подвагонный преобразователь частоты (Рис. …) состоит из повышаюших преобразователей напряжения ППН, блоков силовых инверторов БСИ, блока питания и схемы управления.

Рассмотрим работу ППН:

1. При подаче напряжения питания происходит заряд конденсатора через дроссель (реактор). Конденсатор заряжается до напряжения 110 вольт. Это необходимо делать, чтобы избежать броска тока заряда в момент "накачки" конденсатора.

Рис. 47 Первоначальный заряд конденсатора

2. После заряда конденсатора открывают IGBT транзистор V1. Через транзистор потечет ток, который создает вокруг дросселя (реактора) магнитное поле. Энергия "запасается" в магнитном поле.

Рис. 48 Создание электромагнитного поля реактора.

3. На третьем этапе работы ППН транзистор V1 закрывают. Уменьшается ток проходящий через реактор, а значит уменьшается и магнитное поле. Изменение поля приводит к индуктированию ЭДС самоиндукции в дросселе ДР. Под действием ЭДС потечет ток заряда конденсатора, который дополнительно зарядит конденсатор до напряжения 400 - 500 вольт. Это способ повышения напряжения называют "накачкой" конденсатора. Диод исключает разряд конденсатора через источники питания.

Рис. 49 "Накачка" конденсатора.

Для преобразования постоянного тока в переменный трехфазный в ПЧ - 24 применяется инвертор (БСИ). Задача инвертора состоит в том, чтобы обеспечить изменение направления тока в фазовых обмотках электродвигателей.

Допустим, в первую треть периода максимум тока должен быть в фазе U и направление тока, например, должно быть "к центу" обмотки электродвигателя, а токи в фазах V, W должны быть меньше и направление токов должно быть "от центра" обмотки. Для этого необходимо открыть транзисторы 1, 5 и 6.

Рис. 50 Направление токов при максимальном значении тока в фазе U.

В следующую треть периода, допустим, максимальное значение тока должно быть в фазе V. Тогда направление тока должно быть в фазе V "к центру" обмотки, а в фазах U, W - "от центра" обмотки. Для обеспечения такого направления токов необходимо открыть транзисторы 2, 4 и 6.

Рис. 51 Направление токов при максимальном значении тока в фазе V.

Для обеспечения максимального значения тока в фазе W, необходимо соответственно открыть транзисторы 3, 4 и 5.

Периодическая коммутация транзисторов позволяет менять направление токов в трехфазных обмотках электродвигателей и таким образом получать переменный трехфазный ток. Переключение транзисторов можно производить с различной частотой, что позволяет менять частоту полученного переменного трехфазного тока.

Скорость вращения трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором зависит от числа пар полюсов и частоты питающего тока.

n₁ = 60*f / p

где: n₁ - число оборотов магнитного поля статора электродвигателя;

f - частота переменного трехфазного тока;

р - число пар полюсов.

В холодильной машине УКВ - 31 используют изменение частоты трехфазного тока для регулирования числа оборотов электродвигателей компрессора и вентилятора конденсатора.

Частоту меняют в от 20 до 70 герц, что позволяет изменять число оборотов поля статора в пределах 1200 до 4200 оборотов в минуту. Число оборотов ротора с учетом скольжения получается несколько меньше.

Рассмотрим работу ПЧ - 24. Каналы 1 и 3 получают напряжение 400 - 500 вольт для блоков силовых инверторов БСИ1, БСИ2 от одного повышающего преобразователя напряжения ППН 1. Преобразователь ППН 1 состоит из двух реакторов L1 и L2. Установка двух реакторов необходима для того, чтобы обеспечить достаточную "накачку" конденсатора, поскольку ППН 1 нагружен на два канала. Кроме того применение двух параллельных каналов L1, 14 и L2, 13 позволяет разгрузить по току транзисторы 13 и 14. Инверторы БСИ1 и БСИ3 преобразуют постоянный ток в трехфазный, который поступает на выходы каналов 1 и 3. Для защиты каналов от перегрузки и коротких замыканий на выходах каналов установлены платы датчиков тока (ПДТ31 и ПДТ32) имеющие соответственно номера 38 и 40. Для питания БСИ2 канала 2 установлен отдельный ППН2. Для защиты от перегрузки по току также предусмотрен ПДТ32 с номером 39.

Управление транзисторами ППН1 и ППН2 осуществляется платами ПР1 и ПР2. Команды управления поступают на транзисторы через платы драйверов ПД1 и ПД2, имеющие в схеме номера 21 и 22.

Управление транзисторами инверторов осуществляют платы управления ПУ1 (33, 34 и 35). Сигналы управления с этих плат поступают на транзисторы БСИ через платы сопряжения ПС2 - М1 и ПС6 - ТМ (35, 36 и 37). Команды на включение каналов и установку частоты переменного трехфазного тока приходят из пульта управления 41. Обратно в пульт управления поступают сигналы из ПЧ - 24 сообщающие о работе каналов и возможных неисправностях. Для контроля электронных плат ПЧ - 24 от перегрева установлены датчики температуры 43, 44 и 45.

Рис. 52 Расположение панели сигнализации о работе подвагонного преобразователя кондиционера ПЧ - 24.

Внутри пульта управления "Кросно" располагается плата сигнализации преобразователя кондиционера ПЧ - 24. На плате для каждого канала расположена группа светодиодов, сигнализирующая о различных режимах работы канала:

· работа - горение светодиода означает то, что канал включен и работает нормально;

· авария - горение светодиода сигнализирует о неисправности канала;

· токовая защита - сигнализирует о перегрузке по току, неисправность во внешних цепях, например неисправность электродвигателя (ПДТ);

· термозащита - сигнализирует о перегреве электронных плат канала(датчики температуры);

· авария ППН - сигнализирует о неисправности ППН соответствующего канала.

После поступления команды из БУК о запуске электродвигателя вначале производится запуск необходимого канала, поступает сигнал о запуске в БУК и только после этого включается электродвигатель. На панели сигнализации загорается светодиод "Работа".

Рис. 53 Схема преобразователя частоты ПЧ - 24