Szafa aparatury głównej i trakcyjnej – komponenty

Szafa aparatury głównej to miejsce, gdzie kończy się obwód 3 kV DC i zaczyna sterowanie. W przedziale WN pracuje wyłącznik szybki, przekaźnik nadmiarowo-różnicowo-prądowy, rozdzielnia WN z bezpiecznikami i stycznikami zasilającymi falowniki trakcyjne i przetwornice, oporniki wstępnego ładowania i liczniki energii. W szafach NN pracują obwody rozrządu 110 V DC i 24 V DC: styczniki, przekaźniki zwłoczne, wyłączniki samoczynne, regulatory, listwy zaciskowe, boczniki pomiarowe, a w nowych pojazdach sterowniki, magistrale CAN i Ethernet oraz elektrozawory hamulca sterowane sygnałami binarnymi.

Warunki są tu inne niż w szafie przemysłowej. Prąd zwarciowy w systemie 3 kV DC sięga 50 kA, a typowy obwód na polskich liniach ma stałą czasową 20 ms i prąd ustalony do 20 kA. Zabezpieczenie pojazdu ma wyłączyć zwarcie, zanim zadziała wyłącznik podstacji — decyduje o tym czas własny i zdolność ograniczania prądu; sama zdolność wyłączania do tego nie wystarcza. Obwody NN pracują w szerokim zakresie temperatur i pod stałymi drganiami, dlatego charakterystyka wyzwalania zabezpieczeń nie może zależeć od temperatury otoczenia, a styki muszą być pewne przy wibracjach.

W tym obszarze pracują: wyłączniki nadprądowe hydrauliczno-magnetyczne i elektroniczne obwodów 24/110 V DC, wyłączniki główne dużej mocy i zdalnie sterowane, styczniki DC i przekaźniki półprzewodnikowe, bezpieczniki szybkie i podstawy trakcyjne, przetworniki napięcia i prądu z izolacją do 3,6 kV i wyżej, przekaźniki sygnałowe i interfejsowe, zasilacze i moduły buforowe, złączki, złącza i obudowy 19" w wykonaniu pokładowym.

Kryteria doboru — Szafa aparatury głównej i trakcyjnej

Kryteria doboru w tym obszarze:

• Koordynacja z wyłącznikiem szybkim — bezpieczniki i zabezpieczenia gałęzi WN są pierwszym poziomem ochrony; ich charakterystyka musi być rozdzielona od nastawy wyłącznika szybkiego pojazdu (PN-EN 60077-3) w całym zakresie prądów, nie tylko przy znamionowym.
• Stała czasowa obwodu DC — dla wkładek, wyłączników i styczników DC parametry wyłączania podaje się przy określonej L/R; obwód za filtrem wejściowym i dławikiem ma inną stałą czasową niż obwód bateryjny.
• Niezależność od temperatury — w szafie temperatura może zmieniać się o kilkadziesiąt stopni; wyzwalacze hydrauliczno-magnetyczne zachowują charakterystykę bez korekty, termiczne wymagają współczynnika.
• Drgania i udary — kategoria 1 klasa B wg EN 61373 dla zabudowy w nadwoziu; przyłącza pod końcówki oczkowe i zaciski sprężynowe zamiast śrubowych.
• Izolacja pomiarowa — przetworniki napięcia i prądu obwodu głównego pracują na potencjale 3 kV; wymagane napięcie izolacji roboczej i probiercze wg EN 50124-1, a dla funkcji bezpieczeństwa poziom SIL.
• Zasada bezpieczna przy zaniku zasilania — elektrozawory hamowania nagłego i pętle bezpieczeństwa działają przy braku napięcia; przekaźniki w tych torach z wymuszonym prowadzeniem styków i kontrolą stanu.
• Zasilanie pokładowe — zakresy 24 V i 110 V DC z tolerancjami i zanikami wg EN 50155;
• Palność i EMC — EN 45545-2 dla materiałów, EN 50121-3-2 dla emisji i odporności aparatury taboru.