Zastosowanie przetwornic DC - DC w kolejnictwie

W taborach kolejowych ważnym aspektem są systemy elektroniczne, które wpływają m.in. na komfort i bezpieczeństwo pasażerów, jednocześnie zapewniając maszyniście pełną kontrolę nad podzespołami i sprzętami elektronicznymi znajdującymi się na pokładzie pojazdu kolejowego.

Nacisk na automatyzację i wysoką wydajność takich systemów wynika z dynamicznie rozwijających się technologii oraz wymagań samych pasażerów.

Wśród systemów taboru kolejowego możemy wyróżnić np.:

• System sterowania pociągami – TCMS;
• System informacji pasażerskiej – PIS;
• System automatycznej kontroli prędkości – ATC;
• System komunikacji radiowej;
• System oświetlenia;
• System klimatyzacji i ogrzewania;
• System hamowania.

Do zasilenia systemów pomocniczych pojazdów szynowych najczęściej wykorzystuje się odpowiednio dopasowany prąd wprost z sieci trakcyjnej, redundantne zasilanie o niskim napięciu lub zasilanie akumulatorowe.

Jak dopasować prąd do systemów elektronicznych pojazdów kolejowych?

Z pomocą przychodzą nam przetwornice DC-DC, nazywane również przekształtnikami lub konwerterami DC-DC. Są to urządzenia elektryczne lub elektromechaniczne, które przetwarzają prąd stały o konkretnych parametrach na prąd stały o innych parametrach. Konwertery najczęściej stosuje się w układach zasilania, których nie można doprowadzić bezpośrednio do odbiornika. Prąd przepuszczony przez taką przetwornice jest odpowiednio podwyższany lub obniżany.

Wyróżniamy następujące przetwornice DC-DC:

• Przetwornice odwracające polaryzację napięcia (inverting);
• Przetwornice podwyższające napięcie (step-up);
• Przetwornice obniżające napięcie (step-down);
• Przetwornice obniżająco-podwyższające napięcie (buck-boost).

Najnowsze rozwiązania wykorzystują nowoczesne przetwornice DC-DC, których działanie można na bieżąco dostosowywać do aktualnych potrzeb.

Jakie wymagania muszą spełniać przetwornice dla przemysłu kolejowego?

Każde urządzenie elektryczne i elektroniczne musi spełniać określone normy, aby mogło pracować w taborze kolejowym. Norma EN 50155 to norma określająca wymagania dla sprzętu elektronicznego wykorzystywanego w przemyśle kolejowym, m.in.:

• Wymagania elektryczne – zakres napięć, wytrzymałość izolacji, odporność na przepięcia, przeciążenia, wyładowania elektrostatyczne oraz zaniki napięcia;
• Wymagania EMC – ochrona przeciwko zakłóceniami elektromagnetycznymi;
• Wymagania środowiskowe – temperatura pracy urządzenia, poziom wilgotności w miejscu pracy, stopień ochrony IP oraz IK, odporność na wstrząsy i wibracje;
• Wymagania określające żywotność urządzenia oraz sposób eksploatacji. 

Przetwornice zgodne z normą EN 50155 znajdują swoje zastosowanie:

• W układach trakcyjnych;
• W układach zasilania i łączności pojazdów;
• W zastosowaniach militarnych i telekomunikacyjnych;
• W urządzeniach o trudnych warunkach pracy.