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.