{"id":9302,"date":"2021-10-20T13:15:45","date_gmt":"2021-10-20T13:15:45","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=9302"},"modified":"2021-10-20T13:15:47","modified_gmt":"2021-10-20T13:15:47","slug":"wybor-zasilaczy-do-zastosowan-w-kolejnictwie-i-transporcie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/pl\/transport-pl\/wybor-zasilaczy-do-zastosowan-w-kolejnictwie-i-transporcie\/","title":{"rendered":"Wyb\u00f3r zasilaczy do zastosowa\u0144 w kolejnictwie i transporcie"},"content":{"rendered":"\n

Spo\u015br\u00f3d wszystkich sektor\u00f3w, w kt\u00f3rych zasilacze musz\u0105 dzia\u0142a\u0107 niezawodnie, najbardziej wymagaj\u0105ce s\u0105 te nara\u017cone na dzia\u0142anie \u017cywio\u0142\u00f3w. Wystarczy spojrze\u0107 na transport kolejowy. Cz\u0119\u015bci instalacji elektrycznej w lokomotywie oraz wagonach pasa\u017cerskich i towarowych mog\u0105 by\u0107 zamontowane na zewn\u0105trz, przez co s\u0105 nara\u017cone na dzia\u0142anie wody, oleju i r\u00f3\u017cnego rodzaju py\u0142\u00f3w. Je\u015bli znajduj\u0105 si\u0119 wewn\u0105trz wagonu, nara\u017cone s\u0105 na wstrz\u0105sy i silne wibracje. Dochodz\u0105 do tego warunki elektryczne, kt\u00f3re cz\u0119sto wi\u0105\u017c\u0105 si\u0119 z du\u017cymi wahaniami napi\u0119cia, chwilowymi zanikami zasilania i silnymi stanami przej\u015bciowymi.<\/p>\n\n\n\n

Poni\u017cej opisano niekt\u00f3re z wyzwa\u0144 operacyjnych spotykanych w zastosowaniach kolejowych i wyja\u015bniono, dlaczego zrozumienie uwarunkowa\u0144 technicznych jest niezb\u0119dne przy wyborze odpowiednich zasilaczy.<\/p>\n\n\n\n

\n
Zobacz gam\u0119 mocy Traco<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Niezawodne zasilanie w trudnym \u015brodowisku kolejowym<\/h2>\n\n\n\n

Z punktu widzenia pasa\u017cera, wi\u0119kszo\u015b\u0107 nowoczesnych wagon\u00f3w kolejowych jest wygodna, dobrze o\u015bwietlona i wyposa\u017cona w nowoczesn\u0105 technologi\u0119. Przy miejscach siedz\u0105cych cz\u0119sto spotyka si\u0119 gniazda zasilania sieciowego oraz USB. Ekrany informuj\u0105 o post\u0119pach w podr\u00f3\u017cy i mo\u017cliwych op\u00f3\u017anieniach. Publiczne sieci Wi-Fi, systemy ogrzewania i wentylacji wagon\u00f3w oraz internetowe systemy informacyjno-rozrywkowe uprzyjemniaj\u0105 czas podr\u00f3\u017cuj\u0105cym. Funkcje bezpiecze\u0144stwa, takie jak czujniki dymu i telewizja przemys\u0142owa, s\u0105 powszechnie wykorzystywane. Urz\u0105dzenia steruj\u0105ce drzwiami, mechanizmy otwierania drzwi i o\u015bwietlenie awaryjne \u2013 wszystkie s\u0105 oparte na systemach elektronicznych i jak wszystkie wymienione powy\u017cej elementy, wymagaj\u0105 zasilania. Co wi\u0119cej, systemy elektronicznie i pod\u0142\u0105czone do nich zasilacze s\u0105 podatne na wahania napi\u0119cia, zak\u0142\u00f3cenia i warunki \u015brodowiskowe.<\/p>\n\n\n\n

Pr\u0105d to co\u015b, co zapewne wszyscy uwa\u017camy za oczywiste w naszych domach i biurach. Przerwy w dostawie energii to rzadko\u015b\u0107, a dost\u0119p do niezawodnego i stabilnego g\u0142\u00f3wnego \u017ar\u00f3d\u0142a zasilania sta\u0142y si\u0119 norm\u0105. Jednak, gdy m\u00f3wimy o kolei i innych zastosowaniach transportowych, stabilno\u015b\u0107 i niezawodno\u015b\u0107 nie jest gwarantowana.<\/p>\n\n\n\n

Elektryczne i \u015brodowiskowe wyzwania zwi\u0105zane z kolejnictwem<\/h2>\n\n\n\n

Energia elektryczna dostarczana do poci\u0105gu pochodzi z generatora pod\u0142\u0105czonego do silnika g\u0142\u00f3wnego lub z pantografu napowietrznego. W obu przypadkach mog\u0105 wyst\u0105pi\u0107 skoki, przepi\u0119cia i zaniki napi\u0119cia \u2013 niekt\u00f3re z nich wynikaj\u0105 z licznych urz\u0105dze\u0144 elektrycznych i elektromechanicznych stosowanych w systemach taboru kolejowego, takich jak uk\u0142ady hamulcowe. Zdarzaj\u0105 si\u0119 tak\u017ce chwilowe przerwy w dostawie pr\u0105du.<\/p>\n\n\n\n

Kolejnym znacz\u0105cym aspektem zastosowa\u0144 kolejowych s\u0105 \u015brodowiskowe warunki pracy. Systemy montowane na zewn\u0105trz nara\u017cone s\u0105 na ekstremalne warunki pogodowe, deszcz, \u015bnieg, l\u00f3d i zwi\u0105zane z tym wahania temperatury. Szczeg\u00f3lne zagro\u017cenie stanowi kusz, zw\u0142aszcza w przypadku element\u00f3w przewodz\u0105cych. Natomiast wewn\u0105trz wagon\u00f3w pasa\u017cerskich regularnie dochodzi do kondensacji pary wodnej. Dochodz\u0105 do tego liczne wstrz\u0105sy, wibracje i gwa\u0142towne ruchy.<\/p>\n\n\n\n

Przy wyborze zasilacza do zastosowa\u0144 kolejowych nale\u017cy zwr\u00f3ci\u0107 uwag\u0119 na kilka istotnych kwestii, zaczynaj\u0105c od napi\u0119cia zasilania.<\/p>\n\n\n\n

\u0179r\u00f3d\u0142a napi\u0119cia stosowane w kolejnictwie<\/h2>\n\n\n\n

Wi\u0119kszo\u015b\u0107 zasilaczy kolejowych dla urz\u0105dze\u0144 elektronicznych to zasilacze pr\u0105du sta\u0142ego DC, dlatego konieczne jest stosowanie przetwornic DC\/DC. Jak ju\u017c wspomniano, zasilanie w terminologii elektrycznej jest ha\u0142a\u015bliwe. Wraz z rozwojem system\u00f3w elektrycznych wykorzystywanych w kolejnictwie, wprowadzano normy, kt\u00f3re okre\u015blaj\u0105 specyfikacj\u0119, w ramach kt\u00f3rej powinien dzia\u0142a\u0107 zasilacz. G\u0142\u00f3wn\u0105 norm\u0105 obejmuj\u0105c\u0105 wi\u0119kszo\u015b\u0107 urz\u0105dze\u0144 pod wzgl\u0119dem charakterystyki napi\u0119ciowej, \u015brodowiskowej i bezpiecze\u0144stwa jest norma EN 50155:2017. Norma ta okre\u015bla kilka nominalnych napi\u0119\u0107 roboczych (Vnom), z kt\u00f3rych trzy przedstawiono na rysunku 1. Zakres ci\u0105g\u0142ego napi\u0119cia roboczego jest oznaczony kolorem szarym, a kr\u00f3tkotrwa\u0142y spadek lub obni\u017cenie napi\u0119cia wej\u015bciowego przez 100 ms \u2013 kolorem czerwonym. Czarny pasek przedstawia zakres napi\u0119cia udarowego.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 1: Zakresy napi\u0119cia wej\u015bciowego dla r\u00f3\u017cnych napi\u0119\u0107 nominalnych zgodnie z norm\u0105 EN 50155:2017 (\u017ar\u00f3d\u0142o: Traco Power)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Ka\u017cda przetwornica DC\/DC wybrana do zastosowania w kolejnictwie musi by\u0107 zgodna z norm\u0105 EN 50155, a co za tym idzie, wiele odpowiednich przetwornic mo\u017ce zapewni\u0107 zakres napi\u0119cia wej\u015bciowego co najmniej 4:1. Na przyk\u0142ad, w oparciu o warto\u015b\u0107 nominaln\u0105 24 VDC, zakres napi\u0119cia wej\u015bciowego wynosi od 9 VDC do 36 VDC. Dodatkowe kondensatory podtrzymuj\u0105ce zapewniaj\u0105 kr\u00f3tki okres ci\u0105g\u0142ej pracy i musz\u0105 by\u0107 odporne na przepi\u0119cia. Do pewnego stopnia, napi\u0119cia udarowe mog\u0105 by\u0107 t\u0142umione przez aktywne zaciski, chocia\u017c energia z tym zwi\u0105zana mo\u017ce by\u0107 do\u015b\u0107 wysoka. Norma kolejowa RIA12 wymaga zwi\u0119kszonej odporno\u015bci na przepi\u0119cia do 8,5 kV o czasie trwania 100 ns.<\/p>\n\n\n\n

Odporno\u015b\u0107 elektromagnetyczna (EMI), kompatybilno\u015b\u0107 elektromagnetyczna (EMC) i wy\u0142adowania elektrostatyczne (ESD)<\/h2>\n\n\n\n

Nanosekundowe, wysokonapi\u0119ciowe stany przej\u015bciowe (du\u017ce dV\/dt) o warto\u015bci tysi\u0119cy wolt\u00f3w mog\u0105 \u0142atwo uszkodzi\u0107 lub zak\u0142\u00f3ci\u0107 dzia\u0142anie wra\u017cliwych system\u00f3w elektronicznych. Wy\u0142adowania te mog\u0105 promieniowa\u0107 elektromagnetycznie lub by\u0107 przewodzone przez szyny zasilaj\u0105ce. Funkcjonowanie zasilacza nie powinno by\u0107 \u017ar\u00f3d\u0142em problem\u00f3w lub zak\u0142\u00f3ce\u0144 w pracy innych urz\u0105dze\u0144. Jednocze\u015bnie zasilacz musi by\u0107 odporny na wszelkie zak\u0142\u00f3cenia pochodz\u0105ce z innych \u017ar\u00f3de\u0142 elektromagnetycznych.<\/p>\n\n\n\n

EMC okre\u015bla, czy na przyk\u0142ad przetwornica DC\/DC wytwarza jakiekolwiek emisje elektromagnetyczne, a normy EN 61000-4 (dotycz\u0105ca promieniowania) i EN 50121-3-2 (dotycz\u0105ca przewodzenia) maj\u0105 zastosowanie.<\/p>\n\n\n\n

Norma EN 61000-4 obejmuje r\u00f3wnie\u017c odporno\u015b\u0107 elektromagnetyczn\u0105 na emisje promieniowane i przewodzone, przepi\u0119cia, szybkie stany przej\u015bciowe wysokiego napi\u0119cia i wy\u0142adowania elektrostatyczne.<\/p>\n\n\n\n

Wstrz\u0105sy, wibracje i uwarunkowania \u015brodowiskowe<\/h2>\n\n\n\n

Wstrz\u0105sy i wibracje s\u0105 chyba najbardziej znacz\u0105cymi si\u0142ami mechanicznymi, na jakie nara\u017cona jest przetwornica DC\/DC. Norma EN 61373 obejmuje r\u00f3\u017cne kategorie w zale\u017cno\u015bci od miejsca monta\u017cu. Mniejsze si\u0142y wyst\u0119puj\u0105 na lub w nadwoziu taboru kolejowego, natomiast monta\u017c na zespole osi jest najbardziej wymagaj\u0105cy.<\/p>\n\n\n\n

Wymagania \u015brodowiskowe, takie jak temperatura i wilgotno\u015b\u0107, s\u0105 wyszczeg\u00f3lnione w normie EN 50155 i podzielone na kategorie w zale\u017cno\u015bci od miejsca monta\u017cu \u2013 w kabinie wewn\u0119trznej lub na zewn\u0105trz. Dodatkowym wymogiem tej normy jest wp\u0142yw nag\u0142ych waha\u0144 temperatury pomi\u0119dzy znacz\u0105co r\u00f3\u017cnymi temperaturami, kt\u00f3re mog\u0105 potencjalnie prowadzi\u0107 do kondensacji.<\/p>\n\n\n\n

Ze wzgl\u0119du na bezpiecze\u0144stwo pasa\u017cer\u00f3w, przetwornice DC\/DC u\u017cywane w kolejnictwie musz\u0105 r\u00f3wnie\u017c spe\u0142nia\u0107 wymogi normy EN 45545-2. Norma ta okre\u015bla materia\u0142y u\u017cyte do budowy konwertera, ryzyko zapr\u00f3szenia ognia oraz spos\u00f3b u\u017cytkowania.<\/p>\n\n\n\n

Wyb\u00f3r zasilaczy do zastosowa\u0144 w kolejnictwie<\/h2>\n\n\n\n

Firma Traco Power produkuje szerok\u0105 gam\u0119 przetwornic DC\/DC zatwierdzonych do u\u017cytku w zastosowaniach kolejowych. Rysunek 2 przedstawia ofert\u0119 przetwornic DC\/DC firmy Traco Power dla r\u00f3\u017cnych zastosowa\u0144.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 2: Traco Power oferuje szerok\u0105 gam\u0119 zasilaczy DC\/DC posiadaj\u0105cych certyfikaty do zastosowa\u0144 kolejowych (\u017ar\u00f3d\u0142o: Traco Power)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Na przyk\u0142ad seria THN<\/a> obejmuj\u0105ca 20-watowe przetwornice DC\/DC w obudowie metalowej, przeznaczone do stosowania w systemach kontroli klimatu, charakteryzuje si\u0119 wysok\u0105 sprawno\u015bci\u0105 przetwarzania, zwykle 91%, i zakresem napi\u0119\u0107 wej\u015bciowych 4:1. Przetwornica przedstawiona na rysunku 3, o wymiarach zaledwie 2,54 cm \u00d7 2,54 cm, jest wyposa\u017cona w izolacj\u0119 wej\u015bcia i wyj\u015bcia 3 kV i spe\u0142nia wymagania norm EN 50155, EN 61373 i EN 45545-2.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 3: Seria przetwornic DC\/DC Traco Power o mocy 20 W (\u017ar\u00f3d\u0142o: Traco Power)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Seria TEQ<\/a> przedstawiona na rysunku 4 spe\u0142nia wymagania wy\u017cszych obci\u0105\u017ce\u0144, takich jak zewn\u0119trzne wy\u015bwietlacze i zapewnia zasilanie do 300 W i 900 W poprzez wykorzystanie trzech przetwornic w uk\u0142adzie podzia\u0142u mocy. Przetwornica ta, o wysokiej g\u0119sto\u015bci mocy, ch\u0142odzona przez konwekcj\u0119, jest umieszczona w solidnej, szczelnej metalowej obudowie z \u017ceberkami ch\u0142odz\u0105cymi.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 4: Seria TEQ 300WIR przetwornic DC\/DC o mocy 300 W Traco Power (\u017ar\u00f3d\u0142o: Traco Power)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ze wzgl\u0119du na wyj\u0105tkowo wysoki, bardzo szeroki zakres napi\u0119cia wej\u015bciowego 12:1, seria TEP 40UIR<\/a> o mocy 40 W jest umieszczona w standardowej metalowej obudowie. Najcz\u0119\u015bciej stosowane s\u0105 w uk\u0142adach sterowania hamulcami i sterowanie prze\u0142\u0105cznikami\/sygna\u0142ami. Seria TEP 40 UIR zawiera dwa warianty napi\u0119cia wej\u015bciowego oparte na wej\u015bciach nominalnych 36 VDC lub 110 VDC. Obie wersje oferuj\u0105 popularne nominalne warto\u015bci napi\u0119cia wyj\u015bciowego 5 VDC, 12 VDC, 15 VDC, 24 VDC i 48 VDC.<\/p>\n\n\n\n

Do zastosowa\u0144 kolejowych wymagaj\u0105cych kompaktowych, w pe\u0142ni regulowanych i izolowanych przetwornic DC\/DC o niskiej mocy, idealnym rozwi\u0105zaniem jest seria TMR 6WIR<\/a> o mocy 6 W. Seria urz\u0105dze\u0144 montowanych na p\u0142ytce drukowanej wykorzystuje metalow\u0105 obudow\u0119 SIP-8, kt\u00f3ra zajmuje minimaln\u0105 powierzchni\u0119 p\u0142ytki PCB. Seria wykorzystywana jest g\u0142\u00f3wnie w systemach kontroli drzwi.<\/p>\n\n\n\n

Kolejn\u0105 kompaktow\u0105 przetwornic\u0105 DC\/DC o standardowych wymiarach 1 \u00d7 2 cale w niskoprofilowej metalowej obudowie jest seria TEN 20WIN<\/a> o mocy 20 W. Typowymi zastosowaniami dla tej serii s\u0105 pok\u0142adowe systemy komunikacyjne.<\/p>\n\n\n\n

Na rysunku 5 przedstawiono TFI 300<\/a> \u2013 filtr przeciwprzepi\u0119ciowy o mocy 300 W, spe\u0142niaj\u0105cy wymagania normy RIA12. Umieszczony przed przetwornic\u0105 DC\/DC, TFI chroni j\u0105 przed uszkodzeniem poprzez aktywne blokowanie napi\u0119cia wej\u015bciowego przekraczaj\u0105cego 168 VDC. Filtr jest zgodny z wy\u017csz\u0105 specyfikacj\u0105 RIA12, kt\u00f3ra dopuszcza stany przej\u015bciowe o czasie trwania 20 ms przy 385 VDC.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Rysunek 5: Filtr przeciwprzepi\u0119ciowy Traco Power TFI 300 zgodny z norm\u0105 RIA12 (\u017ar\u00f3d\u0142o: Traco Power)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Kolejnictwo wymaga niezawodnych i wytrzyma\u0142ych \u017ar\u00f3de\u0142 zasilania<\/h2>\n\n\n\n

Zastosowania kolejowe nale\u017c\u0105 do bardzo wymagaj\u0105cych pod wzgl\u0119dem eksploatacji urz\u0105dze\u0144 zasilanych pr\u0105dem sta\u0142ym w wymagaj\u0105cych warunkach \u015brodowiskowych. W tym artykule opisano niekt\u00f3re z czynnik\u00f3w, kt\u00f3re in\u017cynierowie powinni dok\u0142adnie przeanalizowa\u0107 przy wyborze odpowiednich produkt\u00f3w. Przestrzeganie specyficznych norm kolejowych dotycz\u0105cych napi\u0119cia zasilania, EMI, EMC i ESD oraz warunk\u00f3w \u015brodowiskowych jest niezwykle wa\u017cne.<\/p>\n\n\n\n

Elfa Distrelec<\/a> jest autoryzowanym dystrybutorem przetwornic DC\/DC do zastosowa\u0144 w kolejnictwie firmy Traco Power<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

\n\n\n\t
\n\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\n\n\t
\n\t\t
\n\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\"\"\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\n\t\t\t\n\t\t\t\n\t\t\t<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t\n\t\t\t
\n\n\t\t\t\t