Холодильная установка укв - 31 кондиционера.
В вагоне установлена холодильная установка УКВ - 31 фирмы "ОСТРОВ". Работой УКВ управляет микроконтроллер фирмы "СИМЕНС", который входит в состав БУК (блок управления кондиционером). Предусмотрено два режима работы: автоматический и ручной. Управление и контроль за параметрами кондиционера в автоматическом режиме осуществляются с панели, расположенной на левой двери пульта управления. В ручном режиме управление производится с панель расположенной внутри пульта управления. Ручное управление применяется в аварийных ситуациях, при приемке вагона или при ремонтных работах.
Электродвигатели холодильной установки УКВ - 31 предназначены для привода компрессора, осевого вентилятора конденсатора и центробежного приточного вентилятора. Питание электродвигателей может осуществляться от подвагонного преобразователя частоты ПЧ -24 или от трансформатора Т1 в случае питания на стоянке от посторонней сети 380 вольт.
Подвагонный преобразователь частоты ПЧ - 24 предназначен для преобразования постоянного напряжения 110 вольт в переменное трехфазное напряжение с возможностью регулировки частоты тока. Преобразователь имеет три выхода (канала) для питания электродвигателей, причем каждый электродвигатель питается от своего канала:
Канал 1 питает электродвигатель компрессора холодильной машины и обеспечивает напряжении 94 - 308 вольт при частотах 25 - 70 гц;
Канал 2 питает электродвигатель приточного вентилятора напряжением 220 вольт при постоянной частоте 50 гц;
Канал 3 питает электродвигатель осевого вентилятора конденсатора напряжением 94 - 308 вольт при частотах 25 - 70 гц.
Таким образом частота меняется только в каналах питания электродвигателей компрессора и вентилятора конденсатора. Изменение частоты необходимо для регулировки холодопроизводительности холодильной установки.
При работе от генератора контактора контакторы 4КМ11, 4КМ12 и 4КМ13 отключены и их контакты замкнуты. В этом случае напряжение поступает на электродвигатели компрессора, вентилятора конденсатора и приточного вентилятора от подвагонного ПЧ - 24 через контакты трехфазных контакторов блока БУК.
При работе от посторонней сети 380 вольт контакторы 4КМ11, 4КМ12 и 4КМ13 включены и их контакты переключают электродвигатели на питание от вторичной обмотки трансформатора Т1 (провода А3, В3, С3).
БУК измеряет температуру в вагоне с помощью термодатчиков в купе, наружного воздуха и в воздуховоде. Если температура не соответствует заданной, то БУК включает свои контакторы и подает питание на электродвигатели. Начинает работать холодильная машина и производит охлаждение воздуха в вагоне.
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