Контейнер тягового инвертора предназначен для размещения оборудования (аппаратуры) управления тяговым приводом и питания регулируемыми напряжением и частотой асинхронных тяговых двигателей вагона.
    Корпус контейнера представляет собой металлическую сварную конструкцию из нескольких секций. Секции контейнера разбиты на отсеки , что позволило отделить силовое оборудование от аппаратуры управления и обеспечить соответствие требованиям электромагнитной совместимости.
    Доступ к оборудованию, размещенному в отсеках возможен через их крышки.
    Для обеспечения требований безопасности при эксплуатации электрооборудования на крышки нанесены предупреждающие знаки и надписи.
    Контейнер включает в себя все оборудование 3-х фазного частотно-регулируемого асинхронного тягового привода вагона за исключением дросселя сетевого фильтра, тормозного реостата и тяговых двигателей.

    В отсеке расположены линейный контактор (ЛК), зарядный контактор (ЗК) конденсатора сетевого фильтра и предохранитель блока питания вентиляторов. Линейный контактор крепится в отсеке за свои токоведущие шины. Зарядный контактор и предохранитель расположены на крепёжной панели.

    Основная цепь: 1 - верхний силовой вывод; 2 - неподвижный контакт; 3 - подвижный контакт; 4 - опора подвижного контакта; 5 - гибкое соединение; 6 - нижний силовой вывод. Управляющее устройство: 7 - сердечник; 8 - катушка; 9 - магнитопровод; 10 - замыкающий стержень.

    Технические характеристики линейного контактора приведены ниже:

    Линейный контактор представляет собой однополюсный электромагнитный контактор постоянного тока с естественным охлаждением.
    Предназначен:
    - Для подачи питания 850 в от токоприемников на силовой инвертор в штатном режиме
    - Для отключения силовой схемы от контактной сети в аварийных режимах
    - Для отключение силовой схемы от контактной сети при реостатном электрическом торможении без рекуперации энергии в контактную сеть
    - Для отключения силового инвертора от контактной сети при снижении U в сети до уровня ниже 530в

    Работа контактора Срабатыванием линейного контактора управляет блок управления тяговым приводом.
    Линейный контактор всегда отключается при отключении быстродействующего автомата, т.к. в цепи промежуточного реле К3 разрывается блокировка БВ.
    Линейный контактор имеет вспомогательные контакты, использующиеся для передачи в БУТП информации о состоянии главных контактов.
    Схема включения контактора обеспечивает подачу питания от аккумуляторной батареи 75 в для элетромагнитных катушек ЛК и ЗК и с БУТП 24в на панель с реле для включения реле К6 и К4.

    Схема включения контактора

    В нормальных рабочих условиях, когда требуется размыкание линейного контактора, сначала снимаются управляющие сигналы с транзисторов МСИ. Таким образом, контактору не требуется разрывать цепь под нагрузкой. Однако, при возникновении аварийной ситуации линейный контактор способен разорвать ток нагрузки.
    Кроме того, линейный контактор является частью цепи предварительного заряда конденсатора сетевого фильтра. Перед замыканием линейного контактора на короткое время замыкается зарядный контактор ЗК, подсоединяя к источнику питания 750в конденсатор фильтра через зарядный резистор Rз. При достижении на зарядном конденсаторе Сф требуемой величины напряжения, БУТП формирует сигнал «Управление ЛК» для включения линейного контактора. Сигнал поступает на панель с реле ПР. Включается промежуточное реле К6, замыкается контакт К6 в цепи питания катушка ЛК. Линейный контактор включается, замыкая свой силовой контакт в силовой схеме, подключая модуль силового инвертора к напряжению контактной сети. После чего зарядный контактор отключается, исключая резистор резистор Rз из силовой цепи.

    Контактор является устройством, управляемым электромагнитным полем. Он снабжён двойной размыкающей цепью. Контактор состоит из следующих элементов: якорь, управляющая катушка состоит из двух последовательно включенных катушек. Система контактов вспомогательной цепи, дугогасительные камеры.
    Контактор подключает подводимое напряжение 750в контактной сети, через зарядный резистор к инвертору, создавая цепь для заряда конденсатора сетевого фильтра. Контактором управляет блок управления тяговым приводом (БУТП). При замыкании силовых контактов в силовой схеме быстродействующего выключателя начинается процесс заряда конденсатора сетевого фильтра. Нормально разомкнутые силовые контакты контактора на короткое время замыкаются, подключая конденсатор к напряжению 750 в через резистор заряда конденсатора Rs. После того, как конденсатор зарядился, замыкаются контакты линейного контактора ЛК, шунтируя контакты ЗК и сопротивления Rз, что приводит к отключению зарядного контактора и тяговый инвертор получает питание через линейный контактор. Таким образом, зарядный контактор замыкается под нагрузкой и размыкается без нагрузки, когда зарядный резистор и контактор зашунтированы контактами линейного контактора.

Схема включения зарядного и линейного контакторов

    Зарядный резистор предназначен для ограничения тока заряда конденсатора сетевого фильтра. Зарядный резистор состоит из четырех постоянных проволочных резисторов. Резисторы закреплены в двух алюминиевых кронштейнах. Кронштейны закреплены на электроизоляционной стеклотекстолитовой плите.
    При замыкании контактов зарядного контактора (ЗК) происходит начальный бросок тока из-за заряда конденсатора фильтра. Зарядный резистор конденсатора ограничивает этот ток. При достижении напряжением фильтра заданной величины, с выдержкой времени 1 сек на дозаряд, включается линейный контактор (ЛК), подключая силовой инвертор непосредственно к тяговой сети. При этом контактор ЗК размыкается, предотвращая протекание тягового тока через зарядный резистор, рассчитанный только на ток заряда конденсатора.

    Разрядный резистор обеспечивают безопасный разряд конденсатора сетевого фильтра от напряжения 750в до напряжения менее 50 в в течении 2-х минут, что обеспечивает безопасность проведения профилактических работ перед проведением технического обслуживания.
    Разрядный резистор конденсатора фильтра состоит восьми постоянных проволочных резисторов. Каждый резистор закреплен в специальном металлокерамическом держателе, установленном на стеклотекстолитовую электроизоляционную плиту. Разрядный резистор устанавливается снаружи отсека 9 контейнера. Охлаждение резистора – естественное

        В отсеке расположены два датчика линейного тока (Рис.36), которые измеряют прямой (ДТ1) и обратный (ДТ2) ток тягового привода. Датчик прямого тока и датчик обратного тока установлены на четырех изоляторах, прикрученных к поддерживающим кронштейнам на днище отсека.

    Предназначен для формирования электрических сигналов, пропорциональных измеряемому току, и передаче их в БУТП в качестве сигналов обратных связей для управления силовым инвертора и защиты тягового привода от перегрузок.
    Датчик тока состоит из преобразователя тока, первичной силовой шины и крепежных накладок, которые фиксируют преобразователь на силовой шине с помощью двух болтов. Силовые кабели подключаются к шине, проходящей через центр датчика. Провода управления крепятся к четырём клеммам.
    Датчик тока представляет собой измерительный преобразователь, работа которого основана на эффекте Холла. Датчик имеет гальваническую развязку между силовой и вторичной (управляющей) цепями датчика тока (ДТ). С выхода датчика снимается ток, величина которого прямо пропорциональна величине тока, текущего в первичной цепи.

    В отсеке расположены источник вторичного электропитания цепей управления контейнера (ИПК) и панель промежуточных реле (ПР). Источник питания крепится четырьмя болтами к поддерживающим кронштейнам на днище отсека. Панель реле крепится через отверстия болтами к резьбовым бонкам на задней стенке отсека.

    Источник питания контейнера инвертора (ИПК) предназначен для питания стабилизированным, гальванически развязанным напряжением устройств управления.
    Источник питания представляет собой закрытый алюминиевый ящик с ребрами, внутри которого расположены электронные компоненты источника и 4-х электронных блоков с гальванически развязанными выходами, преобразующими поступающие от бортовой сети вагона напряжение 80 в постоянного тока в четыре разных напряжения питания устройств. Пластина основания источника имеет боковые вылеты с четырьмя крепежными отверстиями. Охлаждение источника естественное.

    Работа источника Электронные блоки создают четыре разных уровня напряжения питания устройств контейнера тягового привода. Каждый канал имеет защиту от снижения и превышения выходного напряжения и от тока короткого замыкания. Срабатывание защиты в любом канале выходного напряжения приводит к полному отключению всех выходных каналов напряжений. Восстановление защиты производится повторной подачей напряжения питания на источник. На передней панели источника горизонтально расположены зеленые светодиоды, которые сигнализируют о том, что выходные напряжения источника находятся в допустимых пределах:
    - Индикатор наличия напряжения +24 в для БУТП
    - Индикатор наличия напряжения +24 в для датчиков
    - Индикатор наличия напряжения +15 в для питания драйверов
    - Индикатор наличия напряжения - 24 в для датчиков
    Красные светодиоды расположены вертикально сигнализируют о том, что входное и внутреннее напряжения источника находятся в допустимых пределах:
    - Индикатор входного напряжения -80 в
    - Индикатор напряжения +12 в внутреннего питания
    На передней панели также вертикально расположены красные светодиоды, сигнализирующие о срабатывании защиты по соответствующему каналу источника. Внешние разъёмы и шпилька заземления установлены на верхней крышке источника.

    Панель предназначена для управления электрическими цепями включения ЛК и ЗК по командам БУТП, а также для формирования сигналов направления движения и признака управления для БУТП по командам БУВ и с пульта машиниста.
    Панель реле - текстолитовая плита с установленными на ней электромеханическими реле с электрическими и электронными компонентами. На панели установлены четыре реле типа РТ16. Два малогабаритных реле для связей с БУВ установлены на печатной плате. Связь панели реле с электрическими цепями контейнера осуществляется через разъем.
    Панель реле получает питание:
    - От бортовой сети через БУТП и пульт машиниста - 80в
    - От БУВ -.24 в

    Назначение реле
    - К 1 - Промежуточное реле команды направления движения «Вперед», поступающей с БУВ
    - К 2 - Промежуточное реле команды направления движения «Назад», поступающей с БУВ
    - К З - Промежуточное реле цепи управления линейным контактором (Л К)
    - К 4 - Промежуточное реле цепи управления зарядным контактором (ЗК)
    - К 6 - Реле выбора цепей управления направлением движения от основного или резервного реверсора.

    В отсеке расположены блок управления тяговым приводом БУТП и тумблер выключения питания блока «+24в».
    Блок представляет собой металлический каркас с передней лицевой панелью и задней крышкой. На лицевой панели блока расположен соединитель для подключения технологического жгута контроля сигналов БУТП.
    В закрытом прозрачном окне расположен батарейный отсек и панель светодиодной индикации. Внутри каркаса размещается базовая узловая плата блока, в которую устанавливаются и крепятся остальные печатные платы электронных узлов блока.
    Блок управления крепится к несущей раме четырьмя болтами М 6 по углам каркаса блока. Тумблер крепится на скобу, расположенную на левой боковой стенке внутри отсека.

    БУТП обеспечивает выполнение следующих основных функций
    - Управление быстродействующим выключателем (ВБ)
    - Контакторами ЛК и ЗР
    - Тормозным чоппером
    - Силовым инвертором питания тяговых двигателей в режиме тяги и торможения
    - Электронную защиту силовых цепей тягового электрооборудования в аварийных режимах
    - Управление силой тяги торможения двигателей при загрузки вагона
    - Защита от юза и буксования колесных пар
    - Эксплуатационные задачи и функции самодиагностики, включающие в себя проверку самоинициализации

    В отсеке расположены два одинаковых датчика фазных токов инвертора: ДТа и ДТв и два одинаковых датчика линейных напряжений: ДН аЬ и ДН са. Датчики крепятся на скобы на днище отсека при помощи изоляторов. Датчики напряжения установлены на скобе, расположенной в верхней части отсека. В отсеке датчиков (с выходом наружу) размещена ответная часть соединителя для подсоединения кабеля питания двигателя вентилятора МСИ и клемма его заземления.
    Подсоединение 12 проводов четырех двигателей вагона осуществляется на трех П-образных шинах, установленных на конце шинных соединений отсека.

    Предназначен для формирования электрических сигналов, пропорциональных измеряемому напряжению, и передаче их в БУТП в качестве сигналов обратных связей для управления силовым инвертором и защиты тягового привода от перегрузок. Датчик является неразъёмным устройством. Резистор первичной обмотки расположен в корпусе датчика. Силовые кабели, провода управления и провода заземления подключаются к семи клеммам.
    B контейнере тягового инвертора расположены три датчика напряжения:
    - Датчик линейного напряжения (ДUл) измеряет напряжение U c конденсатора сетевого фильтра тягового привода
    - Датчики линейного напряжения ДU1 и ДU2 на выходе силового инвертора

    1 - основание-охладитель; 2 - угловые крепления; 3 - ролик; 4 - кожух; 5 - резиновое уплотнение; 6 - низковольтный разъем; 7 - шина; 8 - платы драйверов.
    Преобразует входное напряжение контактной сети постоянного тока в 3-фазное напряжение переменного тока для питания тяговых двигателей вагона. В состав МСИ также входит чоппер тормозного реостата тягового привода.

    В отсеке расположены два конденсатора сетевого фильтра Сф и силовой инвертор (МСИ ).
    Модуль силового инвертора (МСИ) преобразует входное напряжение контактной сети постоянного тока в 3-фазное напряжение переменного тока для питания асинхронных тяговых двигателей вагона. В состав МСИ так же входит тормозной реостат (чоппер) тягового привода.
    Управление силовым инвертором осуществляется блоком БУТП, который формирует импульсы управления транзисторами МСИ. Управление силовым инвертором осуществляется по методу широтно-импульсной модуляции.
    Конденсаторы расположены друг за другом и зафиксированы скобами. Инвертор установлен в отсеке под конденсаторами и блоком питания вентиляторов (БПВ). В нижней части модуля сделан воздушный канал, который позволяет воздуху, продуваемому вентилятором, обдувать радиатор.
    Трёхфазный инвертор состоит из пятнадцати IGBT-модулей, соединённых параллельно. Реостатный чоппер состоит из пяти IGBTмодулей, так же соединённых параллельно.
    Каждый IGBT модуль включает в себя по два транзистора и обратных диода. Все IGBT установлены на охладителе с принудительной вентиляцией. На охладителе также установлены три термостата, контролирующие его температуру.
    Модуль инвертора имеет низковольтный разъем цепей управления. Подключение силовых цепей постоянного и переменного тока осуществляется через шины.
    В пазы держателей с лицевой стороны МСИ вставлены три печатные платы драйверов управления силовыми транзисторами. Плата драйвера управления транзисторами чоппера тормозного реостата установлена на стеклотекстолитовом держателе силового инвертора.

    Отсек представляет собой нишу, куда вставляется БПВ.
    Блок предназначен для питания асинхронных двигателей вентиляторов охлаждения тормозного резистора и модуля силового инвертора.
    Блок питания вентиляторов состоит из электрических и электронных компонентов, размещённых в стальном корпусе. Корпус имеет вентиляционные отверстия и радиатор, установленный в передней части. БПВ устанавливается таким образом, что корпус находится внутри контейнера тягового инвертора, в то время как радиатор выходит наружу и служит крышкой отсека БПВ, чем достигается герметизация отсека и хорошее охлаждение ребер радиатора набегающим потоком воздуха. На радиаторе расположен болт для подключения внешнего кабеля заземления. Внешние кабели высокого напряжения и цепей управления подключаются с задней стороны корпуса БПВ. Вентилятор инвертора предназначен для охлаждения радиатора модуля силового инвертора и представляет собой вентилятор осевого типа.
    Вентилятор крепится своим фланцем выходного сопла к фланцу наружного воздуховода контейнера тягового инвертора
    Двигатель вентилятора вращает крыльчатку, создавая поток воздуха в воздуховоде контейнера тягового инвертора через рёбра радиатора охлаждения МСИ. Выход воздуха осуществляется в выходное отверстие в днище контейнера тягового инвертора. Вентилятор работает постоянно как в тяговым и тормозном режимах, так и на стоянке поезда.
    При скорости движения вагона меньше 10 км/ч блок питания вентиляторов переводит его в работу на скорости вращения 1400 об/мин. Это обеспечивает при подъезде к станции и на станции снижение шума, создаваемого работой вентиляторов.
    БПВ защищен от бросков тока, которые могут возникать в контактной сети предохранителем на 31,5 а, который не позволяет также блоку питания вентиляторов, при неисправности, потреблять слишком большой ток из сети. Предохранитель состоит из глазурованной фарфоровой трубки, внутри которой находится серебряная плавкая вставка, по краям которой расположены клеммы для крепления в защищенный пружинный держатель.

    В отсеке расположен промежуточный дроссель фильтра и датчик линейного напряжения ДНUс, который измеряет напряжение Uc на конденсаторе сетевого фильтра тягового привода.
    Дроссель крепится к днищу отсека при помощи двух крепёжных пластин. Датчик напряжения установлен на скобе, расположенной в верхней части отсека.
    Конденсатор совместно с дросселем составляют LC-фильтр низких частот. Эта цепочка уменьшает колебания тока, создаваемые инвертором и тем самым уменьшают помехи, передающиеся в сеть, а также защищает тяговое оборудование от бросков напряжения в контактной сети.

    Работа дросселя Дроссель представляет собой низкоиндуктивную катушку, навитую силовым кабелем в отверстия электроизоляционной панели.
    Промежуточный дроссель L является частью звена постоянного тока, включённого между конденсатором главного фильтра Сф и конденсатором модуля силового инвертора Си. Промежуточный дроссель фильтра сглаживает колебания тока, которые могут возникать между конденсаторами колебания тока и могут быть вызваны зарядкой конденсатора фильтра при проезде токоразделов и отключением БВ.
    Дроссель состоит из медной катушки (1), которая крепится на магнитопроводе бронестержневого типа. Магнитопровод выполнен из шихтованной стали и стянут в пакет уголками (3), (4) и шпильками (5). Кожухи (6) и (7) служат для защиты выступающих за магнитопровод частей катушки от механических повреждений. Для герметизации подвода внешних кабелей имеется клеммная коробка (8). К раме вагона дроссель крепится с помощью скоб (9) четырьмя болтами. Подвод внешних кабелей к клеммам дросселя производится через четыре кабельных ввода (10). Рядом с клеммной коробкой расположен болт заземления.

    Конденсатор сетевого фильтра служит малоиндуктивным источником напряжения для силового инвертора и реостатного тормозного чоппера. Контейнер тягового инвертора содержит два конденсатора фильтра (Сф1 и Сф2).
    Конденсатор является неразъёмным устройством, не содержащий жидкостей.
    Внешние электрические соединения производятся к четырем клеммам. Также конденсатор имеет клемму заземления.

    Выключатель быстродействующий предназначен для защиты силовой цепи от токов короткого замыкания.
    Закреплен в стальном сварном каркасе при помощи 4-х болтов и двух поддерживающих изолированных шпилек. Два круглых соединителя служат для передачи сигналов управления выключателем и сигналов вспомогательных контактов ВБ.
    Подключение силовых внешних кабелей осуществляется к шинам выключателя.

    После включения выключателя батарей (ВБ) напряжение источника питания поступает в контейнер тягового привода и через 5-10 секунд автоматически включается ВБ, т.к. в блоке управления тяговым приводом (БУТП) формируется команда управляющему реле системы управления ВБ на его включение.
    Примечание: Электронная система управления ВБ находится рядом с ВБ
    Если, в результате какой-либо неисправности быстродействующий выключатель не включился, то БУТП автоматически повторяет три попытки включения ВБ, после чего формируется сигнал «Блокировка ВБ», запрещающий дальнейшее включение выключателя, и на монитор машиниста выдается сигнал о неисправности тягового привода («Неисправность ТП»). При отключении быстродействующего выключателя ВБ в процессе работы привода по сигналу БУТП или по сигналу его собственной защиты от ток а КЗ - БУТП автоматически производит повторное включение ВБ. Выдержка времениi на повторное включение (4,5 - 5,5сек), но не более трех раз в течение 30 сек, после чего формируется сигнал «Блокировка ВБ».
    При выключении ВБ линейный контактор (ЛК) выключается. Отсек снабжен вентиляционной решеткой для доступа воздуха. Остальные отсеки являются непроницаемыми для попадания внутрь влаги и пыли. Герметизация отсеков достигается использованием специальных уплотнений под крышками отсеков.

    Контакты замкнуты Положение , когда F(сила) пружины ≥ F(силе) магнитного потока. Подвижный рычаг находится в равновесии, так как вверху его упирает возвратная рейка, а в средней части упор от изолированного наконечника (катушка под напряжением и якорь катушки оказывает давление на наконечник). В нижней части рычага сила F пружины больше F магнитного потока и размыкающий рычаг не может выйти из зацепления с изолированным рычагом.
    Контакты разомкнуты Положение, когда произошло короткое замыкание. Ток короткого замыкания увеличивает силу F магнитного потока - пружина не в силах удержать изолированный рычаг, который скреплен с якорем ( втягивается силой магнитного потока) и он, рычаг преодолевая силу пружины, поворачивается вокруг оси, освобождая от зацепления замыкающий рычаг. В результате чего нижняя точка подвижного рычага теряет упор и рычаг на каретке поворачивается вправо, далее этот рычаг в средней упорной точке поворачивает рычаг против часовой стрелки. Отключающая пружина отрывает главные контакты, что приводит к отключению БВ.

    Замыкания и размыкания силовых контактов
    Срабатывание БВ по команде БУТП При поступлении сигнала с БУТП на систему управления БВ на его отключение с катушки электромагнита снимается питание, при этом якорь, вместе с управляющей рейкой и изолированным наконечником, силой возвратной пружины, отрывает подвижный рычаг от неподвижного контакта.
    Срабатывание БВ при перенапряжении в контактной сети При перенапряжении в контактной сети БУТП осуществляет:
    - 1-й уровень защиты - по сигналам электронной защиты включает чоппер тормозного резистора
    - 2-й уровень - если напряжение по каким-либо причинам не понижается БУТП дает команду через систему управления БВ на принудительное его отключение
    - При срабатывании дифференциальной защиты в режиме тяги (в силовой схеме смотри датчики ДТ1 и ДТ2 дают сигнал БУТП, который принудительно отключает БВ.
    Примечание: При отключении БВ всегда отключается линейный контактор, т.к. в цепи катушки ЛК разрывается собственная блокировка БВ.

    Отсек предназначен для монтажа в нем силовых шин и кабелей высоковольтных цепей. Шины крепятся к верхней крышке отсека к поддерживающим кронштейнам через изоляторы. Силовой электромонтаж внутри контейнера выполнен в отсеке с помощью медных шин и кабелей, закрепленных на высоковольтных изоляторах. Провода управления соединяются с аппаратурой контейнеров посредством специальных разъемов, наконечников и зажимов.