Накопитель электроэнергии тяговый НТ предназначен для электропитания тягового оборудования КАТП моторного вагона при отсутствии внешнего энергоснабжения контактной сети с целью обеспечения аварийного вывода состава из тоннеля и при маневровых работах в депо.
    Накопители электроэнергии тяговые НТ, в количестве двух штук, устанавливаются на кронштейнах рамы кузова вагона 81-777, каждый из которых предохраняется от падения на путь десятью страховочными тросами.

    Накопитель электроэнергии тяговый НТ состоит из следующих основных частей:
    - никель-кадмиевых аккумуляторов (2 шт.) емкостью 130А;
    - зарядного устройства (ЗУНЭТ);
    - газоанализатора;
    - вентиляторов центробежных (2 шт.);
    - коробки распределительной;
    - оборудования противопожарной безопасности;
    - предохранителя, лампы, термопреобразователей сопротивления (2 шт.), разъединителя двухполюсного и прочего оборудования.
    Зарядное устройство ЗУНЭТ предназначено для формирования зарядного тока (напряжения) аккумуляторной батареи и состоит из силовой части, вспомогательных цепей и платы управления.
    Для противопожарной безопасности внутри НТ установлено оборудование системы обнаружения и тушения пожаров АСОТП: два датчики закрытия ДЗ крышек контейнера накопителя, мультикритериальные пожарные извещатели (два в контейнере и один в ЗУНЭТ), две установки пожаротушения УПТ (МЭЗ-1192) и локальны блок контроля ЛБК.
    Управление зарядным устройством накопителя энергии ЗУНЭТ и его диагностику обеспечивает блок БУВ системы управления составом.

    Блок аварийного питания БАП предназначен для преобразования постоянного напряжения 24 В встроенной в БАП аккумуляторной батареи (АБ) в постоянное напряжение 65 В питания преобразователя собственных нужд ПСН.
    Блок аварийного питания БАП обеспечивает запуск ПСН при пониженном напряжении бортсети вагона.
    Заряд встроенной аккумуляторной батареи АБ БАП, состоящей из включенных последовательно двух свинцово-кислотных блок-аккумуляторов, осуществляется постоянным напряжением 80 В.
    Конструктивно БАП выполнен в металлическом ящике прямоугольной формы. На лицевой стороне располагается съемная крышка. На задней стенке БАП установлено реле (КV1) и вторичный источник питания A1 (зарядное устройство АБ).
    В нижней части ящика установлены два блок-аккумулятора (GB1, GB2). В верхней части ящика установлен плата контроля напряжения (А3) и дроссель L1.
    На правой стороне располагается разъём для подключения 80В (входное/выходное напряжение), цепей управления, теста и индикации.
    На левой стороне БАП располагается радиатор. В верхней части радиатора смонтирована плата повышающего преобразователя (А2). БАП работает в трех режимах: «Пуск», «Заряд» и «Тест».
    Органы управления режимами работы БАП расположены на панели БАП, установленной в аппаратном отсеке.

    На панели БАП расположены:
    - красная кнопка без фиксации (под защитной крышкой) «ПУСК БАП» для перевода БАП в режим «Пуск» и запуска (подачи питания) ПСН. При отпущенной кнопки БАП переходит в режим «Заряд», при котором осуществляется заряд аккумуляторной батареи АБ БАП;
    - черная кнопка без фиксации «ТЕСТ» для проверки уровня заряда аккумуляторной батареи АБ БАП.

    Для питания низковольтных электрических цепей, заряда аккумуляторной батареи и питания асинхронного двигателя компрессора на вагонах используется статический преобразователь собственных нужд типа ПСН. ПСН предназначен для применения на вагонах, работающих в тоннелях на действующих линиях метрополитена, а так же на открытых участках пути, электрифицированных напряжением 750 В. постоянного тока. Конструктивно ПСН выполнен в закрытом металлическом корпусе с естественной вентиляцией.

    ПСН обеспечивает:
    1. Преобразование постоянного напряжения контактной сети 750 В. постоянного тока в трехфазное переменное напряжение, регулируемое по частоте и амплитуде в диапазоне от 0 до 400 В., частотой до 50 Гц, для питания асинхронного двигателя пневмокомпрессора вагона (БПМК – блок питания мотор-компрессора).
    2. Преобразование постоянного напряжения контактной сети 750 В. постоянного тока в напряжение бортовой сети 80 В. постоянного тока для питания низковольтных электрических цепей вагона (ППН – преобразователь постоянного напряжения).
    3. Заряд аккумуляторной батареи постоянным током (ОЗУ – обратимое зарядное устройство).
    4. Возможность питания по поездной магистрали низковольтных цепей другого вагона с вышедшим из строя ПСН, совместно с исправными преобразователями ПСН других вагонов поезда.
    5. Измерение напряжений и токов на выходах.
    6. Обмен информацией с устройствами управления более высокого уровня.

    Номинальная мощность ПСН составляет не менее 26 кВт, при этом мощность БПМК – не менее 10 кВт, а мощность ППН – не менее 16 кВт. Питание ПСН осуществляется от контактной сети номинальным напряжением 750 В, Допустимый диапазон изменений входного напряжения от 550 В. до 975 в. Питание цепей управления осуществляется от аккумуляторной батареи с номинальным напряжением 80 В. Допустимый диапазон изменений напряжения от 50 В до 93 В.
    Запуск преобразователя должен осуществляться при наличии входного напряжения 550 – 975 В, напряжение цепей управления не менее 50 В и команды на включение:
    - от блока компьютера вагонного управления (БКВУ) по CAN-шине;
    - от команды резервного включения, поступающей непосредственно с органов управления основного пульта машиниста (сигнал +80 В).
    Функционально ПСН состоит из трех частей:
    1. Блок питания мотор-компрессора, БПМК
    - одноактный понижающий преобразователь;
    - трехфазный инвертор;
    - сглаживающий дроссель.
    2. Преобразователь постоянного напряжения, ППН
    - мостовой инвертор;
    - выпрямитель и сглаживающий LC-фильтр.
    3. Обратимое зарядное устройство, ОЗУ – двунаправленный повышающе-понижающий преобразователь, имеющий контактор, замыкающий входные цепи аккумуляторной батареи с цепями нагрузки.

    Входное напряжение 750 В контактной сети поступает через радиофильтр, где осуществляется фильтрация входного напряжения от помех в контактной сети, а также защита контактной сети от попадания в нее импульсных помех, создаваемых работой ПСН. Для защиты входных цепей от импульсных перенапряжений, во входной цепи питания установлен блок с варисторами RU1. Для защиты от возникновения перенапряжений, возникающих в момент прохождения неперекрываемых токоразделов, используется обратный диод VD1, для снижения влияния на рельсовые цепи во время работы ПСН, используется входной LC – фильтр.
    Принцип работы БПМК заключается в преобразовании при помощи широтно – импульсной модуляции напряжения постоянного тока 750 В, в трехфазное переменное напряжение 3х380 В.
    Понижающий преобразователь осуществляет управление силовыми транзисторами, которые понижают постоянное входное напряжение до 550 В.
    Трехфазный инвертор преобразует постоянное напряжение 550 В, в трехфазное напряжение переменного тока 3х380 В, для питания асинхронных двигателей мотор-компрессоров. Для снижения скорости нарастания выходного напряжения, в БПМК используется специальный сглаживающий дроссель.
    Принцип работы ППН заключается в преобразовании постоянного напряжения контактной сети 750 В, посредством понижающего трансформатора в постоянное напряжение 80 В.
    Напряжение поступает на однофазный инвертор, частота преобразования 10 кГц, для защиты инвертора от превышения тока в первичной обмотке, установлен датчик тока, подающий сигнал в цепи управления.
    Вторичные обмотки трансформатора подключены к двум параллельно работающим однофазным выпрямителям. На выходе выпрямителя установлен сглаживающий LC-фильтр, на конденсаторе которого формируется стабилизированное постоянное напряжение. Параллельно конденсатору установлен разрядный резистор. Для защиты цепей нагрузки от внешних коротких замыканий, установлен последовательно включенный диод.
    Принцип работы ОЗУ – двунаправленный повышающее – понижающий преобразователь, постоянного напряжения, выполненный на основе силовых IGBT- модулей.

ОЗУ работает в следующих режимах:
    - Плановый подзаряд батареи при наличии на выходе ППН напряжения +80 в.
    - Внеплановый заряд батареи, при снижении напряжения батареи ниже 61,6 В. Заряд осуществляется до напряжения, соответствующего температуре аккумуляторного отсека. Максимальное значение 55С.
    - При кратковременном исчезновении напряжения на выходе ППН, до 5 с., ОЗУ переходит в режим повышающего преобразователя, напряжение АКБ повышается и стабилизируется на уровне 80 В и подается на выход ППН, после 5-секундного отсутствия напряжения на выходе ППН, напряжение с АКБ напрямую поступает на выход ППН.

    Питание плат управления осуществляется посредством вторичного источника питания, который получает напряжение 80 В постоянного тока. На радиаторе установлен термостат, который сообщает системе управления о перегреве радиатора. Температура срабатывания термостата +75С.
    Между крышкой и корпусом преобразователя установлен герметичный контакт. При открывании крышки ПСН, контакт размыкается и формирует сигнал на размыкание контактора в цепи питания 750 В, тем самым обесточивая ПСН.

    Преобразователь собственных нужд предназначен для применения на вагонах, работающих на действующих линиях метрополитена в тоннелях и на открытых участках пути, электрифицированных напряжением 550...1000В постоянного тока.
    ПСН обеспечивает:
    - преобразование напряжения контактной сети постоянного тока 550-1000В в постоянное регулируемое напряжение 70...90В, используемое для питания потребителей бортовой сети электроснабжения вагона (БИП), номинальной выходной мощностью – 18кВт.
    - преобразование напряжения контактной сети постоянного тока 550...1000В в переменное 3-х фазное напряжение, регулируемое по частоте и амплитуде, в диапазоне от 0 до 420В частотой до 50Гц, для питания асинхронного электродвигателя компрессора (ИПК) номинальной выходной мощностью – 7,5 кВт.
    - заряд аккумуляторной батареи (АКБ) постоянным током.
    - измерение напряжений и токов на выходах.
    - обмен информацией с устройствами управления более высокого уровня по CAN-шине по двум каналам.
    ПСН выполнен в виде контейнера, состоящего из сварного стального корпуса, закрывающегося спереди крышкой с двумя замками, герметичным уплотнением и прижимными фиксаторами. Задней стороной контейнера является алюминиевый радиатор охлаждения силовых полупроводниковых элементов.
    На боковых стенках контейнера расположены разъемы для подключения преобразователя к электрическим цепям вагона.
    ПСН включает в себя:
    - входной преобразователь напряжения (ВПН);
    - бортовой источник питания (БИП);
    - источника питания компрессора (ИПК);
    - модуль управления ПСН (МУ ПСН).

    Входной преобразователь напряжения (ВПН) является статическим преобразователем, преобразующим изменяющееся напряжение контактной сети 550...1000В постоянного тока в постоянное напряжение, стабилизированное на уровне 540В. ВПН обеспечивает питание входящих в состав ПСН устройств:
    - бортового источника питания (БИП);
    - источника питания компрессора (ИПК).
    Входное напряжение контактной сети 550...1000В подается через разъем ХР1. Ограничители напряжения Ru1 и Ru2 защищают ВПН от импульсов перенапряжения. После подачи основной или резервной команды на включение ПСН от БКВУ микроконтроллер МУ ПСН подает сигнал управления на драйвер, происходит заряд емкости С1 с ограничением тока, затем система управления переводит ключи модуля в режим “насыщения” и тем самым обеспечивает подачу напряжения контактной сети непосредственно на силовой транзисторный модуль. Входное напряжение 550...1000В преобразуется в напряжение 540В постоянного тока, обеспечивая питанием БИП и ИПК. Входное и выходное напряжение ВПН контролируется с помощью датчиков напряжения, расположенных на плате управления.
    При выходе напряжения контактной сети за допустимые пределы ВПН отключается. Когда входное напряжение контактной сети станет допустимым заданному диапазону, происходит включение ВПН. При возникновении неисправности микроконтроллер МУ ПСН выставляет состояние “Авария” и выключает ВПН снятием сигнала управления. Затем трижды перезапускает ВПН, и если авария присутствует, происходит блокировка ВПН, по шине САN выдается сигнал об аварии на пульт машиниста. В таком случае перезапуск ПСН возможен только выключения и включения питания цепей управления.
    В ВПН реализованы следующие защиты:
    - по превышению входного напряжения;
    - по максимальному току;
    - по температуре радиатора и транзисторного модуля;
    - аппаратная защита силового транзисторного модуля.
    Выход из строя ВПН приводит к неработоспособности ПСН.

    Бортовой источник питания (БИП) является статическим преобразователем, преобразующим напряжение 540В на выходе ВПН в регулируемое напряжение 70...90В постоянного тока. БИП обеспечивает заряд АКБ по определенной характеристике, питание электрических цепей вагона, а также питание электрических цепей других вагонов при отказах установленных на них ПСН. Включение БИП производится по следующим командам:
    1. по команде от блока БКВУ по CAN-шине;
    2. по команде резервного включения, поступающей от основного пульта.
    БИП представляет собой 3-х фазный инвертор, выполненный на IGBT модулях с гальванической развязкой входных и выходных цепей. Напряжение 540В с выхода ВПН преобразуется 3-х фазным инвертором, выполненным на силовых транзисторных модулях. Алгоритм управления которыми, реализуется МУ ПСН. Плата А29 является фильтром радиопомех. В состав БИП входит датчик тока ТА5, который контролирует ток потребителей вагона, и датчик выходного напряжения. Напряжение на выходе БИП может варьироваться в диапазоне от 70В до 90В в зависимости от тока заряда АКБ и температуры в ящике с АКБ. Ток заряда АКБ контролируется датчиком ТА6. В МУ ПСН поступает сигнал с датчика температуры АКБ и по определенной характеристике (задается производителем АКБ), учитывающей ток, напряжение и температуру, формируется выходное напряжение БИП.
    В БИП реализованы следующие защиты:
    - по максимальному или минимальному напряжению на выходе;
    - по максимальному току на выходе;
    - по температуре радиатора;
    - аппаратная защита силового транзисторного модуля.
    При возникновении неисправности БИП отключается снятием сигналов управления с силовых модулей, 3 раза перезапускается, и если неисправность присутствует, переходит в блокировку ПСН. По шине САN выдается сигнал об аварии на пульт машиниста. В таком случае перезапуск ПСН возможен только выключения и включения питания цепей управления.

    Источник питания компрессора (ИПК) обеспечивает плавный пуск и питание асинхронного двигателя компрессора. Микропроцессорная система управления позволяет производить его переналадку для питания двигателей аналогичного мощностного ряда.
    ИПК представляет собой программируемый трёхфазный автономный инвертор напряжения с векторной ШИМ, выполненный по мостовой схеме на транзисторных IGBT модулях. ИПК преобразует постоянное напряжение 540В с выхода ВПН в переменное 3-х фазное напряжение, регулируемое по частоте от 0 до 50Гц и амплитуде от 0 до 420В (действующее значение линейного напряжения).
    Трехфазный мостовой инвертор состоит из трех транзисторных модулей. Транзисторные модули снабжены соответствующими переходными платами и платами драйверов, с помощью которых осуществляется гальваническая развязка по цепям управления.
    Для контроля выходного тока служат трансформаторы тока ТА1...ТА3. Сигналы датчиков тока ТА1...ТА3 поступают в микроконтроллер МУ ПСН, который реализует алгоритм векторного ШИМ управления транзисторными ключами инвертора, осуществляет прием и отработку сигналов срабатывания защит.
    Включение ИПК производится по следующим командам:
    1. по команде от блока БКВУ по CAN-шине;
    2. по команде резервного включения, поступающей от основного пульта машиниста.
    В ИПК реализованы следующие защиты:
    - по максимальному или минимальному напряжению на выходе;
    - по максимальному току на выходе;
    - по обрыву фаз;
    - по перекосу фаз;
    - аппаратная защита силовых транзисторных модулей.
    При возникновении неисправности ИПК отключается снятием сигналов управления с силовых модулей, 3 раза перезапускается, и если неисправность присутствует, переходит в состояние блокировки ИПК. По шине САN выдается сигнал об аварии ИПК на пульт машиниста.
    Неисправность ИПК приводит к частичной неисправности ПСН, при этом ВПН и БИП выполняют все свои функции.

    Модуль управления (МУ ПСН) выполняет задачи по сбору и обработке внешних и внутренних сигналов ПСН, формированию управляющих сигналов, сигналов аварии и блокировки, осуществляет согласование и гальваническую развязку микроконтроллера с внешними цепями.
    Модуль управления ПСН (МУ ПСН) конструктивно выполнен на печатной плате и состоит из следующих составных частей:
    - источников питания, обеспечивающих напряжением определенного уровня внутренние платы и устройства на плате;
    - функциональных узлов, обеспечивающих преобразование входных сигналов до необходимого уровня и формы;
    - формирование выходных дискретных сигналов;
    - датчиков напряжения;
    - микропроцессорной системы управления (МПСУ) на базе микроконтроллера А63.

    МПСУ выполняет следующие функции:
    1. обработка внешней информации о задающих сигналах БКВУ;
    2. обработка внешних сигналов, поступающих с основного пульта управления машиниста;
    3. обработка сигналов внешних датчиков напряжения и тока;
    4. формирование сигналов управления силовыми IGBT-транзисторными модулями.
    Напряжение питания 50...90В подается с разъема “Дистанционное управление”. Запускаются вспомогательные источники питания на плате, включается микроконтроллер, который проверяет работоспособность всех функциональных узлов, соответствие внешних сигналов с датчиков тока, напряжения и температуры. По результатам тестирования микроконтроллер переходит в режим ожидания команды на включение или аварийный режим. В режиме ожидания команды на включение, МПСУ готова к реализации алгоритмов управления ПСН в соответствии с поступающими командами управления.
    В аварийном режиме ПСН может частично выполнять свои функции в зависимости от неисправности.