Электронное оборудование, от осветительных приборов и систем информирования и развлечения пассажиров до систем безопасности и управления механизмами, требует использования преобразователей постоянного тока и должно соответствовать требованиям безопасности и надежности.
Исторически сложилось так, что многие европейские страны разрабатывали собственные железнодорожные стандарты, такие как BRB/RIA в Великобритании и NF F 01-510 для применения во Франции. В связи с приватизацией некоторых железнодорожных компаний и общей тенденцией к гармонизации национальных стандартов в Европейском Союзе, два стандарта для электронного оборудования (EN50155 и EN50121) в значительной степени заменили более старые национальные стандарты. Однако следует отметить, что эти старые стандарты по-прежнему иногда требуются и не могут быть полностью отменены.
Наиболее часто цитируемой спецификацией является европейский стандарт EN50155 «Электронное оборудование, используемое в подвижном составе» EN50155:2007.
При выборе преобразователей постоянного тока и силовых элементов ключевыми факторами являются входное напряжение питания и условия окружающей среды, в которых будет работать преобразователь. Необходимо учитывать колебания входного напряжения, перебои и переходные процессы, а также любой электростатический заряд и любые явления, связанные с ЭМС (электромагнитными помехами).
Ключевые условия окружающей среды включают температуру окружающей среды, удары и вибрацию, а также относительную влажность.
Электронное оборудование и системы, используемые в железнодорожной среде, подвергаются значительным колебаниям входного напряжения, включая внезапные падения напряжения, переходные процессы и скачки. Кроме того, они должны работать непрерывно, несмотря на прерывания сети длительностью до 10 мс, что необходимо учитывать при проектировании оборудования. Британский стандарт BRB/RIA12 «Общие требования к защите тягового и подвижного состава от переходных процессов и скачков напряжения в системах управления постоянным током» требует, чтобы системы выдерживали скачок напряжения, в 3,5 раза превышающий номинальное напряжение, в течение 20 мс, что обычно требует добавления дополнительного фильтра для защиты преобразователей постоянного тока.
В таблице 1 (ниже) подробно описаны диапазоны входного напряжения, падения напряжения и переходные процессы, которые должны соответствовать стандарту EN50155 для каждого из номинальных напряжений, используемых в промышленном секторе, а также проведено их сравнение со стандартами BRB/RIA12 и NF F 05-510.
Например, на рисунке 2 показана новая серия XP POWER RDC30, разработанная для номинальных напряжений 72 В постоянного тока и 110 В постоянного тока.
Перенапряжения, электростатические разряды, переходные процессы и электромагнитная совместимость регулируются стандартом EN50121-3-2:2006 «Электромагнитная совместимость – Подвижной состав – Оборудование». Это набор стандартов, определяющих пределы электромагнитного излучения от железнодорожного оборудования вовне, а также электромагнитную помехоустойчивость и излучение для оборудования, работающего в железнодорожной отрасли.
Стандарт EN50121-3-2:2006 определяет требования к электромагнитной совместимости подвижного состава. Более старые национальные правила в каждой стране содержат требования, отличные от требований, определенных в EN50121, которые при необходимости следует рассматривать отдельно.
Сводная информация о кондуктивных помехах и кондуктивной помехоустойчивости приведена в таблицах 2 и 3 ниже. Новые серии XP POWER RDC30 и RDQ100/150 прошли всесторонние испытания и подтверждено соответствие данным нормам.
Критерии производительности в таблице 3 определяют, должно ли устройство продолжать работу во время испытания. Критерий А указывает, что устройство должно продолжать нормально работать во время и после испытания без снижения производительности.
Критерий B указывает, что нормальная работа возобновится после испытания и что во время испытания может произойти снижение производительности.
Преобразователи постоянного тока и их узлы обычно считаются компонентами, в то время как к конечному оборудованию, предназначенному для установки на подвижной состав, применяются соответствующие правила.
Преобразователи XP, разработанные для железнодорожного применения, проходят независимую оценку на соответствие этим требованиям, хотя излучение, электромагнитная восприимчивость и электростатический разряд должны быть повторно оценены в конечном оборудовании.
В стандарте EN50155 указаны 4 уровня рабочих температур, которые, в свою очередь, подразделяются на внутреннюю температуру камеры, избыточную температуру внутри нее и температуру окружающей среды
Печатные платы, как показано в таблице 4 ниже.
Электрооборудование должно быть спроектировано с учетом пределов относительной влажности плюс внешней температуры корпуса, исходя из среднегодовой относительной влажности 75% и до 30 последовательных дней в году с относительной влажностью 95%.
Оборудование, используемое в подвижном составе или вблизи него, подвергается постоянной вибрации различной частоты и интенсивности. DC/DC-преобразователи и их узлы, как правило, имеют прочную конструкцию, но их установка на готовом оборудовании требует особого внимания, поскольку это самые тяжелые компоненты.
Стандарт EN50155 и предыдущие стандарты определяют уровни, которым должно соответствовать электрооборудование в зависимости от его расположения в транспортном средстве. Стандарты EN50155 и EN61371:2010 определяют жесткость испытаний. Стандарт EN61371 включает три категории. Категория 1 относится к оборудованию, установленному на кузове транспортного средства, категория 2 — к установке на транспортном средстве, а категория 3 — к установке на оси. Категория 1 далее подразделяется на класс A для корпусов, узлов и компонентов, установленных непосредственно на кузове транспортного средства или под ним. Класс B применяется к оборудованию, установленному внутри блока, который, в свою очередь, установлен непосредственно на кузове транспортного средства или под ним.
Уровни испытаний становятся более строгими от категории 1 до категории 3 как по ударопрочности, так и по виброустойчивости.
Компания XP POWER имеет долгую и успешную историю предоставления решений в области электропитания для железнодорожной отрасли, от отдельных преобразователей постоянного тока до комплектных источников питания и аккумуляторных систем. При сравнении стандарта EN50155 со старыми стандартами BRB/RIA и NF F диапазоны входного и импульсного напряжения различаются. Компания XP POWER разработала решения, соответствующие всем этим стандартам и различным номинальным входным напряжениям, и успешно внедрила эти решения в сотрудничестве со своими клиентами.
Новейшие преобразователи, представленные компанией XP POWER, прошли полную оценку, тестирование и сертификацию в соответствии с железнодорожными стандартами, поставляются с полным комплектом документации для интеграции в оборудование конечного пользователя или в сборочные узлы, а также предлагаются инженерные услуги для предоставления комплексных решений «под ключ» для разработчиков систем.
Автор:
Гэри Бокок, технический директор XP Power
