Zaawansowany technologicznie prostownik trakcyjny jako odpowiedź na potrzeby sieci tramwajowych i trolejbusowych
Jakub Lenik
PHU Elektra Tychy Sławomir Lenik
Miasta, które posiadają sieci tramwajowe, a jest ich w Polsce 15, intensywnie, głównie dzięki środkom unijnym, inwestują w ich rozwój. Tradycyjne remonty bieżące i kapitalne obejmują wymianę zużytych elementów, naprawę uszkodzonych podzespołów oraz poprawę komfortu pracy motorniczego i podróży dla pasażerów. Oprócz remontów, których celem jest poprawa komfortu i wygody podróżowania, remonty obejmują modernizacje wagonów – zmianę wyglądu wagonu lub modernizację układu napędowego na energooszczędny.
W rozwiązaniach prostowników trakcyjnych oferowanych na rynku dominują „konstrukcje sztywne”, w których konstrukcja nośna, na której mocowane są przede wszystkim moduły diodowe stanowi równocześnie tor prądowy. W konstrukcji takiej charakterystyczne zwłaszcza dla prostowników trakcyjnych są zmiany obciążenia wywołujące podwyższenie temperatury elementów konstrukcyjnych, w tym modułów z diodami krzemowymi, co powoduje naprężenia mechaniczne konstrukcji prostownika, a zwłaszcza elementów izolacyjnych. Stanowi to potencjalną przyczynę uszkodzeń elementów urządzenia. Inną cechą proponowanych dotychczas rozwiązań konstrukcyjnych jest pionowe położenie modułów diodowych w poszczególnych poziomach obwodów mocy prostownika. Powoduje to podgrzewanie ciepłym powietrzem, nagrzanych przez moduły prostownika położone w dolnych poziomach konstrukcji, odpowiednich elementów usytuowanych na górze szafy prostownikowej. Stanowi to przyczynę nierównego rozkładu temperatury między poszczególnymi modułami diodowymi, co powoduje zwiększenie zagrożenia uszkodzeniem przyrządów energoelektronicznych.
Projekt PHU Elektra obejmował opracowanie innowacyjnego prostownika w dwóch rozwiązaniach (w wersji szafowej i kompaktowej) o napięciu 660 V i prądzie 1200 A (w VII klasie przeciążalności prądowej), adresowanych do systemów zasilania trakcji miejskiej, a także przeprowadzenie badań konstruktorskich prototypów tych urządzeń (wykonanych przez zespół specjalistów firmy ELEKTRA) w laboratorium Instytutu Elektrotechniki.
