Układ napędu asynchronicznego ENI-ZNAP/3C zastosowany w tramwaju Moderus Beta

Firma Modertrans powstała w 2005 roku na bazie Zakładu Napraw Autobusów sp. z o. o. w Biskupicach. Działalność przedsiębiorstwa obejmowała remonty autobusów i tramwajów. Rozszerzono ją w 2006 roku o produkcję tramwajów. Początkowo były to wysokopodłogowe Moderusy Alfa, bazujące na szeroko rozpowszechnionym w Polsce tramwaju Konstal 105Na. Następnie opracowano konstrukcję tramwaju przegubowego, trójczłonowego, częściowo niskopodłogowego. Nowy model nazwano Moderus Beta. Zadebiutował on w Poznaniu w 2011 roku. Napęd tramwaju wykonała firma Enika z Łodzi.

Zakład Elektroniki Przemysłowej Enika Sp. z o. o. w Łodzi powstał w 1992 roku. Przedsiębiorstwo wyspecjalizowało się w produkcji aparatury elektrycznej dla trakcji elektrycznej i przemysłu. Do produktów należą m. in. przetwornice, przekształtniki, napędy, nagrzewnice i klimatyzatory. Pierwszy napęd elektryczny Eniki dla tramwaju został opracowane dla modernizowanego tramwaju Konstal 805Na z Łodzi. Napęd asynchroniczny z Eniki pojawił się też w Moderusach Alfa. Współpracę kontynuowano i tym sposobem Enika opracowała napęd do częściowo niskopodłogowego tramwaju Moderus Beta.

Dla tramwaju Moderus Beta MF02AC zaprojektowano napęd ENI-ZNAP/3C. Układ napędowy realizuje wiele funkcji: przeprowadza rozruch, steruje hamulcami, zasila obwody pomocnicze niskiego i wysokiego napięcia, steruje podzespołami tramwaju oraz zapewnia możliwości diagnostyczne. Napięcie znamionowe zasilania tramwaju to 600V z dopuszczeniem +/- 30% odchylenia. Prąd znamionowy to 660 A, a w programie sterującym wprowadzono ograniczenie do 1200 A. Moc znamionowa napędu to 400 kW, na co składa się 8 silników o mocy 50 kW każdy. Maksymalna moc napędu jest dwukrotnie większa, co zapewnia dużą wartość przyspieszenia rozruchu –1,8 m/s2 w zakresie 0-30 km/h. Zapewniono również znaczną wartość opóźnienia przy hamowaniu roboczym –2,0 m/s2, również w zakresie 30-0 km/h. Prędkość maksymalna tramwaju to 70 km/h. Napięcie pomocnicze wynosi 24 V.

Podzespoły elektryczne rozmieszczono zarówno na dachu jak i pod podłogą. Na dachu znalazły się: wyłącznik szybki Secheron UR6-31, zespoły wentylatorowo-grzewcze ENI-ZWG12, tablica wejść i wyjść rozproszonych tyłu pojazdu ENI-TWRT/MF02 oraz klimatyzator kabiny motorniczego KLIT 600/1 o mocy 3,5 kW. We wnętrzu zamontowano 8 nagrzewnic ENI-NN600/3-1. Pod podłogą znalazły się 2 przetwornice statyczne ENI-PT600/24WP. W każdym z 4 wózków znalazły się 2 silniki asynchroniczne STDa 200 L4A-1. Pod podłogą umiejscowiono 2 kompletne skrzynie falownika –ENI-SKF/MF02, zawierające m. in. falowniki trakcyjne i rezystory hamowania. W podwoziu znalazły się też 2 skrzynie aparaturowe ENI-SKA/MF02 zawierające m. in. dławiki falowników, tablice wejść i wyjść rozproszonych, tablice styczników, przekształtnik zjazdu awaryjnego i złącza. W kabinie motorniczego umieszczono panel motorniczego ENI-PO800/480 oraz tablicę sterownika napędu ENI-SNT/MF02.  Wózki tramwaju MT-03H-1000 zostały wyprodukowane przez Modertrans.

Wyłącznik szybki Secheron UR6-31 to jednobiegunowy wyłącznik, z naturalnym chłodzeniem i elektromagnetycznym gaszeniem łuku. Wyłącznik może rozłączać obwód przy prądach z zakresu 450-2400 A, przy czym zakres zawężono do wymagań zasilania tramwaju.

Falownik tramwajowy Enika ENI-FT600 na napięcie znamionowe 600 V pracuje w zakresie napięcia zasilającego 400-900 V. Możliwe jest uzyskanie częstotliwości wyjściowej prądu 0-200 Hz. Znamionowa moc wyjściowa to 2x50kVa, co odpowiada zasilaniu 2 silników trakcyjnych. Maksymalna moc wyjściowa jest dwukrotnie większa. Znamionowe napięcie wyjściowe falownika to 3×380 V AC o częstotliwości 60 Hz. Stopień ochrony obudowy falownika to IP54. Masa jednego urządzenia wynosi ok. 100 kg. Zastosowano chłodzenie powietrzne, wymuszone wentylatorami. Falownik posiada indywidualny sterownik, nadzorowany z głównego sterownika tramwaju. Urządzenie zbudowane jest z 3 modułów tranzystorowych Semikron 792 GB170 i posiada też czoper Semikron 592 GB170. Falownik wykorzystuje wektorowy algorytm pośredniego sterowania momentem i strumieniem wirnika. Do generowania fali prądowej wykorzystywane są też informacje z czujników prędkości obrotowej silników. Możliwe jest hamowanie odzyskowe ze zwrotem energii do sieci trakcyjnej lub hamowanie oporowe. Urządzenie posiada funkcje przeciwpoślizgowe i zapobiegające blokowaniu się kół.

Kierujący tramwajem zadaje za pomocą ręcznego joysticka wartość przyspieszenia. Sygnał ten odbiera sterownik napędu, skaluje i wysyła do falowników, które odpowiednio sterując kluczami tranzystorowymi zapewniają wytworzenie w silnikach zadanego momentu.

Przetwornica tramwajowa ENI-PT600/24WP zapewnia zasilanie niskonapięciowych urządzeń pomocniczych tramwaju, zarówno prądem stałym jak i zmiennym. Zaprojektowano ją na napięcie znamionowe 600 V i podobnie jak falownik pracuje ona w zakresie napięcia zasilającego 400-900 V. Napięcie wyjściowe to 27,9 V DC, a znamionowy prąd wyjścia –175 A. Przetwornica jest przystosowana do równoległej współpracy na szynie 24 V DC. Urządzenie wyposażono w wyjścia prądu zmiennego –AC1 – 3×230 V o mocy 1,5 kW oraz AC2 –o mocy 200 W.

Zespoły wentylacyjno grzewcze ENI-ZWG12 zaprojektowano na znamionowe napięcie 600 V. Napięcie zasilania wentylatorów i sterowania to 24 V. Moc grzewcza zespołu wynosi 12 kW. Wydajność wentylatorów nawiewowych to maksymalnie 2460 m3/h, a wentylatorów wyciągowych –2320 m3/h.

Sterownik główny tramwaju ENI-PLC/3U/80M został zamontowany na tablicy w kabinie motorniczego. W tramwaju zamontowano magistrale CAN, służące do komunikacji pomiędzy podzespołami. Sterownik realizuje zarówno rozruch i hamowanie, jak i funkcje pomocnicze, takie jak regulację temperatury. Urządzenie pracuje w zakresie temperatur -30 do +55 stopni Celsjusza.

Silnik asynchroniczny EMIT Żychlin STDa 200 L4A-1 ma moc znamionową 50 kW. Urządzenie posiada dwukanałowy czujnik prędkości obrotowej umożliwiający rozpoznanie kierunku obrotów oraz czujnik temperatury. Napięcie znamionowe silnika to 380 V, prąd znamionowy –88 A, prędkość –1917 obr/min, a częstotliwość –65 Hz.

Na wyświetlaczu na pulpicie motorniczego, umieszczonym z prawej strony pulpitu, wyświetlane są informacje o stanie pracy tramwaju, napędu i urządzeń pomocniczych. Wyświetlacz ukazuje i archiwizuje informacje o stanach awaryjnych, a także umożliwia dostęp do funkcji diagnostycznych i serwisowych.