【架線･第三軌条】電気設備【変電所･発電所】その2

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 7b52-DJU/) · 2018/06/23(土) 00:06:07.83

鉄道の架線、第三軌条や変電所、発電所などの鉄道の電気設備を語るスレです。
セクションなど関連する事柄でもOK!!

前スレ
【架線・第三軌条】電気設備【変電所・発電所】 [転載禁止](c)2ch.net
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**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 1f2d-qn6i) · 2018/06/26(火) 03:00:55.06

「複巻電動機」ってのは使い方次第、結線次第で直巻になったり、分巻になったり、折衷特性になったり。
鉄道走行での複巻電動機の利用は、起動加速時直巻、回生制動時分巻で、折衷的利用、同時利用が無いことは既に述べている通り。
だから直巻、分巻それぞれの動作を独立で考えれば良い。

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 1f2d-qn6i) · 2018/06/26(火) 03:02:31.99

発電制動時の電機子の動作は、（直巻励磁、分巻励磁には依らず）100%励磁に対して、
許容最大電流以下ギリギリで、速度比例の電圧を出すから、
この電圧をそのまま抵抗に食わせて制動力を発揮。
定格速度付近でほぼ電源電圧となるから、最高速度ではその2倍、3倍の電圧を生じて、
抵抗が不足する高速領域で発電制動は使えない領域ができる。
碓氷峠回送電機4連の転覆転落事故は速度リミッタ40km/hを外して高速運転したことで、
この電制無効領域に飛び込んでないか？

回生制動では０Vから3000V以上に渡る電機子発電電圧を
架線電圧＋αに変換して安定して架線に返せるかどうかが鍵で、
201系が回生制動時に直列抵抗を挿入するのは電圧差吸収。

この「電圧変換」をしないで励磁で発電電圧を調整、架線電圧＋αにすると、
制動トルクが界磁磁束比例になって、高速領域で直角双曲線特性の
「特性領域」の入出力逆のようになる。
これを嫌ったら201のように直列抵抗に高電圧分を負担させることが一案になる。
その点、弱点じゃない。定トルク制動を優先した設計思想ってことだ。

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 1f2d-qn6i) · 2018/06/26(火) 03:16:41.49

顧みて昔をあげつらっても余り意味は無い。
直巻界磁を別電源駆動で分巻界磁として利用するアイディアは、別電源をどう構成するかで、
当時の半導体技術ではなかなか無理があり、発想自体まだそうならなかったから分巻電動機の4象限制御に留まった。

今の目で見れば、ED75で採用の交流電源から磁気増幅器による流通角制御で行けそうに見えるが、
当時のMGはまだ直流が主流で、それどころじゃ無かったはず。

「磁気増幅器」についてはあたしは工高の実習でこぶし大のやつを扱って様々の増幅特性を計測した経験がある。
だもんで通信・制御系の素子が磁気増幅器だとばかり思い込んでいた。
　ところがED75出現で「磁気増幅器による制御」と説明されてしばらくは動力制御の実態を理解出来なかった。
低圧タップ制御のタップ間の走行電力連続位相制御を大型の磁気増幅器にやらせてることに気付いたのはリリースから暫く経ってから。

同様に、衛星通信のパラメトロンが、磁気式構成で信号電源用の周波数分割に使われてるなんて思いも寄らなかった。

後から考えれば当然居思え、コロンブスの卵感が出てくるが、最初に製品化したヤツはえらい！
発明王エジソンもそうしたコロンブスの卵的要素で,特許先願争い訴訟だらけだったのが実態。
改良に「時間が掛かりすぎ感」は評価次第。4象限制御→界磁添加制御の転換はそれなりに画期的。
独立電源での界磁制御という基本の下に、合理化された形態なのだから。

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ ff52-DJU/) · 2018/06/26(火) 12:58:25.72

1957年製造開始の101系以降、国鉄電車は交流MGが標準仕様だった気がするんだが･･･
乗務員室の暖房スイッチにU相とかV相とか書いてあって、子供心に「なんだべ？」って思っててた。
101系の車内放送アンプは真空管式で、交流60Hzの「ブーン」という雑音が
常時スピーカーから流れていたね（昔はこれを「ハム」と呼んでいた）。
ED75は103系と同じ1963年製造開始だから、とっくに交流MGの時代だ。

2～3年単位で社会背景が激変した高度成長期の工業製品は、
「経済性」に対する考え方もドンドン変化して急激に「贅沢」になっていった。
同時に半導体技術も文字通り日進月歩で安価で高性能なものが続々と出現した。
30年停滞している現代日本の感覚で高度成長期のことを語るといろいろ間違える。
以上、爺の独り言。

続きは「電車の回生制動スレ」でも立てて独自にやって下さい。
あと、界磁巻線がタップのつなぎ替えで簡単に特性を変えられるなら過去の技術者はよほどバカだったんだね（棒

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 1f2d-qn6i) · 2018/06/26(火) 21:35:43.78

>>8
> あと、界磁巻線がタップのつなぎ替えで簡単に特性を変えられるなら過去の技術者はよほどバカだったんだね（棒

製品設計の前提とは全く異なる使い方というのは、
なかなか発想には上らないこと、
思いついたとしても諸特性にメーカー保証が全くないこと、
前例のないアイディアは非常に受け容れられないこと
などが重なって、画期的使い方に変わるのにずいぶんと掛かるもの。

たしかにあさかぜ用客車の電源は3相交流だった気がするが、
これを直巻巻線の独立励磁用可変直流電源の元にして、
サイリスター位相制御でコントロールするってのに気付いて実用化したのが「界磁添加制御」。
複巻機などの分巻界磁をチョッパー制御するのと、磁束値では変わらないが、
直巻真帰線そのものを分巻界磁として励磁制御しようというアイディアは、元々の構造を知っているほど浮かびがたいもの。
その発想は素直に褒めるべきで、現時点の整理から「昔の技術者はよほどバカだった」というのは当たらない。
「エジソンに特許競争で出し抜かれた技術者たちは皆バカだ」と言ってるのに等しい乱暴な評価。
理論解析の水準としては工業高校電気科水準であって高度のものじゃあない。
しかし、真っ先には思いつかなかった凡才＝あたくしとしましては開発者たちに素直にシャッポを脱ぐよ。極端なへそ曲がりじゃないから(w
※工業大学電気科でもほぼ同じだが、解析計算が工高より一般化されていたり、過渡現象・応答が深く入ったり、不平衡解析が五月蠅かったりと、レベルアップはしている。

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 1f2d-qn6i) · 2018/06/27(水) 13:04:35.45

>>9　　お終いの、おまけ
> 製品設計の前提とは全く異なる使い方というのは、なかなか発想には上らないこと、

教科書表現の「分巻モーター」ってのは結線図付きで、電機子と界磁コイルが
並列接続で直流電源に繋がれていて、その名称の起源ともなっている。
だから「分巻モータ」と出てくると、パッとその結線図が頭に浮かんでしまう。

そういう固定観念を乗り越えて、分巻界磁の独立励磁（界磁チョッパー）発想は独自。
さらに直巻界磁として設計されてる巻線を独立励磁制御して（界磁添加制御）分巻扱いするのも教科書からは飛んだ発想。
分巻モータを使った4象限制御は柔らか頭で優れてはいるが、
直巻界磁巻線を分巻扱いするとこにまでは達しなかったってこと。
あと一歩だった！
　界磁添加方式の励磁自動切り替えの回路などは付加された工夫だが、
本質は、直巻巻線の独立励磁＝分巻巻線扱いによる応答の速い回生制動方式。

**名無しでGO!** (ｱｳｱｳｲｰT Saf3-mTVk) · 2018/06/27(水) 19:58:19.34

直巻界磁は低圧で大電流になる
発想自体は昔からあったがそういう可変電流電源の出現を待たなければならなかった
あと界磁が弱く電機子電流が大きいと整流の問題もある
実現にはいろいろな技術が必要だった

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲWW ff52-/onC) · 2018/06/27(水) 21:34:59.81

>>11
それだよね。直巻界磁にダイオードかまして逆電圧かけるとか、
半導体の信頼性がよぼど高くないと……
あと、界磁チョッパやAVFやAVEの実績なしでいきなり界磁添加が実用化されることはなかっただろう。
それにしても金がない方がいいアイディアが出るという日本人技術者の困った性質。

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 112d-JFU2) · 2018/06/28(木) 10:56:10.52

>>11
> あと界磁が弱く電機子電流が大きいと整流の問題もある

？？？
「界磁の総磁束」が問題なんで、磁気飽和まで励磁するとして、
界磁巻線の巻数に反比例する励磁電流になるってはなしだよ。

パラメターを総磁束で考えれば一緒だけど、小巻数大電流の「直巻巻線」の方が、多巻数小電流の「分巻巻線」より
インダクタンスが非常に小さくて（＝巻数の2乗に比例）、過渡応答が非常に良くなって、架線電圧急変に強いが、
電機子電流と同値の大電流が必要だから、その可変大電流電源が簡単には構成できなかった
＝分巻巻線に界磁チョッパー供給でまずは実用化されたって歴史。
少し理解が外れてないかい？

**名無しでGO!** (ｽｯﾌﾟ Sd22-rjrd) · 2018/06/28(木) 12:57:27.44

ジリリリリ、キッ

**名無しでGO!** (ｱｳｱｳｲｰT Sa11-AF1h) · 2018/06/28(木) 20:37:25.12

>>13
こっちは高速域からの回生制動は整流にとって最悪という話だよ
わかりにくくて済まなかったね

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲWW c652-rjrd) · 2018/06/28(木) 22:34:08.41

弱め界磁で

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 82d2-L+mg) · 2018/06/28(木) 23:47:30.84

>>6
界磁チョッパでも高速域のｌ回生中に弱め界磁にするだけでなく
主抵抗器も使って電圧を落とせば定トルクの制動ができる事になるね
小田急9000系は75km/h以上では発電ブレーキ
75km/h以下では回生ブレーキと切り替えていたけど
高速で回生と発電ブレーキを同時に使うのは当時の技術ではできなかった？

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ c652-VCRa) · 2018/06/29(金) 02:32:18.36

>>17
その状態で回生失効したらかなり面倒なことになって
発電ブレーキもキャンセルすることになりそう。
結局は空気ブレーキで補って制輪子の摩耗が･･･

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲW 82d2-NQet) · 2018/07/02(月) 18:43:28.53

法規上の電圧の区分は交流の尖頭電圧と直流の電圧を
揃えたほうが整合性があると思うんだが
日本の法規だけでなくIECでも交流と直流で違う電圧が規定されているよね。
IECの定義では直流1500Vでも低圧の区分となるが
低圧というには電圧が高すぎるように思えるが・・・

**名無しでGO!** (ﾜｯﾁｮｲ 112d-JFU2) · 2018/07/03(火) 02:34:48.45

>>19
> 法規上の電圧の区分は交流の尖頭電圧と直流の電圧を揃えたほうが整合性があると思うんだが

産業用電力！パワー基準だから当然に実効値だし、そのまま回転磁界を生ずる三相交流。
尖頭値が必要な方が特殊で、絶縁耐力とか特殊な用途。電力事情の悪かった昔、3次5次高調波を発して倍近い尖頭値が見られることがあった。
直流電化の整流はYΔ両相の全波整流で12パルス整流だから正弦波の尖頭値が、ほぼ直流出力となっている。「整合性」をいう着目点が違う。

低圧、高圧、特別高圧、超高圧の区分は、日本の場合通産省令である電機工作物規定（現、電気設備技術基準）で規定されてきて、
古くは交流350Vを境に「高圧」とされていたが、真空管式のTVセットでAC400V～500Vが使われるようになって、
もと高く、現行値改訂されたり、鉄道の交流電化で例外制限が様々設けられて、
高圧配電線6600Vだけでなく、特別高圧22kV配電（受電点20kV）も許容されるようになった。
池袋のサンシャインビルと、名古屋中心市街地が20kV配電の嚆矢となった歴史がある。

送電、配電、低圧供給電圧なんてそれぞれ土着のもので、国際標準なんて決めても全く意味の無いヲタの趣味。
日本は100V＋100Vと、主に動力用の三相200Vだが、115Vというのは三相４線式Y結線の中性線とら３相200V各線との電圧。
115V給電の国では、電灯線と動力線が共用でより合理的だ。240V地域とか400V配電とか様々ある。

交流電化の架線電圧20kVは昔の三次変電所の受電電圧だから、整流変電所を地上に置くのが直流電化、車上に置くのが交流電化というのが実態。
フランスは自分とこで開発した交流電化の電圧25kVを、いち早く「国際標準」と騒ぎまくっただけで、ほとんど実態のない「国際標準」だったが、
他を排除する国際商売上の目先としては卓効があった。さすがは古くからの帝国主義国で、植民地支配を法的規格でも貫徹する抜け目なさがある。仏の自己都合宣伝「国際規格25kV」に乗せられるなんてヲタ丸出し。