회생제동의 원리

[정도령]

 

 회생제동의 원리

 회생 제동은,

 전동기를 발전기로서 작동시켜 운동 에너지를

 전기 에너지로 변환해 회수하여 제동력을

발휘하는 전기 제동 방법이다.

 

전력 회생 브레이크라고도 불린다.

 

발전시의 회전저항을 제동력으로서

이용할 수도 있으며, 전동기를 동력으로

하는 엘리베이터, 전동차, 자동차 등에 넓게 이용된다.

 

철도에서는, 전동차나 전기 기관차의

주전동기로 발전해 발생한 전기 에너지는 가선을 통해 송전한다.

 

이를 통해 열차의 소비전력을 감소

(역행 시간과 제동 시간으로 상쇄)시킬 수 있으며,

터널 내 온도 상승 문제도 줄일 수 있다.

 

최근에 만들어진

신형 전동차 대부분이이 회생 제동을 채용하고 있다.

 

하지만, 회생 제동을 사용하기 위해서는 변전소나

다른 전동차가 일정수 이상 필요하다.

 

또, 차량 측의 전압이 가선보다 높지 않으면

 

충분한 전력 회생을 실시하지 못하고

제동성능이 저하되는 현상(회생 실효)이

발생하기 때문에, 동시 주행 차량에 증감이 있고

 

가선의 전압이 안정되지 않은 경우에 안정된

제동성능을 확보할 목적으로 발전 제동을

병설한 차량도 존재한다. 이 경우, 어느 정도

 

속도가 떨어지면 회생 브레이크를 발전 브레이크로

전환하는 타입과 회생 브레이크를 사용하면서

 전압이 낮은 쪽을 발전 브레이크와 병용하는

 

브레이크 초퍼 타입이 있다. 또,

전압이 안정되지 않은 경우에도 안정된 전력을

생산하는 벡터 제어의 차량도 나와 있다.

 

 

 

자동차를 타고 급한 내리막길을 내려갈 때 흔히 엔진브레이크를 사용한다. 평소에는 엔진의 회전력이 바퀴를 회전시켜 자동차가   전진하게 되지만 내리막길에서 엔진의 회전 속도를 바퀴의 회전속도보다 낮게 줄여주면 오히려 엔진이 바퀴의 회전을 방해 하여 브레크를 잡아주는 것이다. 고속철도 차량에서는 자동차의 엔진대신 전동기가 이 역학을 하지만 원리는 마찬가지다. 

고속철도차량에서는

회생제동방식을 채택하여 에너지 소모를 줄이고 있는데

 

회생제동을 하려면

 

전동기에서 발전되 전기를 전차선의 전기와

성질이 같게 만들어야 하기 때문에 장치가 복잡하여진다.


따라서 회생제동을 채택했을 경우의 에너지 절약량과

차량 및 지상측 시설비와 보수비를 합한 비용의 경제성

비교를 하여 발전제동으로 할 것이냐 회생제동으로 할 것이냐를 정하여야 한다.


고속철도에서는 열차가 전기가 끊긴 절연구간에

 있거나 전차선 전압이 제동시 발전기 역할을

 하는 전동기에서 만들어진 전기의 전압보다 높다든지

 또는 인근에 운행중인 차량이 없는

경우와 같이 회생된 전기를 보낼 수 없을 때는

자동적으로 발전제동으로 체인지하는 구조로 되어있다.

회생제동을 채택하는 곳은 전동차 운행구간처럼

 열차가 금방 금방 뒤따라 오는 경우에

 가장효과적이라 할 수 있고

 

고속철도처럼 열차간의 간격이 긴 경우는

회생제동의 효과가 많이 떨어진다는 것도 말해둔다.