전기제동의 종류와 방식

전기 제동 제어 전기차의 감속 제어 방식에는 일반 철도 차량에서 이용되는 공기 제동 방식에 전기 제동을 병행시킬 수 있어 감속성의 증가는 승차감도 높일 수(전기동차의 경우) 있는 등 많은 장점이 있다. 위 전기 제동중 발전 제동이 주로 채택되고 있으며 발전 제동에는 하구배 운전시 일정한 속도를 유지하며 안전하게 운전코자 할때 사용되는 속도 억제 제동(억속 제동)과 속도 제한에따라 감속또는 정지할 때 사용되는 감속 제동으로 구분이 된다. (1) 발전 제동 운전중의 전동기를 전원에서 분리하여 단자에 적당한 저항을 접속하고, 이것을 발전기로 동작시켜 부하 전류로 역토오크에 의해 제동하는 방법이다. 발전기가 회전하여 전압을 유기하면 전압을 유기한 전기자선륜은 보다 더 많은 자력선을 절단하기 때문에 플레밍 (Flaming)의 왼손법칙에 의하여 회전력이 생긴다. 이 회전력은 최초의 회전력 반대방향으로 생긴다. 이 회전력을 역토오크라 하여 발전제동에 응용하고 있다. 타여자 및 분권 전동기에서는 전원 (V)대신에 저항 (R)를 접속시키고, 직권 및 복권 전동기에서는 직권 권선과 전기자와의 접속을 반대로 접속 시킨다. 계자의 접속을 바꾸지 않으면 계자 전류의 방향이 반대가 되므로 전류 자속이 지워져서  전기자에 전압이 유도되지 않는다. (2) 회생 제동 발전제동과 동일한 전기적 제동방식의 일종으로서 발전제동보다 진보된 것이다. 발전제동은 발전제동에서 발생한 전력의 일부를 저항기의 열로 소비시키는 방식이고,  이 에너지를 어떠한 방법으로 회생시켜 유효하게 사용할 수 있도록 하는 방식이 회생제동(Regenerative Braking)이다. 이 방식은 발전전압을 전차선 (Catenary)에 되돌려 보내 역행중인 다른 열차에 공급하거나, 변전소에 반송시키는 방법으로 전력소비의 절약, 변전소 설비용량의 감소 등의 이점이 있다. (3) 플러킹(역상 제동) 전동기를 전원에 접속한 채로 전기자의 접속을 반대로 바꾸어 회전 방향과 반대의  토오크를 발생시켜 갑자기 정지 또는 역전시키는 방법을 플러킹(Plugging)이라 한다. 이들 제동법중에서 발전 제동과 회생 제동은 회전속도가 떨어지면 제동력이 심하게 약해지므로 정지를 목적으로 하는 때에는 마찰 제동을 함께 사용하여야 한다. 또, 플러킹에서도 확실하게 정지시키려면 정지 직전에 전원을 분리하고 마찰 제동을 실시할 필요가 있다. (4)와류제동 와류제동이란 전자석과 궤도의 상대 운동에 의해 궤도면에 유기되는 와전류에 의해 발생되는 제동력을 이용한 것이다. 전자석과 궤도사이는 자력으로만 결합되어서 마찰이 없고 제동력은 차체 측 전자석의 여자전류를 변화시킴에 따라 연속적으로 조절할 수 있어 특히 고속차량 및 자기 부상식 철도차량에 적합한 방식이다. -  와전류 레일제동 레일과 차륜간의 점착에 의존하지 않는 비접촉식 제동방식으로서, 최근 각국의 초고속 열차에서 시행중이며, 새로운 제동시스템으로서 이 분야의 연구·개발이  활발히 진행되고 있다. 레일에 근접하고 내부에 전자석을 내장한 브레이크 편을 장비하여 제동 작동시  여자된 전자석과 레일과의 상대운동에 의해 레일면에 유기되는 와전류  (Eddy Current)에 의해 발생하는 제동력을 이용한다. 점착에 의존하지 않기 때문에 이론적으로는 자유롭게 제동력을 얻지만 레일과의 틈에 한도가 있고,  제동시에 레일의 온도가 상승하고 또한 대차 프레임에 부착되므로 차량의  무게가 상승하는 요인이 되기도 한다. 일반적으로는 제동력의 30%정도 부담하고 있는 예가 많다. 일본에서도 신간선 고속시험 전차에 사용된 예가 있지만, 레일 절손시의 대책  (레일이 브레이크편에 흡착할 우려가 있다.) 및 중량문제 등으로 실용단계까지는  미치지 못하고 있다. -  와전류 디스크 제동 동일한 원리를 레일 대신에 차축의 디스크 (Disc)로 이행하는 방식으로서 앞에서  언급한 디스크 제동에 비해 마찰부분이 없기 때문에 항상 안정된 제동력 (Braking Force)을 얻는다. 한편 디스크의 열응력의 관점에서도 바람직하지만 설치장소 문제 및 가격 등의 관계로 일본에서는 신간선 일부 차량에 사용되고 있는 정도이다. 특수제동에는 이외에 레일과 차상 브레이크 편을 전기적으로 압착하는 전자흡착제동과 기계적으로 압착하는 카보런덤(Carborundum) 제동이 급구배철도 일부에서 사용되고 있다.