일시 : 2022-11-08 00:08

Title : 동력전달장치 및 전동기, 전력변환장치

Memo

디젤차량용 전달장치

  • 디젤 특징
    • 무겁고 크기가 크다. (그러므로 감속기를 채용한다.)
    • 저속 운전이 힘들다.
      • 착화가 힘들기 때문이다.
    • 공기 압축력으로 전달한다.

전달장치 분류

  • 기어식 디젤기관차, 액체식 디젤기관차, 전기식 디젤기관차로 분류할 수 있다.
  • 현재 범용으로 쓰고 있는 디젤기관차는 전기식이고 기어식과 액체식도 남아있으나 재생산하고 있지 않다.

전기차량용 전달장치

  • 전기차용 구동장치는 전동기의 장착방식에 따른 것, 기어 사용의 유무에 따른 것, 전동기에서 Axle(축)에 동력을 전달하는 방식에 따른 것, 전동기가 구동하는 동축의 수에 따른 것으로 분류된다.
  • 기어의 감속 목적은 차량의 속도를 일정범위로 하는 것. 즉, 전동기의 높은 회전속도를 차량으로서 사용 가능한 속도로 줄임으로서 전동기의 효율을 좋게하는 위함과 차량의 인장력을 증가하는 것에 있다.

조괘식(None suspension device)1 구동장치

  • 주전동기의 일부를 차축에, 나머지 부분을 대차 틀에 부착한 지지장치이다.
  • 서스펜션이 없는 디바이스, 전동기를 대차에 매다는 방식의 일종이라고 보면 된다.
  • 대한민국 철도차량에는 카르단 구동방식으로 대체되어 있어 전기기관차만 이 구동방식을 채택하고 있다.
  • 단점으로는 궤도에서 온 진동을 TM에 그대로 전달되기 때문에 기어의 소음과 진동이 크고 기어의 강도 저하가 발생한다.
  • 그러므로 대차스프링 하질량이 커야 한다.

카르단식 구동장치

  • 조괘식과 달리 전기자축과 소치차의 사이에 플레시블 커플링을 설치하여 주전동기와 구동차륜의 상대변위를 허용2한 동력전달장치다.
  • 기어- 커플링-기어-커플링… 순으로 구성되어 있다.

평행 카르단식 구동방식

  • 대차에 장착한 주전동기와 구동차륜의 상대변위를 허용하고 있는 카르단식 동력장치로 전기자축과 피구동차축이 평행인 방식을 말한다.
  • 커플링이 있어 완충이 가능하다.
  • 대부분 전기동차는 해당 구동방식을 채택한다.
중공축 평행 카르단 구동방식
WN 평행 카르단 구동방식

직각 카르단식 구동방식

  • 대차에 장착한 주전동기와 구동차륜의 상대변위를 허용하고 있는 카르단식 동력장치로 전기자축과 피구동차축이 수직인 방식을 말한다.
  • 경전철, 일본전철, 협궤 등 공간 효율이 필요한 차량에서 채택한다.

감속기와 변속기

[[ Gear Coupling ]]

감속기(Driving Gear Unit)

  • 드라이빙 기어는 대차의 차축에 취부되어 견인전동기와 차축간의 동력을 전달하는 장치이다.
  • 만능 이음을 통해서 차축으로 동력을 전달하는 카르단 구동방식으로 설계되었다.
  • 각 회전부에는 정비성과 안전성을 위해 고무 재질의 오일 시일을 사용하지 않고 누유를 방지하기 위하여 비접촉, 비마모식 라비린스(Labyrinth) 구조를 취하고 있다.
  • 카르단식 구동방식은 헬리컬 기어[^3]로 체텍하고 있다.

기어 커플링(Gear Coupling)

  • 기어 커플링은 철도차량의 견인전동기와 기어박스 축을 연결하는 커플링으로서 운전 중 축 어그긋남이 심한 철도차량에 필수적으로 사용되는 커플링이다.
  • 커플링의 기능은 전동기의 동력을 기어박스를 통하여 차륜에 전달함에 있어 구동축과 피동축 간의 축 어긋남을 흡수하여 동력 전달의 안정성을 유지하는 역할을 한다.
  • ! [[ Gear Coupling ]]

견인전동기

직류직권전동기

직류직권전동기의 속도제어

저항제어 (수동소자)3
  • 전동기에 전류를 흘러서 토크를 발생시키고 적당한 가속도를 가지고 속도를 상승시키는데 전동기 및 부속설비를 적당하게 개폐하고 접속변환을 하는 방식을 이용하고 있다.
놋지별 속도제어
  • 1놋지 직렬제어
  • 2놋지 직렬제어
  • 3놋지 (직병렬+저항)제어
  • 4놋지 (직병렬+약계좌)제어
쵸퍼제어 (능동소자)4
  • 쵸퍼의 어원은 영어의 Chop에서 왔으며 직류전류를 높은 빈도로 통전, 차단하는 장치를 말한다.
  • 쵸퍼제어의 원리는 스위치를 극히 빠른 속도로 온/오프를 하면 부하5에 걸리는 전압 혹은 전력의 평균치를 제어할 수 있다. 이와 같은 동작을 하는 스위치가 초퍼다.
  • \(\Large e_R={ET_{on}\over T_{on}+T_{off}}={ET_{on}\over T}\)6

유도전동기

  • 비교적 값이 저렴하다.
  • 구조가 간단하다.
  • 구조가 간단하여 유지보수가 용이하다.

농형 유도전동기

권선형 유도전동기

  • 2차 저항기동이 필요하다

유도전동기의 장단점 (동기전동기와 대조)

유도전동기의 속도제어

VVVF제어 (능동소자)
  • 유도전동기, 동기전동기 등 전압과 주파수를 자유롭게 조절이 필요한 곳에 사용한다.

    [!done] 동영상 : 직류를 3상 교류로 변환하는 방법

  • N=회전수, f=주파수, P=극수, s=슬립
  • \[\Large N={120\times f\over P}=\times (1-s)　[rpm]\]

동기전동기

  • 역률이 좋다. (역률 1)
  • 운전조작이 용이하다.
  • 기동회전력이 크다.
Source & Link
Be Connected Document
Serise
Keywords
Backup

%%Footnote%%

  1. 조궤식 이라고도 하고 조괘 구동방식(吊掛驅動方式) 이라고 한다. ↩

  2. 궤도에서 오는 진동을 어느정도 완충한다. ↩

  3. 수동소자 : 레지스터(저항)(R), 인덕터(코일)(L), 커패시터(정전용량)(C) ↩

  4. 능동소자 : 전원, 다이오드, 트랜지스터, 연산 증폭기 ↩

  5. R(저항)과 L(코일) ↩

  6. PWM 제어 공식과 동일하다. ↩

연결된 노트