전기자 초퍼제어
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1. 개요[편집]
직류전동기의 제어 방식 중 하나이자 초퍼제어의 한 방식. 흔히 사이리스터 초퍼제어라고 불려진다.
2. 역사[편집]
때는 1960년대, 제도고속도교통영단에서 최초로 이 방식을 사용한 전동차인 6000계를 출시하면서 시작된다.
1970년대에 오일 쇼크가 일어나면서 일본국유철도를 비롯한 거의 대부분의 철도 기업에선 에너지 절약을 위해 이 방식을 사용하기 시작했다. 1979년엔 일본국유철도에서 생산했던 201계 전동차와 203계 전동차가 이 방식을 사용했다. 그리고 1983년에 한국에서도 이 기술을 사용한 전동차가 생산되었다. 그러나 1970년대 후반에 VVVF라는 신기술이 나와서 입지가 줄어들기 시작했고, 1980년대 후반에 VVVF의 상용화로 인하여 이 소재를 사용한 전동차들은 거의 찬밥 신세가 되어서 외곽이나 해외로 수출되거나 폐차장으로 가게 되었다.
3. 특징[편집]
전기자 초퍼 제어는 주행음이 특이한데, 가감속을 할 때마다 '뿌-' 소리가 난다. 이 소리가 나는 원인은 고속으로 전원을 ON/OFF를 하기 때문에 특유의 소리가 나는 것이다.
201계 전동차의 주행음
주행음은 제조 회사마다 다르기 때문에 소리가 다르다. 위에 있는 차량들의 구동음도 확실하게 다르다.
소리가 달라서인지 주파수도 제각각으로 다르다.
4. 장단점[편집]
4.1. 장점[편집]
- 저항제어보다 훨씬 뛰어난 전성비
전기자 초퍼제어의 가장 큰 장점. 기존의 저항제어 방식은 전력의 일부를 열로 갖다 버리는 상당히 비효율적인 제어 방식이었다. 그러나 초퍼제어는 초퍼란 말 그대로 잘게 썰어 공급하여 임의의 전압과 전류를 공급할 수 있는 전원 제어 기술이라 전기를 더욱 절약할 수 있다.
- 회생 제동의 실현
중속역에서부터 저속역까지 안정된 회생제동이 가능하며, 소비 전력을 줄일 수 있고, 발전제동용 저항기를 탑재하지 않아도 되므로 차량의 경량화가 가능하다. 회로가 승압 초퍼를 구성하므로 고속에서는 사용이 한정되며, 전류를 줄여 회생전압을 내리든지, 직렬로 저항기를 삽입해 전압 강하를 이용하는 방식이 쓰인다.
- 점착성능의 향상
저항제어계의 제어 방법과는 달리 스텝이 없는 무단계 제어가 가능해서 점착성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 동일 기동 가속도라면 동력차 비율(MT비)을 낮출 수 있다.
- 보수소요 감소
반도체 소자를 사용한 제어방식이므로 저항제어에 쓰이는 제어기 등 기계적인 습동부나 접점이 없어 보수작업을 줄일 수 있다.
- 역행시의 에너지 손실 저감
저항제어는 특히 기동시에 전력손실이 발생하지만, 이 방식에서는 그것을 줄일 수 있다.
4.2. 단점[편집]
- 상당히 비싼 가격과 매우 희귀한 부품
초퍼제어의 가장 큰 단점이자 문제점. 초퍼제어는 반도체를 사용하는 소자이므로 교체하기 위해서는 꽤 비싼 비용을 내야 한다. 그리고 현재 전기자 초퍼제어 대부분의 부품들이 단종되어서 내구연한이 남아 있더라도 VVVF로 교체하거나[2], 조기 퇴역당하기도 한다.
- VVVF의 등장으로 낮은 선택률
초퍼제어와 저항제어만 있던 시절 초퍼제어는 비싼 가격을 제외하면 1990년대 초반까지는 대부분의 장점을 가지고 있었다. 그러나 VVVF라는 새로운 제어 방식이 인기를 타자 초퍼제어는 바로 퇴물이 되어버렸듯이 버려졌다.
- 직류전동기 사용으로 브러시 정류자 교환 필요
5. 사용 차량[편집]
퇴역 차량은 취소선 표시
5.1. 국내[편집]
5.1.1. 서울[편집]
5.1.2. 부산[편집]
- 부산교통공사 1000호대 전동차/1세대의 일부차량
5.2. 해외[편집]
5.2.1. 일본[편집]
5.2.2. 일본국유철도(현재의 JR그룹)[편집]
5.2.3. 제도고속도교통영단(현재의 도쿄메트로)[편집]
5.2.4. 도쿄도 교통국(도에이 지하철)[편집]
5.3. 중국[편집]
5.3.1. 홍콩[편집]
- 홍콩 MTR: MTR 메트로카멜 직류형 전동차
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