うたちゃん日記

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【読書】【蔵書】鉄道ピクトリアル2023年5月号【特集】インバータ制御の技術

<投稿基準日:2023/8/16:20230816-02>

2023/7の入院前後の読書、色々お片づけしながらブログ化して、まとめております。 

 

中学生時代に高校生レベルの好奇心趣味電気系の理科本を読みあさっていたが、それ以降特に電気の知識はあんまりあがっていない。そんな私が読んで見た。

 

日本国内の理科知識に関し、教科書に沿った系、受験特化系、資格取得系、好奇心系、研究者系、実用領域系とか、色々あるが、教科書受験系知識が多々はびこっており、理想的実験室でも不可能(ぜったいなんか実験材料に混ざる)な方程式的なものと、現実現象の剥離が教育現場や社会でどうなのか息子の子育てを通して今後見ていきたいと思っており、長生き必須なのです。

 

インバータ制御の鉄道への応用のメリットとして

1)抵抗制御車に比較して、電力から動力に効率よく変換出来ると初期の説明

→実際には、【初期】インバータ制御装置自体にも抵抗制御車並みに【放熱】で消費される電力があった。インバータ制御進化の歴史は、その辺の改良の歴史

 

2)抵抗制御車に比較して、発電ブレーキから電力系統に電気を戻す回生ブレーキが使えて省エネ

→実際には、直流モーター時代の半導体制御、サイリスタ位相制御は回生ブレーキを実現したが、半導体価格が高く電力費としての回収に難があり、抵抗制御車に毛が生えたような界磁添加励磁制御を使った回生ブレーキ車に戻った。

→可変電圧可変周波数制御、交流モーターの時代になり、電機メーカー各社が電力回生率を競うような制御素子を開発しているが、回生発電量≠省エネでは無く、電気車両からの出力電力であって、電車側の発電ブレーキとしての発熱消費や、変電所での電圧調整装置での発熱消費も含めたトータルな、鉄道車両回生ブレーキ率って言う物が資料を見たことが無く、知りたいところ。

(絶対一般誌に載せないと思うけど)

 

3)最新のSiC半導体を用いた制御装置では、制御装置自身の電力消費量が極限まで少ないとアピールされているが、初期の電力を爆食いしていたと言っている制御装置との比較なのだと思う。

→SiC半導体を用いた制御装置の消費電力が、編成車両全体の消費電力の1%とか全体のごく微量なので、超高価なSiCを使って電力節約なるとアピールポイントになっているが、コスト的な面でやはりどうなのか知りたいところ。電気自動車(EV)分野では、カタログ上の最高スペック車両しか未だ採用されていない現実から見てどうなのか?

抵抗制御車時代とインバータ制御時代になっても、補機補助電力としては、だいたい編成の2割くらい用意することは変わっていないので、インバータ制御まわりの補機補助電力として別に電力使用量がカウントされていないか、知りたいところ。

→インバータ制御時代になり、極端にM車比率を下げるチャレンジをしていた時期があるが、高出力モーターが採用可能になったと言うより、インバータ制御モーター部品が高価なので、部品点数を下げようとした結果行き着くのがM車比率を下げると言うことなのか、これも調べておきたいところ。

→結局、故障対策と称して、元のM車比率に戻すようになっており、編成としての省エネ性能が(フルSiC半導体を使ったとしても)モデルチェンジ前の車両シリーズを上回ることが出来ず、【車両重量当り】モデルチェンジ前より省エネになったと苦し紛れの表記のある新車導入プレスリリースは注目しているところ。(巡航速度力行時に、モーター車のユニットカット<SiC半導体を使っている制御装置そのものに通電させない>と言う、信じられない制御をやっているらしい)

→M車比率を上げた故障対策シリーズ同士でも、新型の方が(軽くなっているとされるSiC半導体と密閉交流モーターを使っていたり、軽量化対策として編成内信号装置のデジタル化でケーブルがとても少ないとされてもなお)重い。走行可能バッテリーを積んだとしても重い。

抵抗制御車時代は、車両寿命と動力機構の寿命は同じだが、インバータ制御時代になって【10年毎に】初期はインバータ制御部品、現行最新はインバータ制御部品とモーターまで換装。

→(半導体素子の絶縁)性能が落ちるから換装だと思われるが、どこのくらい性能が換装直前で落ちているのか、こう言うのも絶対発表されないだろうから知りたいところ。

→換装前提だと、現在の最新技術で抵抗制御装置をデジタル的に動かし直流モーターを使った方がトータルコストが安く省エネになるのではないか?と感じている。(モーター内部を電気的に分割して、直並列の組み合わせを無数に増やすとか)

 

結局、読後の感想は、読んだ雑誌と関係無いとこから出ています。

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