鉄道車両の回生ブレーキについて

質問

素人の質問ですが、鉄道では変電所から電車線を通してモータに電力供給され駆動しており、回生ブレーキ時にはモータが発電機となり、発電機から発生した電力が他の車両または変電所の抵抗器が消費することは知っています。ここで分からないのが、このモータへの電力供給と発電機からの逆電力が同じ電車線で行われているしくみが理解できません。（回生時には変電所からの電力供給がＳＴＯＰするなどで切り替える？でも他の車両には常に電力を供給していなければ・・・等と考えると頭が混乱します）質問がトンチンカンのことを言っているかもしれませんが、要は逆方向の電流が同じ電車線で流れるのかと迷ってしまいます。
どうか詳しい方、このしくみを教えてください。

回答No.1

shippo · ベストアンサー

流れを一方向だけで考えるために混乱していませんか?
1本の電線(架線)に電車が並列に接続されていることを考えてください。

例えば水の流れで説明すると、調整池が変電所、電線が水路、電車がシャワー＆ポンプとでも考えてください。

1.調整池から水が送られ、水路に水が入ります。
2.シャワーを使うところだけ水が出てきます。
3.1箇所のシャワーの水が余ったため、ポンプを作動させ水路に水を戻します。

・3の水路に戻った水は他のシャワーで使用されるか、調整池に戻って使用されます。
・余った水の分だけ調整池からは水を出さなくてもよいことになります。

逆流するのは余っている水を送り返す部分だけであり、全体で見れば使用される分が多いかと思います。
もしそれでも余剰があれば、調整池の部分で消費してやればいいだけです。

最近は家庭でも使用されている、太陽光発電も同じような感じですよね。

お礼

早速の回答有難うございます。
とても噛み砕いて説明していただき、分かりやすかったです。

回答No.3

masa2211

質問の意味ですが、
＞たとえば直流1500Ｖで毎分1000回転するモーターがあり、1500Ｖの電源に接続されていたとすると、
＞　モーターの回転が毎分1000回転以下であれば、モーターとして働く。
＞　モーターの回転が毎分1000回転以上であれば、発電機として働く。
＞　毎分1000回転ちょうどなら、モーターの消費電力と発電機の起電力が釣り合い、モーターが無いのと同じ。
＞このモーターを使った電車は、下り坂でスピードオーバーにならない限り毎分1000回転以下である。（電車にギアは無い。）
＞したがって、発電機としては働かない筈であるが、なぜか回生ブレーキでは1500Ｖで発電している。
＞何かの仕掛けがあるはず。それは何？
という意味ですよね？

電車用などの大型直流モーターは、回転するほう（電機子）と外側（界磁）の両方とも電磁石です。そして、この両方の磁力の比率を変えることで回転数が変化します。
具体的には、界磁を弱めると回転が速くなり、強めると回転が遅くなります。
これを利用し、電車が高速で走っているときは、界磁を弱めてモーターを高速回転させています。
このとき界磁を元に戻したら、「モーターと発電機の境界より速い回転で回っている」状態となるから
発電機として無事作動します。

ですので、回答は、
・電車に積んである制御回路でモーターの界磁を変化させることで、モーターと発電機を切り替えている。

お礼

やや質問の答えと異なりますが、私の質問の仕方が悪くてすみません。
ただとても良い勉強になりました。有難うございます。

回答No.2

bomb77

こんにちは。
一系統の電車線に電車が多数走っている場合（並列に接続されている場合）、
回生時の電車は一種の電力供給変電所と解釈したらいかがでしょうか。

回生時には発電機からパンタグラフを通して電車線に電力が供給されます。
その電力は変電所から供給される電力と共に走行中の電車のモーターに供給されます。
その回生電力の分だけ変電所から供給される電力は減少します。

お礼

なるほど。言われてみればそうですね。