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  • 回生ブレーキ

    回生ブレーキから見たフライホイール・バッテリー

    具体的な機器としては、古くは変電に用いられる回転変流機に交流・直流間の電力相互変換が可能な性質があるため、これが用いられていた。しかし、静止形の変換器のうち、現在主流のシリコン整流器(シリコンダイオード)は電流を一方向にのみ流すというダイオードの性質を利用した整流方法からも明らかなように、この性質は備わっていない。このため、発生する電力を抵抗器で熱エネルギーのかたちで放出させるか、インバータなどを使用して給電側に電力を帰す回生電力吸収装置を別途設置している(南海高野線や近鉄大阪線など)。また、かつての京阪京津線のように高頻度運転を実施する他線区(京阪本線)のき電系統へ供給し、そちらを走行する列車に消費させることで発生電力を吸収するケースも存在した。このほか、京浜急行電鉄のように、回生電力の有効活用を目的にフライホイール式電力貯蔵装置を設置したり、近年では、キャパシタや蓄電池を利用したりする事例も存在する。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見たJR東日本E257系電車

    発電ブレーキを併設している車両には、ある程度速度が落ちると回生ブレーキから発電ブレーキに切り替えるタイプ(近畿日本鉄道の車両など)と、回生ブレーキを使いながら、架線に回生できない余分な電力を発電ブレーキで消費させるブレーキチョッパタイプ(JR東海313系電車、JR東海383系電車、JR東日本651系電車、JR東日本E257系電車、岡山電気軌道9200形電車など)とがある。また、架線電圧が安定しない場合でも、安定した回生ブレーキを生み出す特徴を持つベクトル制御の車両も出てきている。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見た内燃機関

    この他、1990年代後半ごろから電気自動車やハイブリッドカー以外の一般的な内燃機関自動車においても、オルタネーターを特に減速時に高負荷で稼働させることで加速時、巡航時の稼働負荷を抑え、燃費を向上させるものが存在する(充電制御)。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見た三相交流

    マイクロコントローラとスイッチング素子の組み合わせを3つ(6素子)以上構成して直流電源から速度にあわせて三相交流を作り出し、交流電動機を利用できるようにしたもの。回生時は速度にあわせて各相に逆電圧をかけるよう制御して、直流電力を得る。打ち切り速度は理論上数km/hまで保持出来るが、鉄道車両の中にはあえて他の制御方式の車両とタイミングをあわせるため、高い速度で打ち切りを行う場合もある。交流から交流への直接変換回路は開発中であるため、電源が交流の場合は回生時に一度インバータ部で直流を作りだし、コンバータ部で再び交流にして架線に返す(加速時と役割が逆転する)。電車による交流電源への回生が一般化したのは、この方式が普及してからである。インバーターに搭載のソフトウェアによっては純電気ブレーキが利用できる。この制御方式を採用している車種のほとんどは、回生失効時には特有の発振音(ノイズ)が聞こえなくなるので、他の制御方式に比べ判別しやすい。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見た回転

    回生ブレーキ(かいせいブレーキ)は、通常は電源入力を変換して駆動回転力として出力している電動機(モーター)に対して、逆に軸回転を入力して発電機として作動させ、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収または消費することで制動として利用する電気ブレーキの一手法。発電時の回転抵抗を制動力として利用するもので、電力回生ブレーキ、回生制動とも呼ばれる。電動機を動力とするエレベーター、鉄道車両、自動車他、広く用いられる。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見たき電区間

    交流電化においては比較的変電所の回路が簡単(降圧のみで整流を行わない)で、架線から変電所を通し、電源側への回生も容易である。また、き電区間が長いため(距離が長くなれば列車本数も多くなる)、発生した電力を他の車両が消費する機会も多い。もっとも、国鉄時代に技術が確立された日本の交流車両や交直流車両は、直巻整流子電動機を動力に用いる直流車両に(変圧器と)整流回路を追加した方式である。すなわち、交流側に電力を戻すには、車両側から架線側に周波数と電圧の位相に合わせた電気を架線に戻さなければならないため、可逆コンバータ(インバータ機能を持つ整流回路)を搭載する必要があり、最近まで回生ブレーキはあまり用いられていなかった。近年の半導体の電力変換技術の進歩によって、PWMコンバータにより架線側の周波数と電圧の位相に合わせた電気を架線に戻すことが容易になり、交流区間でも回生ブレーキが一般に使用されるようになった。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見た第三軌条方式

    鉄道おいては、一部の電気機関車とチョッパ制御・界磁添加励磁制御・VVVFインバータ制御の電車で用いられている。主電動機で発電し、発生した電気エネルギーは架線や第三軌条(以下、電力供給線を架線とする)に戻される。変電所で熱エネルギーに変換して捨ててしまう場合も一般的に回生ブレーキと呼んでいる。回生ブレーキは発電ブレーキの一種であるが、車両からこれらに電気を戻すものを回生ブレーキ、自車内で抵抗器等により熱エネルギーに変換して捨ててしまうものを発電ブレーキと呼び、区別している。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見たJR東海313系電車

    発電ブレーキを併設している車両には、ある程度速度が落ちると回生ブレーキから発電ブレーキに切り替えるタイプ(近畿日本鉄道の車両など)と、回生ブレーキを使いながら、架線に回生できない余分な電力を発電ブレーキで消費させるブレーキチョッパタイプ(JR東海313系電車、JR東海383系電車、JR東日本651系電車、JR東日本E257系電車、岡山電気軌道9200形電車など)とがある。また、架線電圧が安定しない場合でも、安定した回生ブレーキを生み出す特徴を持つベクトル制御の車両も出てきている。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見た直流整流子電動機

    交流電力波形の一部を取り出す位相制御を行うことで電圧制御したのち、整流して直流整流子電動機を駆動する交流車両専用の制御方式。回生時はサイリスタをインバータとして用い、主電動機で発生した直流電力を交流に変換する。電気機関車では主回路に抵抗器をもたなくて済む関係から山岳線区を中心に多く用いられてきた。これに対し電車においては交流電化間は回生ブレーキを積極的に利用する必要な過密区間ではないことが多く、また直流電化区間との直通運転のため直流電車に整流器を搭載した交直流電車が多用されるため、発電ブレーキを搭載する車両が多く、このサイリスタ位相制御を用いた回生ブレーキを搭載するのは、日本では713系、783系など少数派である。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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    回生ブレーキから見たオルタネーター

    この他、1990年代後半ごろから電気自動車やハイブリッドカー以外の一般的な内燃機関自動車においても、オルタネーターを特に減速時に高負荷で稼働させることで加速時、巡航時の稼働負荷を抑え、燃費を向上させるものが存在する(充電制御)。回生ブレーキ フレッシュアイペディアより)

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