回生ブレーキとは?

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回生ブレーキ

電力効率的利用目的開発されたブレーキ方式電車ブレーキをかけたとき、モーター発電機として作用させ、発生した電力架線戻し、ほかの電車使えるようにするもので、文字通り電力回生再利用することができます

回生ブレーキは、チョッパ制御と同様、エネルギー効率的利用を可能にするもので、これらの設備のある省エネ電車は、エネルギー使い過ぎによる人工熱汚染防止など環境保護にも効果あります。回生ブレーキを備え電車大手民鉄各社導入しています。

一般的な電車ブレーキ方式は、大別して車輪回転摩擦力低下させる方法と、モーター回転電気的に低下させる電気ブレーキ方式あります

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回生ブレーキ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2015/10/19 02:34 UTC 版)

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、運動エネルギー電気エネルギー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。




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  1. ^ 摩耗により車輪径が小さくなると、特に動力車では歯車比を大きく(ローギヤード化)したことと同じとなり、設計時の性能からの乖離が大きくなる。
  2. ^ 高野山電気鉄道(在籍全電動車)や京阪電気鉄道京津線(50型の一部)、阪和電気鉄道(ロコ1000形およびモタ300形の一部)、名古屋鉄道モ3400形)、それに国鉄EF11形ED42形といった第二次世界大戦前の日本で回生ブレーキを導入した各社の車両は車輪が焼き嵌めであったこともあり、例外なくこの踏面ブレーキの連続使用によるタイヤ摩耗抑止とこれに伴う過熱によるタイヤ弛緩阻止、つまり勾配区間対策を主目的としていた。
  3. ^ 東京急行電鉄では、多くの試作要素が盛りこまれて1960年に登場した初代6000系電車から回生ブレーキの採用が始まり、同社の8000系電車が登場した1967年以降、ほとんどの大手私鉄の主力車両が界磁チョッパ制御による回生ブレーキ車となった。また帝都高速度交通営団(現・東京地下鉄)では1971年6000系電車以降、トンネル内での余分な放熱を抑制する目的で電機子チョッパ制御とそれによる回生ブレーキ車になった。日本国有鉄道のみが労使紛争やそれに起因する財務状況の悪化から回生ブレーキの実用化が遅れ、いくつかの特殊な例を除くと量産回生ブレーキ車は1968年のED78形電気機関車、もっとも有用な通勤型電車では1979年に試作され、1981年に量産化された201系電車まで待たなければならず、より広範に回生ブレーキ車が使用されるようになったのは1987年の分割民営化以降である。
  4. ^ 交流は時間によって電圧が周期的に変化する為、架線側の周波数と電圧の位相がずれた電気を戻すと変電所や他の電車に負担がかかり、正常な送電ができなくなる。
  5. ^ 1988年JR東日本651系電車が交直流電車に回生ブレーキを搭載した日本最初の例である
  6. ^ 頻繁な高深度充電は電池の寿命を著しく短くするため回生電力量を抑えなければならず、充電のみの負荷ではブレーキ力をまかなうことができない。
  7. ^ 減速時と加速巡航時とで発電量を変える。
  8. ^ 空気ブレーキのような車輪やディスクを締め付けるタイプの機械式ブレーキは、比較的高速域からの減速において制動力が回生ブレーキに劣るため。
  9. ^ 列車同士は事故防止ため一定以上の距離を保つ必要があり、それに列車自体の長さも加わるため、回路を構成する区間(距離)が短ければ、収容できる列車の本数も少なくなる。
  10. ^ 失効のような不安定要素を持つ回生ブレーキは抑速目的には向いていないが、もし抑速ブレーキとして使用した場合、その失効時に空気ブレーキだけでは性能が不十分な場合もありうるため、発電ブレーキへの切り替え機構が必要となる。例に挙げた近鉄の場合には、かつて奈良線でブレーキ不良による下り勾配での重大事故で多数の犠牲者を出した経緯があり、ブレーキ力の確保について特に神経質なことも手伝って、VVVF制御で本来は抵抗器を必要としない車両にブレーキ用抵抗器を搭載する状況となっている。
  11. ^ 高速域からの減速では、力行制御用の主抵抗器だけでは容量が不足する。
  12. ^ デッドセクション長を超えると、両変電所の回路を直結してしまい、トラブル発生の原因となるため。
  13. ^ 例えば戦前に回生ブレーキ搭載車を使用していた阪和電気鉄道→南海鉄道山手線では、戦時中の新設変電所まで回転変流機を設置して、回生ブレーキの効果を最大限に発揮可能なよう配慮していた。
  14. ^ これに対し、かつて広く用いられていた水銀整流器は少し事情が特殊である。水銀整流器は順変換とは逆に陰極負極に、変圧器中性点を正極へ接続し、変圧器の2次端子電圧を引き下げた上で格子印加電圧の位相をシフトさせることで、逆変換装置として使用可能である。だが、回生ブレーキの使用にあたっては力行と回生の間で電動機のモード遷移が不規則に行われるため、いずれの状態にも対応可能なように順変換と逆変換で最低2組の整流器を常時並列接続で稼働状態に置く必要があり、また整流器を両用可能とするには回路切り替え機構のために複雑な結線とする必要もある。そのため水銀整流器が現役であった時代においては、回転変流機と水銀整流器を回生ブレーキ用途で比較する限り、水銀整流器のコスト面での優位性は整流器の複数設置によるコスト増で相殺されてしまい、むしろ大半の場合は回転変流機の方が回路構成を単純にでき、コスト的に有利という結果となっていた。なお、水銀整流器を順方向への整流にのみ利用可能な状態の変電施設で、回生ブレーキ車を使用して回生失効が頻発するような状況となった場合、整流器に少なからぬダメージを与えることが判明している。


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