主電動機の問題点

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主電動機の問題点

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/11 04:24 UTC 版)

「国鉄101系電車」の記事における「主電動機の問題点」の解説

電力設備が整っていないことによって性能を抑制せざるを得なかった101系だが、中央線の新性能化後は京浜東北線や山手線など他の通勤路線に順次投入することが考えられており、これらの路線の多くが8両編成であること、電気設備が中央線同様101系の全性能運転には耐えられないこと、車両製造費を抑制したいことなどから電動車と付随車を4両ずつ連結したMT比1:1で計画が進められたが試験の結果、主電動機の温度上昇の点でそれは困難であり、8両編成で運転する場合は電動車が6両必要となるが、電力設備の制約で限流値も抑えて中央線同様に性能を抑えざるをえず、車両製造コストとその効果を考えると非効率であるとの認識が広まった。 100 kWの主電動機を用い一時間定格電流300 Aに対して20 %ほど過負荷を掛けて起動している状況でMT比1:1にすることは主電動機の温度上昇が限界に達する可能性があった。さらにMT比1:1にすると加速度が旧形国電以下に落ちることから加速度を維持するために起動電流を多く流す必要があるが、主電動機の温度上昇問題もあり、どの程度まで過負荷にできるかは未知数であった。そこで1959年11月に営業列車を用いてMT比1:1とした場合の主電動機の温度上昇についての試験を行ったところ、MT比1:1で限流値350 Aの場合は閑散時もラッシュ時も限界温度以上の熱を持つことが判明した。 この結果、101系を4M4Tで使用することは、起動加速度を維持するどころか運転自体ができないと判断された。 さらに1959年頃より電動機の熱容量を机上で計算する方法としてRMS電流計算が用いられるようになったことで、これは主電動機にどの程度電流が流れるかを運転曲線から計算するため実車試験が不要で、多くのシミュレーションを事前にできることから急速に普及し、これに関連して速度定数査定基準規程にも主電動機の温度上昇の限度としてRMS電流値が一時間定格電流の80 %以下でなければならないことが規定された。 この結果、101系を全電動車編成として使うことを想定して仕様が決定されたMT46Aは、単体では定格速度が高いことから起動加速度が低くなり、6M4Tで2.0 km/h/s程度の加速度を得るにも過負荷電流を流さなければならなくなった。力行率を低くしなければ主電動機の熱容量不足に陥ることを意味し、惰行の少ない高速運転や駅間距離の短い線区などの使用には適さなくなった。また、熱容量の問題から編成は電動車2両に対して付随車1両連結までを基本としたが、7両編成では4M3T、10両編成では6M4Tまでが許容範囲とされた。