電力回生ブレーキ

２０１５．２．１１
東急線の駅に貼ってあったポスター。
私にとっては、ほぼ既知のことですが、結構知られていないんだろうな、とご紹介します。

電車はモーターで走りますが、駅の手前で最初に減速する時にはそのモーターを発電機として電車の運動エネルギーを電力に変換します。その後、空気圧によるブレーキも使いますけど。
ある電車が発電した電力は、他の電車がもらって走りますが。
その電車が載っている線だけでは電力の受け取り手がいない場合が多く起こりうるわけで。
「ジャンパ線」で上下線をつないで、近くにいる電車が利用できるようにします。
別に変電所に電力を送り返す必要はありません。

「上下一括き電方式」とありますが、「き電」ってご存知ですか？
「『饋』電」です。

きでん‐せん【饋電線】
（「饋」は送る意）(→)給電線に同じ。
広辞苑第六版より引用

こんな言葉を知っていると、ちょっと「鉄っちゃん」が気取れますよ。

★私のＨＰから
http://homepage3.nifty.com/kuebiko/science/81th/sci_81.htm

●下は、東急多摩川線の電車の運転席です。（多摩川線は池上線と同じく「ワンマン運転」です。この写真は車掌さんのいない最後尾の車両で撮影したものです。）
　Ｔ字型のバーがコントローラー。手前に引くと「力行」（なんだろう？Power Drive かな？）。向うへ倒すとブレーキです。正面はスピードメーター。左に上下二つあるメーターはブレーキ関連で、上はブレーキ指令＝Ｔ字型のバーがどこに入っているかが示されます。下は、機械式ブレーキにかかっている空気圧（黒い針）と、タンク内の空気の圧力（赤い針）が示されます。　さて、↓ここのところ、下半分が写っているメーターがあります。
　メーターの右側にある黒い目盛り側へ針が振れているときは消費電流です。電車のスタート時（力行中）、最大６００Ａくらいまで振れるでしょうか。
　メーターの左側にある赤い目盛り側へ針が触れているときは「回生ブレーキ」といって、電車が発電して、電車の運動のエネルギーを電気エネルギーに変換して架線に送り返しているのです。４００Ａくらいまで振れるようです。
●さて、「電車が発電して」と書きましたが、電車って「発電機」を積んで走っているのでしょうか？
●いえいえ、「電車が走るためのモーターを発電機として使っている」のです。
●ブレーキをかけ始めたときに主にこの回生ブレーキが使われています。スピードが落ちて、駅できちっとした位置で停車するためには、空気圧を使った機械式のブレーキが使われます。

★モーターが発電機になるのなら、発電機はモーターになるのでしょうか？
なります。
揚水発電がそうです。ダムの水を落として発電し、電力にゆとりのある時に発電機をモーターにしてダムに水をくみ上げます。
科学おもちゃで手回し発電機で遊ぶものがあります。もし持っていたら、電池を繋いでみてください。手回し発電機がモーターになって、ハンドルが回ります。
http://homepage3.nifty.com/kuebiko/science/80th/sci_80.htm

　発電機のコードに、１.５Ｖの電池をつないでみました。
「アレッ？」
●なんと、「ジ～～」っと音を立てて発電機のハンドルが回りはじめました。電池を逆につなぐと、ハンドルも逆に回るのです。
Ｕ君、ちょっとビックリでした。
「発電機はモーター、モーターは発電機」といいながらＵおじさんは笑っています。

http://homepage3.nifty.com/kuebiko/science/83rd/sci_83.htm

●次はこんな実験です。
　なんということもありません。モーターと、豆球を直列に電源につなぐだけです。
？？？どんなことが起きると思いますか？？？
●モーターは高速で空転します。豆球は初めちょっと光ったような感じですが、すぐ暗くなって、ほとんど消えたような、チョッピリ光っているような具合です。
？モーターの軸の先端に軽く指を触れて、軽いブレーキをかけてみましょう。
●モーターの回転が落ちると、豆球が明るく光りだします。
？モーターを止めてしまったらどうなるのでしょう？
●完全にモーターを止めてしまったら、モーター部はただの導線に過ぎないことになります。単に豆球が導線で電源につながっているだけですから、豆球は明るく光ります。

モーターは電源から電流をもらって回転しつつ、同時に発電機として働いて電気を送り返す力を生み出してしまうのです。
「１個のモーターが回転しているときに、同時に発電もしている」ということなのですが、ご存知でした？
これはやってみると、意外ですごく面白い。モーターが空転していると豆球が暗くて、モーターに軸をつまむと豆球が明るくなるというのは、ちょっと直感に反してますよね。

モーターと発電機。面白いものですね。