전기철도기사 시험에 꼭 나오는 포인트가 보이는 핵심 요점 정리 1. 전기철도의 개요

1. 전기철도의 개요

1. 전기철도의 특성 및 구성

 

1) 전기철도의 정의 : 전기를 주동력으로 하는 전기차를 운행하여 여객 및 화물수송을

하는 철도

☞ 동력방식에 의한 철도의 분류

①증기철도 ②전기철도 ③내연기관철도

 

2) 전기철도의 구성

 

①전철 변전설비(변전소) ②전철 급전설비(전차선로) ③전철 부하설비(전기차)

 

3) 전기철도의 시작 : 제3궤조 방식, DC 150V, 3HP, 2극 직권전동기

 

4) 전기철도의 효과

①수송능력 증강 ②에너지 이용효율 증대 ③수송원가 절감

④ 환경개선 ⑤ 지역균형 발전

 

5)☆전기철도 방식의 선정조건☆

① 수송조건 ② 선로조건 ③ 인접구간의 전기방식 ④ 전력의 수급조건

⑤ 장래계획 ⑥ 경제성

 

2. 전기철도의 분류

 

1) 직류 전기철도 : 전압으로 분류

※☆직류방식의 특징☆

① 전압이 낮아 절연계급을 낮출수 있음 ② 통신유도 장해가 없음

③ 경량 단거리 수송에 유리 ④ 운전전류가 커서 누설전류의 전식대책이 필요(단점)

2) 교류 전기철도 : 상별, 주파수별, 전압별로 분류

※☆교류방식의 특징☆

① 대용량, 중장거리 수송에 유리 ② 에너지 이용률이 높음 ③ 사고시 선택차단이 용이

④ 전식의 우려가 없음 ⑤ 통신유도장해 대책이 필요 (단점)

 

2) 전기차 형태에 의한 분류

(1) 경량전철

①철체차륜 경전철 ②고무차륜 경전철(가공 복선식)

③모노레일 경전철(강체 복선식) ④LIM형 경전철

(2) 중량전철

①전동차(도시 전철용) ②전기 기관차

 

3) 운전속도에 의한 분류

①완속전철(200Km/h미만) ②고속전철(200Km/h이상) ③초고속 전철

 

4) 운송목적에 의한 분류

①시가지 전철 ②도시 전철 ③수도권 전철 ④광역 전철 ⑤도시간 전철 ⑥산업선 전철

 

3. 전기철도 관련 시스템

 

1) 선로

정의 : 열차를 운행하기 위한 수송로 로서 궤도와 궤도를 지지하는 노반 및 각종 선로

구조물을 총칭한다.

(1) 궤도의 3요소 : 레일 , 침목, 도상

(2) 노반 : 궤도 하부에서 궤도를 지지하는 흙 구조물

(3) 곡선

①완화곡선 : 선로가 직선에서 곡선으로 들어갈 때 열차가 원활하게 주행할 수 있도록

곡선을 완화 시키는 것을 말함

②확도(Slack) : 차량에는 고정된 차축 간격이 있어서 모든 차축을 곡선의 중심으로

향하게 하는 것이 불가능 하므로 곡선개소 에서는 궤간을 약간 넓게

하여 원활하게 주행 하도록 한다.

③고도(Cant) : 열차가 곡선을 주행 할때 외측으로 원심력이 작용하여 열차 주행이

불완전 하게 된다. 이 원심력을 없애기 위해 외측레일을 내측레일보다

높게 하는데 이때 레일면의 높이차를 캔트라 한다.

④구배 : 수평거리 1,000m당 고도차, 즉 천분률[‰]

 

2). 전기차의 분류

 

①전원방식 ②구동방식 ③동력방식

☞ 동력방식에 의한 분류

①동력집중 방식 : 전기기관차 1대 또는 2대로 객차를 견인하는 방식

㉠구동전동기 수가 적어 고장 발생율이 적고, 진동․소음이 적고 승차감이 양호

㉡여객과 화물수송 병행 운송이 가능하여 동력차 운용 효율이 향상

②동력분산 방식 : 구동전동기를 분산 배치

㉠속도 급상승, 급제동이 용이 ㉡축중이 가볍고, 선로의 제한 속도를 높일수 있음

㉢편성 양단에 운전실이 있어 운전이 용이 ㉣정차,출발이 반복되는 도시전동열차에 사용

㉤ 초기 투자비가 많다 (단점)

☞호륜궤조: 차량이 분기개소를 지날 때 격돌하여 다른 방향으로 잘못 들어가는 것을 방지

 

3)☆집전장치 구비요건 (전차선으로부터 직접 동력을 받아들이는 장치)☆

①집전판과 전차선의 접촉점에서 적은 유효질량을 가질 것

②작용위치 범위내에서 충분하고 일정한 접촉력을 갖고 작용 부품간 상호작용이 적을 것.

③공기저항을 적게 하고, 소음이 적을 것

④이선율이 적을 것

⑤열차당 팬터그래프 수를 최소화 하고 충분한 거리를 유지할 것

⑥집전판은 충분한 집전용량과 마모율이 작을 것

☞구 성 : 습판체, 상부 가동체, 하부 고정대

■ 이선을 시작하는 속도

 

4) GTO(Gate Turn  Off) 사이리스터
  ①장점 : 고전압, 대전류 특성을 가지고 있으므로 주회로 구성이 간단
  ②단점 : 대전류를 오프하기 위해서는 Gate구동전류가 커야하고, 오프시간 지연으로 
           인한 발생 손실이 커서 냉각장치의 용량이 증가하고, 낮은 스위칭 속도로 인한 
           인버터 출력전류에 많은 고조파를 함유하고, 소음 및 토크맥동이 발생
 ☞ 발전제동 : 전동차의 전기제동에서 주전동기를 발전기로 쓰고 운동에너지를 전기
               에너지로 변환하여 저항기에 의하여 열에너지로 방산시키는 제동
    장점: 제륜자의 마모가 없고, 차륜을 가열하지 않음, 차륜의 이완에 따른 탈출사고 방지
 ☞ 회전변류기 : 회생제동에 적당한 변전소의 직류 변환장치
  
 ※☆PWM제어방식: 펄스폭 변조방식
 ※☆VVVF제어방식: 주파수와 전압을 제어하는 방식

 5) 운전속도

③ 최고속도 : 운전중의 열차가 선로상태 또는 차량의 성능에 의해 얻어진 속도의 최고치

6) 견인력

(1) 지시 견인력 (주 전동기의 견인력)

전기자에 발생된 토크가 동륜에 전달되기 까지 치자․축수등 동력전달 장치의

손실이 없다고 가정한 동륜에 나타나는 견인력

(2) 동륜주 견인력 (지시 견인력 - 동력 전달장치의 손실)

주전동기의 토크가 동력 전달장치를 거쳐 동륜 주변에 나타나는 견인력

(3) 인장봉 견인력 (동륜주 견인력 - 열차저항)

전기차 연결기에 미치는 견인력

(4) 정격 견인력 : 전동기의 정격전압, 정격전류에 대한 지시 견인력

(5) 유효 견인력

① 특성 견인력 : 주전동기의 운전특성에 의해 제한되는 견인력으로 주전동기의 특성,

치차 및 공급전압에 의해 결정

② 기동 견인력 : 열차를 기동시킬때 주전동기의 기동평균전류에 의해 제한되는 견인력

③ 점착 견인력 : 동륜답면과 레일간의 마찰력에 의해 제한 되는 견인력으로

동륜이 공전을 시작하기 직전의 최대 견인력

 

 

7) 견인력 계산

(1) 동륜상의 중량 과 점착계수로 최대 견인력(최대 인장력) 구하는 방식

 

8) 전력 소비량과 열차운전

(1) 운전조건과 전력 소비량

㉠가속도를 크게 하면 전력 소비량이 적게 된다.

㉡제동도를 크게 하면 전력 소비량이 적게 된다.

㉢속도를 작게 하면 전력 소비량이 적게 된다.

(2) 차량조건과 전력 소비량

㉠차량중량을 가볍게 하면 전력 소비량이 적게 된다.

㉡역간 거리가 짧은 경우에는 치차비가 큰 만큼, 역간 거리가 긴 경우에는

치차비가 적은 만큼 전력 소비량이 적게 된다.

㉢회생제동에 의해 전력 소비량을 적게 할수 있다.

㉣정차장의 위치를 높게 하여 기동 가속력 및 제동력을 적게 하면

전력 소비량이 적게 된다.

㉤저항제어는 전력 소비량을 크게 한다.

㉥자동제어를 하게 되면 전력 소비량이 적게 된다.

(3) 선로조건과 전력 소비량

㉠구배구간이나 곡선구간 에서는 열차 저항이 크게 되어 전력 소비량이 크게 된다.

㉡하구배에서 가속을 주는 경우 구배 저항이 가속력으로 작용하여 역행 시분도

단축되어 전력 소비량이 적게 된다.

㉢역간 거리가 짧을때는 가속 및 제동시간이 많고, 타행시간이 적어 전력 소비량이

크게 된다.

 

요약파일

전기철도의개요.hwp

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