JP2002534040A - 軌道電気車両及び軌道電気車両のための電力供給ユニット - Google Patents
軌道電気車両及び軌道電気車両のための電力供給ユニットInfo
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Abstract
Description
気車両に電力を供給することは、共通に行われる手法である。
供給ユニットとを備えた車両に関する。従来、電力供給ユニットは、鉄道車両の
高圧AC回路を保護するために、ブレーカのような開閉装置を有している。
もにその勾配が非常に急になる電流が生じる。例えば、通常のAC使用電圧が5
0HZで25kVである場合、300Aの電流が約5ns間生じる。この電流は
、例えば搭載制御電子機器のように開閉装置の近傍に配置された設備を損傷させ
ることができ、あるいは、少なくとも前記設備の適切な動作を妨げる妨害を引き
起こす。
供給ユニットを備えるた軌道電気車両を提供して、軌道電気車両に設けられる電
気設備や電子設備の様々な部品の構造的な一体性が損なわれないようにすること
である。
軌道電気車両、特に電気機関車を提供する。前記軌道電気車両は、負荷、特に変
圧器を有するとともに、開閉装置、特にブレーカを介して前記架線から前記負荷
に電力を供給する電力供給ユニットを有している。前記電力供給ユニットは、切
り換えに起因する妨害を減衰させるためのフェライトタイプの妨害減衰器を有し
ていることを特徴とする。
の間に配置される。
、例えばJP−A−1 086 425及びJP−A−4 322 024で知
られている。これらの文献において、そのような減衰器は、フェライトから成る
シリンダによって構成され、開閉装置の下流側に位置する電気ラインの周囲に配
置されている。フェライトシリンダは、電流の周波数が増大するにつれてそのイ
ンダクタンスが大きくなる誘導子として機能する。
道電気車両の天井の近傍であって開閉装置の上流側に浮遊容量が形成される。前
記上流側の浮遊容量と適当な開閉装置との間には、電磁導波管を構成する伝送ラ
インが形成される。
極間でアークが発生する。特定の状況下、特に開閉装置の切り換えが真空「ボト
ル」切り換えに基づいている場合には、前記電気アークが極度に不安定になる。
すなわち、アークは対応するアークの再生が続く複数の中断を受ける。そのよう
なアークの不安定性は、開閉装置の近傍に位置する設備を損傷させたり、前記設
備の適切な動作を妨げる可能性がある急な電流勾配を生じさせる電磁妨害を形成
する連続的なブレーク及びリメークに対応している。
減衰させるフェライトタイプの妨害減衰器は、前述した日本の特許出願のように
その誘導部分に関して使用されるのではなく、その抵抗部分に関して使用される
。そのような妨害減衰器を設けることによって、特に減衰器が開閉装置の上流側
に配置されている場合に、ブレーカの閉鎖時に形成される急な電流勾配DI/D
Tを減少させることが可能となる。電流の振動を修正するのではなく、これは、
このような電流振動を形成してしまう値DI/DTを減少することによって電流
振動の形成を防止することに寄与する。
除こうとするのではなく、真空下で「ボトル」内に物理的に形成されるアークに
影響を及ぼすことによって、開閉装置がゆっくりと切り換えられる。
て、電源から負荷、特に変圧器に電力を供給する電力供給ユニットを提供する。
前記電力供給ユニットは、切り換えに起因する妨害を減衰させるためのフェライ
トタイプの妨害減衰器を有している。また、電力供給ユニットは、前記減衰器が
、前記電源と前記開閉装置との間に配置されていることを特徴とする。
明する。
を走行するのに適した軌道電気車両すなわち機関車を示している。
搭載変圧器8が設けられている。架線10は電源を構成しており、一方、変圧器
は機関車のモータ(図示せず)に接続されている。
って構成され、以下詳細に説明される開閉装置が、架線10と変圧器8との間に
介挿されている。ブレーカは、機関車の高圧AC回路を連結して保護するための
開閉装置を構成する真空「ボトル」ブレーカである。減衰器16は、架線10と
ブレーカ14との間に配置されている。すなわち、減衰器16はブレーカよりも
上流側に配置されている。
る電気ラインは、浮遊容量及び浮遊インダクタンスが発生する部位に配置されて
おり、ブレーカが切り換わる際に励磁可能なRLC型の回路を構成している。
8及び下流側の等価コンデンサ20によって図1に図示されている。なお、用語
「上流側」及び「下流側」は、ブレーカ14に対して使用されている。
て上流側のチョーク22及び下流側のチョーク24によって図1に図示されてい
る。
用して、上流側のコンデンサ18とブレーカ14との間で送信ラインを形成する
ことが可能になる。この送信ラインは、コンデンサ18とブレーカ14との間で
電荷の移動を遅らせる。これにより、真空放電に利用可能な電荷量が減少し、時
間とともに電流の勾配が減少する。
ている。この回路は、機関車の金属構造部分の共振を示している。
OM TRANSPORTから製造番号 ACB 25−10で販売されている
ようなものである。
制御される。支持プレート28から延びる避雷器32は、ブレーカ14に接続さ
れている。これらの部材は従来のものである。
。減衰器16は導体部材36の周囲に形成されている。本実施例において、導体
部材36は、2つの接続部すなわち上流側接続部38及び下流側接続部40を有
する銅管によって構成されている。上流接続部38は手段(図示せず)を介して
架線10に接続されている。一方、下流接続部40は、電気ブレードタイプの電
気的接続部42を介してブレーカ14に接続されている。
のフェライト部材44、46によって形成されている。これらの部材の組立体は
、絶縁性の円筒ハウジング48内に受けられている。ハウジング48は、その両
端部が実質的に閉じられており、ガラス繊維、樹脂、エポキシ樹脂によって形成
されている。また、ハウジング48は、2つの環体52を介して、チャンネルセ
クションベース50に固定されている。ベース50は絶縁体34の上部に固定さ
れている。
イト部材の対は銅管36に沿って軸方向に積み重ねられている。フェライト部材
の各対は、銅管36の外周に配置された低周波部材44と、その内周面が低周波
部材44の近傍に配置された高周波環状部材46とから成る。
46及び44A及び46Aの対だけが図4に示されている。
ト部材は、比透磁率、すなわち、その実透磁率μ’及びその虚透磁率μ’’を特
徴としている。μ’’は、周波数が増大するにつれて増加し、一般にfCで表わ
される「遮断」周波数である最大値に達した後は、著しく減少する。この明細書
中において、フェライト部材44、44Aは、その遮断周波数が「高周波」フェ
ライト部材46、46Aの遮断周波数よりも低いため、「低周波」と呼ばれてい
る。例えば、高周波フェライト部材の遮断周波数は5MHz〜20MHzの範囲
であり、一方、低周波部材の遮断周波数は0.5MHz〜5MHzの範囲である
。
番号 B1−T−63000Aで販売されている。一方、高周波フェライト部材
は、Philips Componentsから製造番号 T107/65/2
53F4で販売されている。
は、機械的な保護シート54が介挿されている。例えば、そのようなシートは、
ポリウレタン型の樹脂によって形成され、LVAから製造番号 DAMIVAL
13518AW00で販売されている。シート54と同様な他のシート56が
、高周波部材46の外面とハウジング48との間に介挿されている。
減衰器を設けると、軌道電気車両の電気設備及び電子設備の様々な部分が晒され
る妨害を十分に低減することができる。このような低減は、妨害減衰器が開閉装
置の上流側に配置される場合に特に重要である。
方法で再現する実験回路の図である。
このブレーカの等価な電気回路ダイアグラムは、第1に、2つの浮遊容量コンデ
ンサ、すなわち、上流側コンデンサ14A及び下流側コンデンサ14Bによって
形成した。この場合、各コンデンサはそれぞれ、40pF及び60pFの静電容
量を有している。また、ブレーカの等価な電気回路ダイアグラムは、第2に、静
電容量が可変の電極間(inter−electrode)コンデンサ14Cと
、そのインダクタンスが0.4μHである2つの接続チョーク14D、14Eと
によって形成した。
力を供給した。電気抵抗が10MΩである負荷抵抗器60を、電源38とブレー
カ14との間に介挿した。また、図5の実験回路ダイアグラムは、静電容量が2
nFである等価な上流側コンデンサ18と、インダクタンスが25μHである下
流側チョーク24とを再現している。
流側電圧」と呼ぶことにする。また、64で、ブレーカの下流側の電圧すなわち
「下流側電圧」を測定した。最後に、66で、チョーク24の下流側の電流を測
定した。
、切換えに起因する妨害を減衰させるための減衰器を全く設けない状態で行なわ
れた。その対応する結果が図6に示されている。その後、実験は、図3及び図4
に示されるような妨害減衰器16をブレーカに結合した状態で行なわれた。図5
に破線で示されるようにブレーカ14の下流側に減衰器16を配置して行なわれ
た結果が図7に示されている。図8は、図5に一点鎖線で示されるようにブレー
カ14の上流側に妨害減衰器を配置して行なわれた実験結果、すなわち、本発明
に係る結果に対応している。
向に沿ってプロットされている。図6、7、8を上から下に向かって眺めると、
各図において、y軸には、上流側電圧がそれぞれ72A、72B、72Cで示さ
れ、下流側電圧がそれぞれ74A、74B、74Cで示され、ブレーカ電流がそ
れぞれ76A、76B、76Cで示されている。
ケールは1目盛り1000Vであり、電流76のスケールは1目盛り4Aである
。
、不安定なアーク・ストライクを引き起こすブレーカの閉作用により、78で電
流76が増大する。その結果、上流側電圧72A及び下流側電圧74Aにおいて
それぞれ対応する立ち上がりエッジ80、82が形成される。その後、電流は、
非常に不均一な形態を成しながら増大し、再び減少して84でゼロに至る。これ
により、上流側電圧72A及び下流側電圧74Aにおいて大きな変化86、88
が生じ、これらの変化は、アークの中断及び再生を連続的に引き起こす。
描いた後、90で、その初期値であるゼロに戻る。これにより、上流側電圧72
A及び下流側電圧74Aには、2つの別個の変化92、94が生じる。
態を成していることが分かる。しかしながら、電流には、時間の経過とともに重
大な変化が生じているのが分かる。特に、96では、ブレーカの閉鎖に起因して
電流が大きく増大している。これにより、上流側電圧72B及び下流側電圧74
Bには、立ち上がりエッジ98、100が生じている。すなわち、搭載電子機器
に妨害を引き起こす大きな電流及び電圧の勾配が生じている。
に、電流76Cは、ブレーカ14の下流側に減衰器16を配置することによって
得られた形態76Bよりも極めて平坦な形態を成している。下流側電圧74Cに
関連する立ち上がりエッジ102だけが相変わらず大きいままである。
器16を使用しない場合に比べて、非常に均一な電流76、上流側電圧72、下
流側電圧74が得られることが分かる。特に、減衰器16がブレーカ14の上流
側に配置されている場合には、極めて均一な電流76、上流側電圧72、下流側
電圧74が得られる。これは、天井回路及び機関車の共振作用を規制することが
できるため、特に有益である。
流が大きくなるにつれて飽和するようになる。複数のフェライト部材を使用する
と、それらの透磁率μ’’が合算されるため、電流が大きい場合であっても、フ
ェライト部材が設けられた妨害抑制器に十分な効果を与えることができる。
ることは、有益である。これにより、ブレーカの閉鎖時に形成される全ての周波
数を最適に走査することが可能になる。周波数が増大するにつれて、最初に低周
波フェライト部材が有効となり、その後、高周波フェライト部材が高周波を引き
継ぐ。
にコンパクトにすることができる。低周波部材の外周に高周波部材を設けると、
高周波部材が比較的低い電流に関して飽和され且つ低周波部材が高い電流に関し
てそのような飽和を経験する範囲においては、有益である。このような構成にお
いて、高周波部材は、中央の導体から離れて配置されることによって、低い磁場
に晒されて、ごく小さな程度に飽和されるにとどまる。
えば、自動車、長距離バス、鉄道車両に適用できる。
妨害を減衰させるための減衰器の斜視図である。
ションの図である。
装置に関する上流側電圧、下流側電圧、電流のオシログラムである。
ートされた開閉装置に関する上流側電圧、下流側電圧、電流のオシログラムであ
る。
ートされた開閉装置に関する上流側電圧、下流側電圧、電流のオシログラムであ
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 架線(10)に対して電力が供給されるようになっている軌
道電気車両、特に電気機関車(12)であって、負荷、特に変圧器(8)を有す
るとともに、開閉装置(14)、特にブレーカを介して前記架線(10)から前
記負荷に電力を供給する電力供給ユニットを有する軌道電気車両において、 前記電力供給ユニットが、切り換えに起因する妨害を減衰させるためのフェラ
イトタイプの妨害減衰器(16)を有することを特徴とする軌道電気車両。 - 【請求項2】 前記妨害減衰器(16)が、前記架線(10)と前記開閉装
置(14)との間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の軌道電気
車両。 - 【請求項3】 前記妨害減衰器(16)が、上流側の前記架線(10)と前
記開閉装置(14)とを相互に接続する導体ライン(36)の周囲に配置された
複数のフェライト部材(44、46、44A、46A)から成ることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の軌道電気車両。 - 【請求項4】 前記複数のフェライト部材が、軸方向で、連続する対(44
、46、44A、46A)に分けられ、各対は、低周波フェライト部材(44、
44A)と、該低周波フェライト部材に組み合せられた高周波フェライト部材(
46、46A)とから成り、前記高周波フェライト部材は、前記低周波フェライ
ト部材の遮断周波数よりも大きい遮断周波数を有していることを特徴とする請求
項3に記載の軌道電気車両。 - 【請求項5】 前記高周波フェライト部材(46、46A)の遮断周波数が
、5MHz〜20MHz、好ましくは7MHz〜10MHzであり、前記低周波
フェライト部材(44、44A)の遮断周波数が、0.5MHz〜5MHz、好
ましくは0.8MHz〜2MHzであることを特徴とする請求項4に記載の軌道
電気車両。 - 【請求項6】 前記妨害減衰器が、2対(44及び46;44A及び46A
)〜20対のフェライト部材、好ましくは5対〜12対のフェライト部材を備え
ていることを特徴とする請求項4又は5に記載の軌道電気車両。 - 【請求項7】 各対の2つのフェライト部材(44及び46;44A及び4
6A)が環状であって互いに嵌合し、前記高周波フェライト部材(46、46A
)は、低周波フェライト部材(44、44A)の外周に配置されていることを特
徴とする請求項4ないし6のいずれか一項に記載の軌道電気車両。 - 【請求項8】 特に軌道電気車両のために、開閉装置(14)、特にブレー
カを介して、電源(10)から負荷、特に変圧器(8)に電力を供給する電力供
給ユニットであって、切り換えに起因する妨害を減衰させるためのフェライトタ
イプの妨害減衰器(16)を有する電力供給ユニットにおいて、 前記減衰器(16)が、前記電源(10)と前記開閉装置(14)との間に配
置されていることを特徴とする電力供給ユニット。
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2002
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