초록

본 연구는 고속전철의 전기 및 전자분야를 견인전동기 분야, 전력변환 시스템 분야, 신호시스템 분야, 그리고 전력공급분계통야의 4분야로 세분하여 전력공급계통분야를 제외한 3분야에서 각각 산.학.연 공동연구체제를 구성하여 정기적인 세미나, 연구발표회 등을 가졌으며 또한 선진3국의 기술현황을 파악하기 위해 프랑스, 일본에서의 현지조사도 수행하여 기수행된 독일현지조사의 결과에 보완해 선진 3국의 기술수준 및 연구개발현황 등을 파악하고 분야별로 요소기술을 체계화하였으며 일부 국산화 개념설계 등을 통하여 기술개발시의 문제점을 파악하였다.

목차 Contents

• 제1장 서 론...23
• 제2장 구동시스템과 견인전동기...27
• 1.서론...27
• 2. 구동시스템과 견인전동기...27
• 2.1 유도전동기의 특성식...28
• 2.1.1 등가회로...28
• 2.1.2 등가회로 정수...29
• 2.1.3 특성식...30
• 2.1.4 한계 토오크 특성...31
• 3. 구동시스템의 용량...33
• 4. 전력변환장치와 견인전동기...35
• 4.1 전동기 입력파형과 발생 TORQUE...37
• 4.1.1 입력고조파...37
• 4.1.2 발생TORQUE...38
• 4.2 전자진동소음...39
• 4.3 SURGE전압의영향...40
• 4.3.1 Surge 전압의저감...41
• 4.3.2 전동기측의대책...41
• 4.4 축의 비틀림 진동...41
• 4.4.1 맥동토크...42
• 4.4.2 진동모델과 비틀림 고유진동수...45
• 4.4.3 공진배율과 축의 허용응력 값...53
• 4.4.4 비틀림 진동의 대책...56
• 4.5 축전압...57
• 4.5.1 축전압의 발생원인과 인버터 운전에 의한 영향...58
• 4.5.2 축전압의 측정법...64
• 4.5.3 인버터 구동시의 축전압...64
• 4.5.4 축전압에 의한 영향과 대책...65
• 4.6 유도장해...67
• 4.6.1 인버터 입출력 고조파와 대책...68
• 4.6.2 Radio잡음의 발생...74
• 4.6.3 유도장해의 발생...76
• 4.6.4 유도장해의 대책...78
• 5. 기계적 동력전달 장치와 전동기의 장착법...82
• 5.1 동력전달 및 취부장치...83
• 5.1.1 조괘식...83
• 5.1.2 Cardan식...84
• 5.2 Gear장치...88
• 5.2.1 Gear 장치의 설게 유의 사항...89
• 5.2.2 치차비...89
• 6. 견인전동기에 미치는 전체 구동시스템의 영향...93
• 7. 견인전동기의 설계를 위한 고려사항...93
• 7.1 견인력-속도의 Diagram작성...93
• 7.2 선간거리, 기계적 동력전달장치 등 을 고려한 견인전동기의 최대 가능체적...94
• 7.3 최대무게...95
• 가) 전동기의 Teeth 및 크기결정...95
• 나) 치수비와 전동기의 중량...96
• 다) V/f와 전동기 중량...98
• 라) V/f의 한게...98
• 7.4 전력변환장치의 공급가능 전압과 전류...99
• 7.5 기동 Torque...99
• 7.6 최대속도에서의 출력 Torque...101
• 가)최대속도에서의 가속여력...101
• 나)최대속도에서의 최대 Torque...101
• 다)A점의 설정...103
• 라)B점의 설정...105
• 7.7 온도상승...105
• 7.7.1 손실...105
• 7.7.2 온도분포...106
• 7.7.3 인버터 운전시의 온도상승...108
• 7.7.4 냉각...108
• 8. 견인전동기 설게(대우중공업)...112
• 8.1 Traction System Engineering 과 전동기 용량 사양결정...112
• 8.1.1 일반조건...112
• 8.1.2 수송조건...112
• 8.1.3 교류 견인전동기 정격설정지 고려사항...113
• 8.1.4 한국형 고속전철의 견인전동기 용량검토...114
• 8.1.5 주행 Sinulation 결과...116
• 8.1.6 견인전동기 용량 산정...119
• 8.1.7 열차성능 곡선...119
• 8.2 380KW 3상 농형 유도전동기의 설계...124
• 8.2.1 기본사양...124
• 8.2.2 주요계산...124
• 8.2.3 고정자 철심...127
• 8.2.4 공극의 길이...128
• 8.2.5 농형회전자의 전류...129
• 8.2.6 회전자...130
• 8.2.7 여자전류...132
• 8.2.8 저항...133
• 8.2.9 누설리액턴스와 전누설계수...134
• 8.2.10 최대 Torque 및 Slip...134
• 8.2.11 손실과 효율...135
• 8.2.12 설게결과 요약...138
• 8.2.13 외형도...139
• 8.2.14 단면도...140
• 9. 견인전동기 설게(현대 중전기)...141
• 9.1 Inverter구동 유도전동기의 설계방법...141
• 9.1.1 서 론...141
• 9.1.2 Inverter전차에 대한 주전동기의 특징...141
• 9.1.3 산업용 유도전동기와의 차이점...141
• 9.1.4 설계상의 배려...142
• 9.1.5 차량성능과 전동기의 설계...147
• 9.1.6 결 론...151
• 9.2 견인성능과 교류견인전동기의 설계...151
• 9.2.1 서언...151
• 9.2.2 교류전동기의 견인기능원리...153
• 9.2.3 한국의 고속철도를 위한 차량연구...159
• 9.2.4 EMU열차의 AC견인전동기 일반...165
• 9.3 교류 견인 전동기의 전기설계(Sample Design)...169
• 제3장 전력변환 장치...177
• 1. 서론...177
• 2. 각국의 견인 시스템의 특성분석 및 비교...180
• 3. GTO 관련기술 특성...189
• 3.1 GTO 의 사용현황...189
• 3.2 GTO 의 특성 및 구동기법...195
• 3.3 전력변환장치의 냉각기술과 GTO 소자 관련사항...212
• 4. AC 구동시스템의 주회로특성...242
• 4.1 전력회로 방식의 비교...242
• 4.2 PWM CONVERTER+PWM 인버터 방식의 특성...250
• 5. 견인용 유도 전동기의 제어방식...273
• 5.1 유도 전동기의 병렬 운동...273
• 5.2 재 점착제어...298
• 5.3 견인용 유도 전동기의 벡터 제어 방식...304
• 6. STATIC INVERTER의 특성...370
• 7. 지하철용AC구동 시스템의 분석...387
• 8. 전력변환 장치에서의 고조파 대책...424
• 제4장 신호시스템...453
• 4.1 서론...453
• 4.2 신호시스템의체계...455
• 4.2.1 시스템의 의미 및 필요성...455
• 4.2.2 시스템의 구성 및 기능...455
• 4.2.3 소도별 신호시스템...458
• 4.2.4 국내지하철 및 기존철도의 신호시스템의 체계...465
• 4.2.5 3국의 신호시스템 비교...474
• 4.3 궤도회로...484
• 4.3.1 궤도회로의 기능...484
• 4.3.2 궤도회로의 기본원리...484
• 4.3.3 궤도회로의 구성...486
• 4.3.4 궤도회로의 전기적 특성...486
• 4.3.5 궤도회로 설치시 고려하여야할 사항...489
• 4.3.6 AC 궤도회로와 계전기...494
• 4.3.7 FSO 궤도회로...495
• 4.3.8 충돌경고...499
• 4.3.9 스위치 Locr Release...500
• 4.3.10 AF 궤도회로의 설치...502
• 4.3.11 서울 지하철 3,4 호선의 AF 궤도회로...510
• 4.3.12 한국형고속전철의 궤도회로(안)...511
• 4.4 연동장치...512
• 4.4.1 연동장치의 개요...512
• 4.4.2 연동장치의 기능...513
• 4.4.3 계연연동장치...516
• 4.4.4 전자연동장치...518
• 4.4.5 전자연동장치의 필요성...519
• 4.4.6 각국의 연동장치 비교...524
• 4.4.7 국내 지하철, 국철의 연동장치...562
• 4.4.8 국내기술과 연구필요 기술...562
• 4.5 ATC...564
• 4.5.1 개요...564
• 4.5.2 ATO 시스템...578
• 4.5.3 3개국 시스템 비교...581
• 4.5.4 기존철도 및 지하철의 ATS 개념...587
• 4.5.5 ATC 장치의 구성...591
• 4.5.6 한국형 ATC 시스템안...599
• 4.6 CTC 시스템...603
• 4.6.1 CTC 의 개요...603
• 4.6.2 정부 CTC...606
• 4.6.3 신간선 CTC...623
• 4.6.4 TGV CTC...627
• 4.6.5 한국형 고속전철의 CTC System...669
• 4.7 철도신호에서의 전자화 추세와 대응...672
• 4.7.1 신호시스템의 기술현황...672
• 4.7.2 신호설비의 Micro electronics...674
• 4.7.3 철도신호설비의 ME화에 따른 안전성 및 신뢰도 검증기준...685
• 제5장 고속전철의 전력공급시스템...689
• 5.1 고속전철의 전력공급...689
• 5.1.1 개요...689
• 5.1.2 전원의 확보...689
• 가. 철도전력 수요 추정...689
• 나. KEPCO의 설비추이...690
• 다. 외국의 전용발전설비...694
• 라. 전원의 확보방안...694
• 5.1.3 수전설비 구성...695
• 가. 현황...695
• 나. 수전방식 검토...705
• 다. 변전설비...707
• 5.1.4 고속전철의 급전방식...712
• 가. 방면별 이상급절 방식...712
• 나. 상하선별 이상급전 방식...713
• 다. 급전방식의 선정...716
• 5.1.5 전압강하 및 변전소 용량산정...717
• 가. 가선방식별 선로정수...717
• 나. 전압강하 검토...719
• 다. 변전소 간격 및 용량...723
• 5.2 전기철도부하에 의한 전압불평형...725
• 5.2.1 전압불평형의 영향...725
• 5.2.2 각국의 전압불평형을 규제방안...727
• 가. 프랑스 고속전철 전력공급방식...728
• 나. 일본의 고속전철 전력공급방식...734
• 5.2.3 우리나라 고속전철 전력공급방식에 대한 고찰...735
• 가. 전용공급계약 및 일반공급계약의 경우 불평형율값의 개략치...737
• 나. Scott 결선 변압기 평형효과와 전압불평형율 규제법령과의 관계...738
• 5.3 급전용 변전소의 원방감시제어기술...742
• 5.3.1 KEPCO 변전소용 SCADA 시스템...742
• 가. 개요...742
• 나. 시스템 구성...742
• 다. 전력제어 시스템의 기능...749
• 5.3.2 철도청의 집중원방감시제어 장치...751
• 가. 개요...751
• 나. 수도권 전철 급전설비용 장치...752
• 다. 수도권 전철 배선설비용 SCADA시스템...755
• 5.3.3 일본의 급전용 변전소 자동화 시스템...758
• 가. 신간선 전력계통 지령 시스템...758
• 나. 신간선 전력계통 지령 시스템(DECS)...758
• 5.3.4 급전용 변전소 자동화 시스템...761
• 가. 원방감시제어 범위...761
• 나. 시스템 기능...764
• 부록...767
• A. 프랑스 출장보고서...833
• B. 일본 출장보고서...833
• C. 철도차량용 유도주전동기-시험방법...883