계자첨가 여자제어

1. 개요2. 역사3. 특징4. 장단점

4.1. 장점4.2. 단점

5. 사용 차량

1. 개요

界磁添加励磁制御
field system superimposed field excitation control

직류전동기의 제어 방식 중 하나이자 초퍼제어의 한 방식.

계자첨가 여자제어는 일본국유철도(이하 국철)가 1984년부터 생산을 시작한 205계 전동차에 처음으로 적용되었다. 205계를 만든 시절엔 국철은 어마어마한 적자를 낸 상황인데, 에너지 절약을 위해 전기자 초퍼제어를 사용한 201계 전동차를 생산했지만, 전기자 초퍼제어 자체가 반도체 사용으로 매우 고가였다. 그래서 국철은 저항제어와 초퍼제어를 혼용한 계자첨가 여자제어를 사용한 205계 전동차를 생산한 것으로 시작된다.
이후에도 제도고속도교통영단에서 5000계 전동차에다 설치했고, 국철도 후에 나온 211계 전동차와 213계 전동차, 분할 민영화 이후에 JR 동일본에서는 215계 전동차와 251계 전동차, 그리고 253계 전동차에, JR 서일본에선 221계 전동차가 계자첨가 여자제어를 장착하였다.

계자첨가 여자제어는 저항제어와 초퍼제어를 섞은 것이 주요적인 특징이다. 그래서 기존의 전기자 초퍼제어보다 비용을 더 아낄 수 있는 것이 특징이다. 계자첨가 여자제어는 구조가 단순하고 신뢰성이 있다. 직류직권 전동기를 설치할 수 있다는 특징도 있다.

저항제어보다 더욱 더 좋은 가성비
저항제어는 전력의 일부를 열로 갖다 버려서 가성비가 매우 나빴다. 그러나 초퍼 제어는 말 그대로 초핑을 해서 전력을 절약을 할 수 있다.

기존의 초퍼제어보다 저렴한 가격
전기자 초퍼제어는 반도체 소자[1]라 매우 비쌌다. 그러나 계자첨가 여자제어는 저항제어와 초퍼제어를 같이 사용해서 다른 초퍼제어에 비해 저렴한 가격으로 구입과 장착을 할 수 있었다. 게다가 단점 부분에서도 모든 초퍼제어의 단점인 비싼 가격이라는 사항이 없다.

저항제어의 연장선이자 발전형
계자첨가 여자제어는 결국 계자 초퍼 제어와 마찬가지로 저항제어의 연장선이자 발전형이며, 기동에서 저항제어의 최종단까지는 캠축제어나 직병렬제어가 이루어지기 때문에, 진단(進段)이나 회로 변환에 의한 전후충동이 발생한다.

직류전동기 사용으로 브러시 정류자 교환 필요
저항제어, 전기자 초퍼제어와 마찬가지로 직류전동기를 사용하므로 브러시와 정류자 교체가 필요하다.

퇴역 차량은 취소선 표시

[1] 당시 반도체 소자가 흔하지 않은 것도 한 몫 했다.