サイリスタ - みる会図書館


検索対象: 鉄道ファン 1978年5月号
17件見つかりました。

1. 鉄道ファン 1978年5月号

採用に踏み切れない国のあることも 事実で , 同じサイリスタ式でもイン バータと組み合わせて誘導電動機を 駆動用に使う方法も実用化されつつ あるので , 今後どの方式が主流にな るか , 各国ともはげしい技術開発競 走の最中てある . 今回は , ョーロッパ各国で実用化 されているダイオード・ロコの代表 的なものをひろってみることにした が , どうやら ED75 ・ 76 は世界中で もっとも両数の多い , ダイオード・ ロコのチャンヒ。オンといえそうだ . 西ドイツ 西ドイツ国鉄の主要路線は 162 / 3Hz で電化されているため , 相変わらす 整流子電動機を使った直接式の機関 車が多い . 商用周波数による交流電 化の研究はヘレンタール線で 1936 年 から行なわれており , 水銀整流器式 や直接式の試作機関車が作られた . シリコン整流器を採用したのは複 周波数式 ( 162 / 3Hz ・ 50Hz) の E182 ( 旧 E320 形 ) で , 制御方式などがそ れぞれ異なっている . E 182001 旧 E32 ( ) 01 低圧制御式 AEG ・ KRUPP BBC ・ HENSCHEL E182021 旧 E32021 高圧制御式 SSW ・ KM この 3 両は 1960 年に作られたが , 西ドイツ国鉄は 50Hz 専用の機関車 はごく少数の改造機関車だけで , 標 準形は複周波数式 , あるいは 4 電流 式を採用している . E182 形を発展させた量産機は E 181 形 ( 旧 E 31 のだが , サイリスタ による位相制御を使った方式になっ ており , 単純なシリコン整流器式は ついに量産化する機会がないままサ イリスタ式に移ってしまった . フランス フランスはドイツのヘレンタール線 の交流電化に強い関心を持ち , 第二 次大戦後アスシー線で商用周波数に よる交流電化の開発を行ない , 今日 まで数多くの交流機関車を作ってき △イギリスの本格的シリコン式交流機関車 87 形 △西ドイツ国鉄のシリコン式 E320 Ⅱ . 現在の川 20 Ⅱである △フラン・ス国鉄の複周波数式 , シリコン式機関車 BB2 田 03 89

2. 鉄道ファン 1978年5月号

ー 1 も 05 相当多数の電力用ダイオードを必要とする . また , 個々 の特性はどうしてもバラッキが出やすい . こうしたことから , E D75 設計の当初から磁気増幅器 の使用は一時的なものであり , いずれは開発途上にある サイリスタにとって代わられるもの , という考え方で進 められた . サイリスタ化すると , 磁気増幅器付属品のダ イオード分ぐらいですむ . このため , ED751 ~ 2 号が誕 生した翌年には , それらの磁気増幅器をサイリスタに代 えて長期使用し , 使用に耐えることを確認している . こ の方式は , その後実用の機会なく , けっきよく , E D765 で実施をみることになる . サイリスタの機能については , いまさら申し述べる必 要もないと思われるが , ゲートと称する制御極にシグナ ルを与えるタイミングを変えて電流の通る時間幅を連続 的に変えられるものである . ダイオードは , 陽新・陰極 間に正方向の電圧がかかればいつでも電流が流れるのに 対し , サイリスタは , 流し始めるタイミングをコントロ ールできるわけである . こうしてサイリスタの実用性も確かめられ , あとはそ の発展と普及をまっているという状態のなかで , 磁気増 幅器式 ED75 は現場から大いに好評を博し , 電化伸展と サイリスタ制御が採用されて , 今や函館本線の主力となっている ともにどんどん増備されていった . 昭和 38 年 1 ~ 2 号機 ED76500 ロ 苗穂にて 1977-1 ー 2 写真 : 奥野和弘 登場 , 翌 39 年に量産機を常磐線に投入 , 40 年には盛岡電 いすれにしても , ED75 以降は寒さに対しても雪に対し 化による増備と熊本電化による ED753 ・ ED76 の登場 ても十分な耐力を示しており , 抜本的な耐寒・耐雪設計 というテンボである . が功を奏したものといえよう . 本格的なサイリスタ機関車の具体化が始まったのは , 磁気増幅器からサイリスタへ 磐越西線の電化計画が進み , 支線区用機関車が新たに必 ードウェア面で E D75 の目玉ともいえるものは , タッ 要となってきたのが契機となる . すなわち , 昭和 40 年の プ切換器と磁気増幅器であるが , この磁気増幅器は , 前 ED93 の誕生である . にも述べたように鉄心にコイルを巻いたトランスのよう この時点になると , サイリスタ利用技術もさらに進み なものであり , 図体が大きく重量も重く , 付属品として 当初のようなタップ切換器と併用するという考え方から サイリスタオンリーの方式 , つまり整流器そのものが電 ED75 シリーズの総決算の 700 番台は奥羽・羽越線で活躍 圧を制御する機能もあわせて持っ全サイリスタ制御の方 式へと進展していった . こうなると電圧制御機構はぐっ と単純になり , オールエレクトロニクス化されて , 故障 がなく保守も楽なものとなる . 反面 , 電車線電流の波形 ひすみが大きくなり , 通信誘導障害などの問題解消が必 要であった . サイリスタの導入を除けば , 標準化の優先もあって , ED93 は支線区用ではあるが主電動機はじめ基本仕様は 本線用と同一とし , 軸重軽減のために中間付随台車を設 けた B ー 2 ー B 方式がとられた . この方式は ED72 で生ま れたものであり , 中間台車に空気バネを用いてその内圧 を制御することにより動軸重を加減するものである . E D72 の場合は暖房用 S G をとう載しているので , 水・油 の量によって動軸重が変化し , これが粘着性能に悪影響 を及ほすことから導入されたのであるが , この方式は E D76 ・ 77 ・ 78 などに継承されていく間に , 線区別の動軸 写真 : 五十嵐六郎 22

3. 鉄道ファン 1978年5月号

北海道電化用の試作車として登場した ED75501 気暖房が基本であるが , 九州地区では山陽線からの入り 重切り換えや起動の低速時だけ動軸重を増して空転を防 込み列車の関係で蒸気暖房方式がとられている . そのた ぐなど , 利用範囲を広げていった . いかにも日本的なキ め機関車に蒸気発生装置 (SG) をとう載することが必 メの細かさである . 要となり , まず ED72 が生まれ , ED75 系列への発展と ED93 で生まれた全サイリスタ制御方式について , 制 ともに E D76 が生まれてきた . S G とう載・ B- 2 ー B の 御性能や電源側・通信側など外部に与える影響を調査す 軸配置・非重連非貫通であるほかは ED75 と基本仕様は るため各種の試験が重ねられた . これと並行して , いよ 変わらないが , 特急けん引用高速形 ( 1000 番台 ) や真空 いよ全サイリスタ化 ED75 ( ED75S ) 設計検討が進めら れ , 磁気増幅器式 ( 75M ) との重連総括制御もできるもの しゃ断器とう載の変わりダネもある . が設計された . しかし , 東北・常磐・九州に M と s が混 また , 九州地区は鹿児島線でも日豊線でも同一線区の 途中から線路規格が異なり , 軸重制限値が変わってい 在するのは得策でなく , M が好評でもあることからけっ る . このような場合 , B ー 2 ー B 構造の利点を活用した軸 きよく , 北海道電化の試作機として昭和 41 年に ED75501 重可変方式の ED76 はきわめて好都合である . 九州の主 が全サイリスタ式で生まれたわけである . 本機は , 耐寒 要幹線電化が進んだ現時点としては , ED76 はまさに九 ・耐雪重装備車であり , 各種の試作要素も含んでいたの で , 磁気増幅器式ではとてもまとまる見込はなく , サイ 州地区のはまり役といえよう . リスタ化が必要条件であった . 完成後は東北線で各種の 北海道向け ED765 北海道地区の客車暖房方式は , 電化区間だけみれは電気 試験を行ない , 昭和 41 年 11 月 15 日の手稲一銭函間電化試 暖房が望ましいのであるが , 蒸気暖房とまたがる区間で 験区間完成に合わせて北海道入りした . ED93 で得た成 は電気暖房中に蒸気管が凍結し , 次に蒸気暖房で送気し 果から , ED75501 ではサイリスタ制御部の標準設計が ても暖まるのに時間がかかり問題があるので , やはり S 固められ , また波形ひすみの改善案も確立されて , これ G とう載が必要となった . SG は極寒地用として蒸発量 らが ED93 の量産形である ED77 に盛り込まれていった の大きいタイプとなっており , 気温が低いときは S G 自 わけである . また , E D 75501 のサイリスタ装置で , す 体が凍結するような有様で , 保温壁を設ける改造を行な でに回生プレーキ模擬試験もやっており , E D94 への先 ったりした . 駆けともなった . また , 石炭列車けん引のため前面貫通の重連総括制御 けっきよく , 全サイリスタ化は E D75 グループでは定 タイプとなっている . 重量石炭列車連転中に低速で非常 着せす ED77 を経て回生プレーキ機関車 ED94 ・ 78 ・ E プレーキをかけると大きな自連衝撃力を発生することが F71 といった , より高度なグループの技術へと発展して わかり , スピードをチェックして非常プレーキ時のプレ いったわけである . また , 今後は東北・上越新幹線電車 ーキ吐き出しをコントロールする機構も設けている . し への採用も考えられるのではないだろうか . かし , 昨今の石炭輸送事情から見ると , これらを活用す 九州向け ED76 るチャンスも少ないのではなかろうか . 交流電化区間の客車暖房は , 機関車からの送電による電 写真 : 伊藤久巳 23

4. 鉄道ファン 1978年5月号

ヨーロッ / 版 ED75 シリコン整流器式交流機関車 E32001 保 敏 久 ED75 か登場したのは 1964 年 , 最初のシリコン整流器式 交流機 E F 70 形の登場はその 2 年前であるから , もう 15 年も前のことになる . 今では最新式とはいえないが , も っとも安定した性能を持っ交流用の主力機関車としてな じみが深い . 交流電化の先進国ョーロッパでは ED75 に相当するダ イオード・ロコはどのような位置づけになっているたろ ーロに交流機といっても低周波 ( 162 / 3Hz ) のも う力、 ? のと商用周波数 ( 50 ・ 60Hz) のものでは整流器式に対す る評価が異なるし , 複周波数式 , 交直両用 , 多電気方式 となると , また違った観点からシステムの設計がなされ る . 交直両用機の場合は , 交流区間では直流化する機構 を追加する方式かもっとも単純なので , もつはらシリコ △西ドイツで円 69 年に作られたシリコン整流器式機関車 . 現在は形式変史 ン整流器式がその主流を占めている . しかし , 交流専用 されて西ドイツ国鉄 1820 田となっている・ v スイスの代表的シリコン式整流器機関車 . BLS の Re4 / い 60 形 ( 旧 260 形 ) 機の場合にはいろいろな方式が考えられ , 必すしもシリ コン整流器式が主流でない . ます , 低周波式の分野では , 交流整流子電動機が昔か ら使われ , その技術も確立されており , 勾配線区では回 生プレーキも使用でき価格も比較的安い . それを整流器 式に変更するには , 粘着性能や保守面の利点がなけれは 意味がないことになる . もうひとつ , サイリスタ位相制 御式というさらに進んだ方式が実用化され , どうせ半導 体を使用するならはダイオードよりはサイリスタ式の方 か総合的に見て得策かも知れない . このような技術的発 展の谷聞に位置する関係上 , 低周波式の交流電化を採用 している国では , その主力機に採用される機会が少なか 次に商用周波数式の分野では , 水銀整流器式がます発 達した . しかし水銀整流器は長所もあるが , 取り扱いの 面ではやっかいで , 重量も大きい . また , 商用周波数で は整流子電動機は整流の面から実用か難かしい . したが ってシリコン整流器の大容量のものが実用化されると , たちまち従来の方式にとって代わった . むしろ商用周波 数の電化がシリコン整流器の発達を促進したといえる . この方式は構造が簡単で , 軽量大出力のものかできる が , 引張力を制御するためにはタップ制御のような有接 点制御が必要で , もっと連続的なバーニヤ制御をしよう と思えは , ED75 のような磁気増幅器や抵抗制御を併用 する必要がある . また電力回生プレーキが成立しない . サイリスタの登場はこのようなダイオード・ロコの持 っ欠れをすべてカバーしうるもので , 商用周波数式の分 野でも各国の最新形はサイリスタ式に移行している . た だ , 価格が高いことや通信系統への誘導障害などの点で プルガリア国以 E42 v チ、 - コのスコグ製 , 88

5. 鉄道ファン 1978年5月号

”赤い電機” ED75 のトッブナンノく一 . 試作機として登場したが , 現在は量産機とともに常磐線で活躍 水戸機関区にて 1978 ー 2 ー 21 写真 : 真柳哲也 から故障が多く , 幾多の改良が加えられたにもかかわら たわけであり , 標準化 に取り組む条件もそろ す , ED72 ・ 73 も車両故障の大きな部分を占め , 手数と 保守費のかかる最大のやっかいものでもあった . ってきたので , そろそ これに代わるシリコン整流器は , 当時急速に進歩をと ろ集大成版として全国 共通に使用できる基本 げつつあり , 次の機関車は当然シリコン整流器式となり 水銀整流器が世の中から姿を消すことは時間の問題であ 仕様をもっ " D 形シリ た余談になるが , 国鉄ではシリコンダイオードやサ コン整流器式機関車 " イリスタの車両への適用について , それらの開発初期か を世に出す時期となってきた . シリコン整流器式として ら精力的に取り組んでおり , 電力用半導体類の進歩発展 は , EF70 ( 昭和 36 年 ) ・ ED74 ( 昭和 37 年 ) が登場し ているが , いずれも北陸線の特殊条件に対応したもので に大きな推進力となっている . 昭和 30 年代も後半に入ってくると , それまで虫食い的 標準機としては " 帯に短かし襷に長し " といわざるを得 に散在していた交流電化区間も , ようやく長大化し , ま ない . とまりを見せるようになってきた . これに対応して , 交 こうした背景の中で検討を重ね , ついに鱸磁気増幅器 流機関車も , これまでに技術面の諸問題はほほ解明され を併用した低圧タップ切換方式のシリコン整流器式 " が 浮かび上がり , 前記のように最終的な 方針決定をみて , ED75 誕生に至った 写真 : 相沢秀仁 1977-2-18 内郷機関区に集まる量産形の ED75 わけである . 同時にこのときは , 磁器 増幅器の採用は当面やむを得ないが , サイリスタの発達によりゆくゆくは切 り替える , という方針も示された . 主な特徴 当時の電気機関車担当である入江主任 技師は , よく ED75 をゼロ戦に見たて ておられたし , また「望ましい特性を ーこ当ー 生まれつき持っているものと , 後から 付け加えたものとでは , 一見同じに見 、務こを円 , を えても一味違う」ともいわれた . 交流 機関車の開発を通じて , いろいろな現 象や実績を分析して理論を組み立て , コンヒ。 ータによるシュ レーーション と現車試験の結果とを照合して理論の 妥当性を確かめ , これに基づいて , あ ーを一贏し ED フ 5 1 ま 一 0 イ第 プ 6

6. 鉄道ファン 1978年5月号

4 使用されている . BL S の 160 形は小形で 出力の大きい優秀機として 有名で , 重量あたりの出力 が 57.4kW/t という大きな 値を持っている . 新製され た当時は Ae4 / 4 260 形と呼 はれていたが , 高速機に R を使用するように改められ てから形式が変わった . 整 流器式の特長を生かして良 好な粘着性能を持っており , 傍系の S E Z ・ G B S ・ B N も同形機を使用している . No. 161 は現在サイリスタ 制御式に改造され試験中で ある . スエーテン スエーデン国鉄も 162 / 3 Hz を使用しているにもかかわ らす整流器式の開発に積極 的で , 国内用の電機のカク ログにも 50Hz 用に変換可 能と記されているほどで , 国策会社である A S E A 社 が諸外国への輸出を意識し ていることがうかがえる . スエーデン国内の現在の主 力機はサイリスタ制御の Rc シリーズだが , その前の ステップとしてシリコン整 流器式の Rb1 形が 2 両作ら れ , 主回路方式や台車の構 造が検討された . Rb1 形 1001 , 2 号機の内 1001 号機はのちにサイリス タ制御の試験に使用され , チェコスロ , ヾキアのシリコン式の機関車 S489. 西欧では見られない独特のマスクが印象的である . その後の量産は Rc1 に移 ってしまったので , ダイオード・ロコとしてはこの 1 両 V43 形を 7 両製作 , 盟年から量産に入った . この機関車 にとどまった . 外観はコルゲートがないので Rc 形より はフランスの B B 16000 などと似ており , 25 / 16kV の複 のつべりしており , 外気取入口も雪を考慮して側窓の上 電圧になっている . その後ガンツ社ではサイリスタ制御の V 63 形を登場さ に設けられている . ハンガリー せており , いずれ V63 が主流になるものと思われる . ハンガリーのガンツ社は世界最初の商用周波数式交流電 東ドイツ 気機関車を作った会社で , 1932 年以来変換機式などの交 東ドイツは 50 Hz 交流区聞用に F 形のダイオード・ロコ 流機関車を生産している . 第二次大戦後の技術的空白も を使用している . 西ドイツの E 140 などと似た機関車で あり , 1963 年に西欧側との協同製作によって初めてシリ つりかけ式の主電動機を使用しており , 速度もおそい . コン整流器を使用した 1 台車 1 電動機式の BB 形電機 , 0 ト 0 プルガリアのシリコン式機関車 E41. 当初はイグナイトロン式であったが , その後シリコン整流器に改造された . チェコのスコグ製 . 97

7. 鉄道ファン 1978年5月号

①の住凹匡 E D 7 6 引 4 ー 1973- 3 - 3 写真 : 羽賀美知雄 △凍てつく張碓海岸をゆく E D76500 << タ張川を渡る道産子 電機 E D 76500 江別 - 豊幌間にて 1978- 2 - 16 写真 : 奥野和弘 北海道電化のバイオニ ア E D 75 501 1978- 2 - 1 9 写真 : 奥野和弘 く口ングボティが特徴 のサイリスタ・ロコ E D7 00 厚別ー白石間にて 1977- 2 - 6 写真 : 篠崎隆一 ニ三三三 = 三

8. 鉄道ファン 1978年5月号

ーム 1 いコ : : ユ第。 -2 , Å9 ・一 : ! 第をす言こ 100 ! スエーデンのシリコン式機関車 Rb 1 形 1 001 チェコの S 699 形もシリコン整流器式シリーズの 1 形式 ストックホルムにて 1 9 7 1 - 1 0 - 20 写真 : 久保敏 写真 : 立田公雄 写真 : 立田公雄 ー 00 ー ユ 0 0 ユ = ー第当第ま V431274 シリコン式は旧式化しつつあり , チェコてはサイリスタ式の凸 写真 : 立田公雄 形電機 S 458 も出現している . ハンガリーのシリコン式機関車 V 43 形 9 方

9. 鉄道ファン 1978年5月号

一三一三 配置とする . なお , 北海道用として昭和 43 年から製造された ED76500 は , ED75s ( 試作 ) で採用さ れたサイリスタ制御を有する 形式で , メカニック的な面で 九州用の E D76 形と異なるほ か , 重連形 ( 貫通扉付 ) とな り , 形状でも大きな差があ る . ED76 のグループに入っ ている理由は , 蒸気発生装置 ということだけであると考え 北海道電化用の試作車として製作された ED フ 5s は全サイリスタ制御である 岩見沢第 2 機関区にて ( 上 ) 円 77 ー 6 写真 : 相沢秀仁 ( 下 ) 】 976 ー 7 ー 27 写真 : 川西博勝 て差し支えなく , 本来別形式 としてもよいものである . ED76 ( 1 ~ 8 ) < 第 1 次 > 昭和 40 年熊本電化にさいして ED72 ・ 73 の改良増備機 ED 75300 とともに製作されたもの で , ED76 としては最初に登 場したグループである . E D 76 の全体的な特徴はすでに述 べたが , この 1 次グループの 特徴は次のようなものであ る . 中間台車は TR103A で プレーキ装置はなく , 軸重切 替えも 2 段 ( 17 t および 15 t ) このグループの運用区間 で , ED769 ~ と異なるため , は原則として門司 ( 操 ) 一八代間となっている . ・プレーキ増圧装置 ( 応速度 50km/h で増圧する ) を 有する . 表 2 E D75 製造一覧 昭和 38 年度 39 40 4 ー を = ・蒸気発生装置は , SG3 の制御回路を改良した SG 3 B を搭載している . ・形状の特徴では , 標識燈円板が廃止になる直前に製 作されたため , それを取り付けられるようなやや小判形 年度 4 つ 43 45 46 4 フ 44 48 49 50 メーカー へ 0 0 ) 00 8 四刀 0 ) 8 っ -4 , ( 0 っ 0 0 4 り釦 ^ 0 8 132 ~ 138 101 ~ 108 1020 147 ~ 151 128 181 ~ 1011 760 ・ 761 781 ~ 786 767 ~ 773 1023 ・ 1024 701 ~ 714 735 71 ~ 76 84 ~ 93 日立 19 ~ 27 31 ・ 32 2 116 ~ 127 143 ~ 146 1022 130 ・ 131 157 ~ 160 765 ・ 766 787 ~ 791 778 ~ 780 725 ~ 734 742 ~ 744 1029 736 ・ 737 1026 715 ~ 724 738 ~ 741 745 ~ 759 1030 139 ~ 142 109 ~ 115 1016 152 ~ 156 129 1012 1036 ・ 1037 762 ~ 764 1038 ・ 1039 774 ~ 777 1025 ~ 1028 ~ 1035 ~ 1019 東芝 1021 ~ 1015 42 」 0 」 43 」 0 」 森 46 0 47 02 田 新 青 森電 津電 化 50 ーーっ 5 米 沢電 40 」 0 」 盛熊 岡本 電電 化化 電化開業等 平ー岩沼電化 ( 注 ) ED75 736 は S 50 .8 を 故廃車 化 29

10. 鉄道ファン 1978年5月号

トとしてその後生まれた寒冷地向け機関車では , 屋上機 器の室内収納 , 主変圧器冷却風の直吸入または室内循環 など , さらに充実した形で盛り込まれてゆき , 究極的に は , 北海道向け ED755 ・ 765 で最も徹底した姿となる . いつほう , 日本海縦貫線電化に対処して ED757 が生 まれたが , これには寒冷地対策のほかに浪塩害対策も必 要であり , パンタグラフの改良や屋上絶縁レベルの向上 などがなされた . 屋上機器を室内収納とした , いわゆる 寒冷地向重装備車はサイリスタ制御方式が主体であるが この ED757 は重量・スペース上不利な磁気増幅器式で あり , 各部の軽量化に努力が注がれた . したがって , など , 大幅に異なっている . 般形の ED75 とは , 主変圧器・タップ切換器・主整流器 杵築にて写真 : 前田信弘 日豊線中山香にて 1977 ー 12 ー 28 写真 : 相沢秀仁