학문
전동차는 전기를 어떻게 동력으로 활용하나요?
전동차는 연료를 직접 사용하는 방식과 다른 구조를 가지고 있는데, 공급 받는 전기는 어떤 과정을 거쳐 차량을 움직이는 힘으로 바꿀 수 있는지 의견 부탁드립니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
전동차는 외부에서 공급받은 전기를 모터가 회전력으로 바꿔주면서 바퀴를 움직이는 방식입니다.
보통은 전차선이나 제3궤조에서 전기를 받아 차량 내부의 변환 장치와 제어 장치를 거친 후, 이 전기는 바로 모터로 들어가는 것이 아닌 전압과 주파수, 전류를 조절해 모터가 원하는 힘을 내도록 바뀌게 됩니다.
인버터는 이 과정에서 모터 회전 속도와 토크를 세밀하게 조절하는 핵심적인 장치로 볼 수 있는데, 모터 안에서는 전류가 자기장을 만들어내고, 그 자기장과 회전자 사이의 힘으로 회전 운동이 생기는 것입니다. 이 회전력이 감속기나 구동축을 통해 바퀴로 전달되면서 비로소 전동차가 앞으로 움직이는 것입니다.
전동차는 전기를 단순하게 쓰는 것이 아닌 전력변환 장치와 모터를 통해 전기에너지를 기계적인 회전력으로 바꾸는 장치로 보시면 되겠습니다.
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
전동차는 외부 전차선이나 제3 궤조에서 전압을 받아서 차량 내부에 변압기나 인버터로 전달합니다. 그렇게 구동에 필요한 전압과 주파수로 먼저 변환을 하죠. 그리고 변환된 전력은 바퀴랑 연결된 유도 전동기나 연구 자석 동기 모터로 들어가서 회전하는 자기장을 만듭니다. 그래서 이 힘이 모터의 회전자를 돌려서 강력한 회전력을 만들죠. 또 이 회전력이 감속기를 거쳐서 바퀴로 전달되고 철도 차량을 앞으로 밀어내는 동력이 됩니다. 엔진이나 연소 과정이 없어서 반응이 빠르고 효율이 높은데 제동을 걸 때는 모터를 발전기로 바꿔서 전기를 역으로 만듭니다. 그렇게 재활용까지 가능한 회생 제동까지 하는겁니다.
안녕하세요. 고온다습님 장철연 전문가입니다.
전동차는 연료를 태워 피스톤을 움직이는 방식이 아니라 전기를 곧바로 회전력으로 바꾸는 구조를 사용합니다. 발전소에서 생산된 전력은 전차선이나 제3궤조를 통해 차량으로 공급됩니다. 차량 내부 제어장치는 공급된 전력을 모터에 적합한 형태로 변환합니다. 이후 모터 내부 코일에 전류가 흐르면서 강한 자기장이 만들어지고 이 자기장이 회전자를 끌어당기거나 밀어내며 회전 운동이 발생합니다. 결국 전기 에너지가 기계적 회전력으로 변환되며 바퀴를 굴리는 힘이 만들어집니다.
핵심 은 인버터입니다. 철도 차량용 모터는 일반적으로 교류 전원을 사용하므로 인버터가 전압과 주파수를 정밀하게 조절합니다. 출발 시에는 강한 토크를 발생시켜 열차를 움직이고 속도가 올라가면 회전수를 높여 가속합니다. 운전실 마스터 컨트롤러 조작에 따라 인버터가 전류를 미세하게 제어하므로 출발과 정지가 매우 부드럽게 이루어집니다. 내연기관 차량처럼 다단 변속기를 사용하는 경우가 적은 이유도 전기모터가 넓은 회전 영역에서 효율적으로 힘을 낼 수 있기 때문입니다.
감속 과정에서 전동차가 제동할 때 모터는 반대로 발전기 역할을 수행합니다. 바퀴 회전 에너지가 전기로 바뀌며 회수된 전력은 전차선으로 되돌아가거나 저장 장치에 축적됩니다. 이를 회생제동이라고 부릅니다. 디젤기관차나 자동차 브레이크가 운동 에너지를 대부분 열로 버리는 것과 비교하면 훨씬 경제적입니다. 철도가 대량 수송 수단 가운데 에너지 효율이 높은 이유 역시 이러한 전기 구동 기술과 에너지 회수 기능 덕분이라고 볼 수 있습니다.
아는 한도에서 제 개인의견을 포함한 내용이니 참고해주시길 바랍니다
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
전동차는 외부에서 공급받은 전기를 전동기에 전달하고 전동기는 전기에너지를 회전하는 기계적 에너지로 변환해 바퀴를 움직입니다 전력변화장치는 전압과 전류를 제어하여 주행 속도와 가속력을 조절하며 감속 시에는 일부 운동에너지를 전기로 바꾸어 다시 회수하기도 합니다 이처럼 전동차는 연료를 직접 태우지 않고 전기를 동력으로 변화해 주행하는 방식을 사용하고 있습니다