전기자 초퍼제어

부산교통공사 1000호대 전동차	201계 전동차

1. 개요

2. 역사

3. 특징

4. 장단점

4.1. 장점

• 저항제어보다 훨씬 뛰어난 전성비
  전기자 초퍼제어의 가장 큰 장점. 기존의 저항제어 방식은 저항을 통해 전력의 일부를 열에너지로 바꾸어 버리는 상당히 비효율적인 제어 방식이었다. 반면 초퍼제어는 초퍼란 이름 그대로 스위칭을 통해 전류를 잘게 쪼개서 원하는 전압과 전류를 공급해 전기를 더욱 절약할 수 있다.

• 회생 제동의 실현
  중속역에서부터 저속역까지 안정된 회생제동이 가능하며, 소비 전력을 줄일 수 있고, 발전제동용 저항기를 탑재하지 않아도 되므로 차량의 경량화가 가능하다. 회로가 승압 초퍼를 구성하므로 고속에서는 사용이 한정되며, 전류를 줄여 회생전압을 내리든지, 직렬로 저항기를 삽입해 전압 강하를 이용하는 방식이 쓰인다.

• 점착성능의 향상
  저항제어계의 제어 방법과는 달리 스텝이 없는 무단계 제어가 가능해서 점착성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 동일 기동 가속도라면 동력차 비율(MT비)을 낮출 수 있다.

• 보수소요 감소
  반도체 소자를 사용한 제어방식이므로 저항제어에 쓰이는 제어기 등 기계적인 습동부나 접점이 없어 보수작업을 줄일 수 있다.

• 역행시의 에너지 손실 저감
  저항제어는 특히 기동시에 전력손실이 발생하지만, 이 방식에서는 그것을 줄일 수 있다.

4.2. 단점

• 상당히 비싼 가격과 매우 희귀한 부품
  초퍼제어의 가장 큰 단점이자 문제점. 초퍼제어는 반도체를 사용하는 소자이므로 교체하기 위해서는 꽤 비싼 비용을 내야 한다. 그리고 현재 전기자 초퍼제어 대부분의 부품들이 단종되어서 내구연한이 남아 있더라도 VVVF로 교체하거나[2], 조기 퇴역당하기도 한다.

• VVVF의 등장으로 낮은 선택률
  초퍼제어와 저항제어만 있던 시절 초퍼제어는 비싼 가격을 제외하면 1990년대 초반까지는 대부분의 장점을 가지고 있었다.[3] 그러나 VVVF라는 새로운 제어 방식이 인기를 타자 초퍼제어는 바로 퇴물이 되어버렸듯이 버려졌다.

• 직류전동기 사용으로 브러시 정류자 교환 필요
  저항제어와 마찬가지로 직류전동기를 사용하므로 브러시와 정류자 교체가 필요하다.

5. 사용 차량

5.1. 국내

5.1.1. 서울

• 서울교통공사 2000호대 초퍼제어 전동차
• 서울교통공사 3000호대 초퍼제어 전동차
• 서울교통공사 4000호대 초퍼제어 전동차
• 서울교통공사 광폭형 GEC 초퍼제어 전동차

5.1.2. 부산

• 부산교통공사 1000호대 전동차[IGBT]

5.2. 해외

5.2.1. 일본

5.2.2. 일본국유철도(현재의 JR그룹)

• 201계 전동차
• 203계 전동차

5.2.3. 제도고속도교통영단(현재의 도쿄메트로)

• 도쿄메트로 6000계 전동차[IGBT]
• 도쿄메트로 7000계 전동차[IGBT]
• 도쿄메트로 8000계 전동차[IGBT]
• 도쿄메트로 01계 전동차[IGBT]
• 도쿄메트로 02계 전동차[IGBT]
• 도쿄메트로 03계 전동차[IGBT]
• 도쿄메트로 05계 전동차[IGBT]

5.2.4. 도쿄도 교통국(도에이 지하철)

• 도쿄도 교통국 10-000형 전동차
• 도쿄도 교통국 10-300R형 전동차

5.2.5. 나고야시 교통국

• 나고야시 교통국 3000형 전동차
• 나고야시 교통국 5000형 전동차

5.3. 중국

5.3.1. 홍콩

• 홍콩 MTR: MTR 메트로카멜 직류형 전동차

5.4. 싱가포르

5.4.1. SMRT

• 싱가포르 MRT C151형 전동차[IGBT]

5.5. 미국

5.5.1. BART

• BART A 차량[IGBT]
• BART B 차량[IGBT]
• BART C1 차량
• BART C2 차량

5.6. 캐나다

5.6.1. 몬트리올 지하철

• MR-63
• MR-73

6. 관련 문서

• 초퍼제어