ノート:定加速度領域

電流を徐々に上げる？

立項お疲れ様です。

さて、定加速度領域では電圧と電流を徐々に上げて加速する旨が書かれていますが、ごく低速の起動時を除き、電流はほぼ一定に制御されるのではありませんか？電流が一定だからこそ、一定のトルク、すなわち一定の加速度が得られると解釈していたのですが、いかがでしょうか。勝手に修正しようかと思いましたが、出典が付いている記述でありましたので、こちらで確認を取らせていただきます。--ikaxer 2009年6月16日 (火) 06:17 (UTC)

丁度その出典の記載を開けていた所です（笑）。実は出典の「全国鉄道事情大研究」東京都心部編の用語解説(p318)にこう書かれていたので一部を抜粋して置きます。

「（前略）電車などでははじめから高回転させると空転してしまう。そこで徐々に電流、電圧を上げていって加速する。（後略）」とありました。よってその様に記述しましたが、どうやら誤解を与える表現だったみたいですね…。「徐々に」を取って置きます。--目蒲東急之介 2009年6月16日 (火) 06:24 (UTC)

回答ありがとうございます。

さて、修正をいただいたようですが、『徐々に電圧を上げる』のは問題ありませんし、それは残すべきでしょう。一般に電気車では、加速度を一定に保つために電流を一定としますが、速度が上がると電流が流れにくくなるために、速度に応じて電圧を上げていくわけですよね。このあたりは電気車の制御に関するツボの部分ですから、きちんと書いた方がよいと思います。

ところで、川島さんの著作を工学分野にそのまま適用するというのは、少々疑問が残るところではあります。--ikaxer 2009年6月16日 (火) 06:34 (UTC)

「電流」のみ取る様に再度修正しました。もしかしたら川島氏の記述が何らかの理由でミスとなっていただけかも知れませんね。他の出典が他者様等によって見つかる可能性もありますが…。--目蒲東急之介 2009年6月16日 (火) 06:38 (UTC)

（インデント戻します）申し訳ないですが、弱め界磁のくだりも少々怪しげな感じがしますし、全般にあやふやな感じが否めませんので、正確性は加筆が進むまで残して置いてください。いま手元に出典がありませんので、勝手な加筆は避けますが、

• 電動機の特性
• 定加速（定トルク）域 - 定出力域 - 特性域 の明確な区分
• 定出力域は、直巻電動機の弱め界磁制御だけではなく、誘導電動機のすべり周波数制御もあり。

などを明確にするとよいと思います。--ikaxer 2009年6月16日 (火) 06:50 (UTC)

ありがとうございます。他に出典が見つかれば当方でも加筆出来るでしょうが、現段階ではここまでの出典しか持ってませんのでこの程度の記述にしております。弱め界磁の件も「弱界磁制御」と言う説明で上記出典のp318にありました。--目蒲東急之介 2009年6月16日 (火) 06:52 (UTC)

鉄道工学系の話を鉄道工学には初心者のような川島さんの考えを元に書かれるのは少し危険かも知れません。今、鉄道ダイヤ情報でも構造や動作原理についての連載もありますし、過去には鉄道ジャーナルなどでも解説がありましたので、そういう動作原理面を見て、その上で書かれる方が良いと思います。ちなみにダイヤ情報の連載（「電車基礎講座」）は今も続いていて知ってるつもりから確かな知識へというサブタイトルがつけられています。

たぶん、川島さんの鉄道工学でのレベルは知ってるつもり程度じゃないかと感じます。

そういう、今、趣味誌で語られてる基礎講習を見た後に、できれば鉄道工学書なども読めば更に理解は深まると思いますね。交友社の直流用新形電車教本なんかはお薦めですが、電動機の動作にかかわる話ですから、単に電気関係の書籍でも良いかもしれません。

ちなみに、なぜ定加速を実現できるのかと言う話は少なくとも入れていないといけないと思います。抵抗制御や電機子チョッパ・VVVFなどでは方法が違うと思いますが、メリットデメリットなども説明できたら面白いんじゃないでしょうか？

それと、厳密に言うと抵抗制御(界磁チョッパ含む)は定加速ではありません。そのためできるだけ一定にするために抵抗を細かくする(バーニア制御)などの方法もとられたりしています。関連する項目としては制御方法なんかも必要な気もしますね。

まぁ抵抗制御が厳密に言うと定加速では無いとしても、そのバラツキの時間というのは何秒かで上下しますので(電車に乗ってグイグイグイと引っ張られる感覚のグイっとなってるときに回転力が大きくなり、すぐに弱まり、また大きくなる)見かけ上は一定と称しても何の問題もないわけですが、こういう鉄道工学系の記述をする以上、そのあたりも踏まえた上で書いてもらいたいと思います。--永尾信幸 2009年6月19日 (金) 15:07 (UTC)

『ダイヤ情報』の連載記事は第2回に抵抗制御の話が書かれていますが、この記事では103系を例に弱め界磁段終段まで「一定加速度」と書かれています。通常は弱め界磁領域=定出力域なので、一定加速度にはならないと思いますが、103系が何か特別なことをしているのか、ダイヤ情報の筆者の勘違いか気になるところです。--rs1421 2009年6月19日 (金) 15:29 (UTC)

アドバイスありがとうございます。通常の雑誌でも連載されているのですね。後日図書館でそう言った雑誌を閲覧させて頂こうと考えています。参考文献のご提示に感謝します。--目蒲東急之介 2009年6月19日 (金) 22:00 (UTC)

＞なぜ定加速を実現できるのかと言う話は少なくとも入れていないといけないと思います。

なぜ実現できるかではなくて、まず定加速にする必要があって、逆に条件を合わせてるんじゃないでしょうか？電流の制限と粘着限界による制限がある中で、電動機の性能を最大限に生かすには定加速にするのがもっとも効率がよいわけで、そのために『電流を一定に保ちながら、電圧を制御している』というのが基本でしょう。その点においてはインバータも抵抗制御も変わりありません。

＞段階制御とバーニヤ制御

個人的にはあまりそれを前面に押し出さない方がいいと思うんですが、どうですかねぇ。巨視的に一定に制御することが基本ですから。抵抗制御のほかに、タップ制御でも段階制御になりますが、これをそれぞれ説明すると記事が重くなりそうです。直流電動機にはこのほかチョッパ制御やレオナード制御もありますし、これに界磁チョッパに使われる複巻の話をしようとすれば、分巻の話からはじめないといけません。そう考えると、制御方式は個別の記事に任せた方がいいような気がします。最低限、直巻電動機と誘導電動機の特性は書いた方がいいでしょうが、基本はわかりやすい直巻で進め、それに誘導電動機の特性を付け加えるぐらいでおなかいっぱいだと思いますよ。むしろ、定トルク領域に加えて、定出力領域、特性領域について記述を加えた方がいいと思います。--ikaxer 2009年6月19日 (金) 16:20 (UTC)

記事の構成を考えてみました。

描いているイメージとしては

• 概要
• 電動機の特性
  • 鉄道車両に用いられる電動機 - 直巻・複巻・三相誘導・同期
  • 直巻の特性を例に回転数と電流・トルクの関係。グラフで示す
  • 電動機の制御 - 電圧制御・界磁制御・すべり制御
• 定トルク制御
  • 電圧を変えた場合の特性と速度制御。グラフで示す。
  • 誘導電動機のVVVF制御
  • 段階制御と無段階制御
• 定出力制御
  • 速度・電流・電圧・磁束・トルク・出力の関係
  • 界磁の制御（直巻・複巻）
  • すべり周波数による制御（誘導）
• 特性領域
  • 速度・電流・電圧・磁束・トルク・出力の関係
• 各種制御方式の概説

こんな感じですかねぇ。なんとか段階制御の部分はさらりとでも組みこめそうです。ただし、いかんせん話がややこしいですし、流れるように読める記事にするのは大変そうです。

＞rs1421さん

それおかしな話ですね。弱め界磁では電流が一定になるものの、電圧は上がらず磁束も小さくしますので、トルクは絶対下がっていくはずなんですが、端子電圧を上げながら弱め界磁とか？この場合でも、界磁を弱めればトルクは下がりますよね。--ikaxer 2009年6月19日 (金) 16:47 (UTC)

ikaxerさんの書かれた定加速にするのが効率良いという話は入れたいですね。他の制御方式云々は鉄道車両の制御方式なんてカテゴリがちゃんと下にリンク先でありましたね失礼しました。

あと、エレベーターの制御で確か曽根教授が引き合いに出してきたことがあったかと思うのですが(縦と横じゃ違うやろとも思いますが)、ジャーク制御って言うんでしたっけ？これって、電車でも定加速度領域にあっても、弱め界磁起動で引き出し時の衝動を和らげたりする制御(制御段数の少ない旧形国電とかで確かやってましたが)というのにも似てるのですが、ある程度関連するようには思うんですよね。

電動機の性能を活かすための定加速と、乗客の乗り心地改善の為のジャーク制御は、起動時は同じ領域内の話なので。でもこれはむしろ起動加速度とかの記事に適してましょうかねぇ？？

ま、私としては何キロまで一定で走れるという事よりも「なんでそうなってるのか？」「なんでそれが必要なのか？」を聞きたいというのがありますね。(そこから制御方法などに誘導リンクがあればと思いますが)

ただ、書かれた定出力や特性領域については、タイトルと離れてしまう部分だと思うので、そこは単に別記事で良いのじゃないでしょうか？私が書いた制御方法というのは「定加速にするために必要な技術」なのに対して、加速力特性の要素である残り二つについては直接的には定加速には関係ないので。

むしろ、そういう加速制御に関しては抵抗制御もVVVFなども一緒に「定加速・定出力・特性の3段階で説明される事が多い」わけですから、それらを一緒に説明する場所を別に設けるってのは全く異論は無いですし見てみたいです。

あと、かなり飛躍した話ですが、実はディーゼル機関の回転力はほぼ一定なのですが、実際にはそれじゃ運転が困難なので、変速機を用いて制御するわけですが、この変速機制御もモーターの加速力特性みたいに3段階に分かれているようです。気動車の特性は急激に引張力が落ちる起動部分と、少し引張力の落ち方が減ってくる部分、そして直結部分になってるようで、直結部分は引張力一定、まぁ電車で言う所の定加速ですが、だいたい速度がかなり上がってからになりますから、引張力が一定であっても実際の加速度は落ちるでしょうけど、そういう加速特性なども含めて説明できるようなのがあれば面白いかも知れませんね。蒸気機関車もボイラ引張力が電車で言うところの特性領域になるようで、電車のように引張力がほぼ一定な「粘着引張力」や「シリンダ引張力」と交差しています。どちらの制約を受けるかは条件で変わるようですが、速度－引張力曲線を見てると、電車のそれに結構似ていたりします。この辺も踏まえて「加速制御」のような記事があればなんか面白そうかなぁ。ちょい飛躍しちゃいましたが。

>rs1421さん 今見てみました。確かにそう書いてありますね。前後の説明を合わせてみると勘違いなんでしょうけど、内容を理解しているけど書き間違えたという感じでしょうね。いずれにしても、あのような連載が増えてくれたらありがたいんですけどねぇ。--永尾信幸 2009年6月19日 (金) 17:34 (UTC)

ikaxerさん、構成を考えていただきありがとうございます。細かい事はわかりませんが、これって定加速度領域の記事じゃなく、別記事にって事で良いんですよね？--永尾信幸 2009年6月19日 (金) 17:39 (UTC)

（インデント戻します） ＞書かれた定出力や特性領域については、タイトルと離れてしまう部分だと思うので、そこは単に別記事で良いのじゃないでしょうか？

定出力はともかく、特性領域は単独記事にならないでしょう（笑）。クルマで言えば、ギアをトップに入れ、ひたすらアクセルをベタ踏みして、最高速を目指しているだけの状態ですから。

私は定出力・特性域も含んだ記事にして、ゆくゆくは電気車の速度制御あたりに改名しようかと考えています。現状でも弱め界磁に触れていますが、これは自然な流れで、端子電圧がいっぱいになったら次はどうするの？となるでしょう。速度ゼロから最高速に至るまで、どんなふうに制御されているのか、まずはここをきちんと書いてしまいたいところです。

＞ま、私としては何キロまで一定で走れるという事よりも「なんでそうなってるのか？」「なんでそれが必要なのか？」を聞きたいというのがありますね。

先のレスにも書きましたが、『なんでそれが必要なのか』は、電流に対する制限であったり、粘着特性による制限であったりするわけです。電動機の速度・トルク曲線は、裸特性で右肩下がりですから、上限を超えているところは抑えなければならない、そこが定トルク領域生まれる所以なわけですよね。当然、そういうアプローチは考えていまして、まず電動機の特性を最初に持ってきているのは、そのためです。

『なんでそうなっているのか』のは、これも前のレスで書いたんですが、必要だからそうしているんですよね。現在は大半が自動化されていますが、もともとは粘着力や電流をオーバーないように、機関士が手動でノッチアップしていたわけです。引張力が粘着力を越えないように機関士が手動制御していたのは蒸気機関車も同じでしょう。

＞飛躍の話

永尾さんが提示しているディーゼル機関の特性や、蒸気機関車のシリンダ引張力・ボイラ引張力は、石井幸孝さんの入門鉄道車両に書かれている内容とお察しします。この書籍も持っていますので当然参考にはしますが、ディーゼルや蒸気機関では、また特性がかなり違います。60ページあたり（笑）を見ていただければ、同列に扱うのは難しいことがおわかりかと思いますよ。--ikaxer 2009年6月20日 (土) 02:54 (UTC)

とりあえず「何の為に必要か知りたい」というのは、現状のこの定加速度領域という記事にまだ書かれていないから、ikaxerさんが書いてくれた理由を追加したらどうでしょうと言う意味合いですよ。私はここで聞かせてもらいましたが、本文を見に来た方にはまだ知らされてませんから。

で、飛躍に関しては、国鉄の運転理論という教科書の1970年頃のと1984年頃のを参考にしました。1970年の教科書には蒸気機関車やディーゼル車についての理論も書いてありましたが、今は本も分冊になったようで、「電車運転理論」「運転理論(電気機関車)」などは手に入れたのですが、ディーゼル車関係は手に入れれてないです。ですので、少し古い国鉄の教科書を参考にしつつ、ディーゼル車やディーゼル機関車については、鉄道学園のDD13やDD51の教科書、またキハ○○の説明書などが手元にあるので、そのあたりで関連しそうな部分を見てみました。確かに「入門鉄道車両」にも記述がありましたね。今、確認しました。蒸気機関車のところは教科書の記述とは少しだけ違っていますが、まぁおおむねそういう感じですね。

でね、私が別記事と書いたのは、特性領域だけとか記事を区分けにするのではなく、これらをまとめて電気鉄道の加速制御(空リンクの方が意思が伝わりやすそうなので、タイトルは適当です)というような記事にできるのではないかと思ったからで、その意味ではikaxerさんが書かれたゆくゆくは電気車の速度制御あたりに改名しようかと考えていますという事について問い合わせた内容だと理解していただければと思います。

で、飛躍の部分は更に範囲を広めて鉄道車両の加速制御や減速も含め鉄道車両の速度制御という記事にできるのではと思ったからです。

モーターの定加速領域にしても、弱め界磁制御にしても、加速するための制御なわけですが、これは何も電車や電気機関車などのモーターを使ったものだけの話ではないという事から、当初モーターの部分だけで形を作ったら、その後は他の動力源による加速制御も含めて記事にできるのでは？と思ったわけです。

で、ある意味、それって動き始めるものなら何でも適応できるわけですから、じゃぁ車はどうなのか、船はどうなのか、飛行機は、エレベーターはどうか、なんてのにも更に発展できるなぁって今思いましたが。この場合は単なる加速制御や速度制御なんでしょうけど。

まぁ、そんな意味合いで、飛躍の部分はおいといて、現状のこの記事を定加速度領域とは直接関係ない他の領域の説明もここでやって膨らませるのか、別にきちんと名前と内容が合致した記事を立ち上げるのか？という事を伺ったと言う事です。--永尾信幸 2009年6月20日 (土) 09:48 (UTC)

大意は理解した上でお返事します。

まず、本文ですが、定義から誤っているような気がしてますので、全面書き換えになるのかなというのが、正直なところです。

電動機と熱機関の特性は相当に違うんですよね。電動機は比較的素直なんですね。効率が比較的高く安定していて、だからこそ定トルク制御なんてこともできるわけです。もっとも素直とはいえ、これをきちんと説明するのは骨の折れる仕事です。そういう意味であまり手を広げるのは芳しくないと思っているわけです。

ただ、飛躍ではないですが、アプローチとして冒頭で他分野に軽く振れ、なぜ直巻が主流であったのか、などは触れようかと思っています。整流子電動機一つ取っても、産業用に使われる分巻や他励は特性が異なっていますが、他の電動機と特性上何が違うのか、誘導電動機はなぜ最近まで使われなかったのか、あと今後の展望として同期電動機にも軽く触れようかとは思っています。

いずれにしても、これを書き直すのはすごい手間がかかりそうです。図解も必要でしょうしね。数式をどの程度入れるかも頭の痛いところです。--ikaxer 2009年6月20日 (土) 10:27 (UTC)

こんなものを書き始めました。ご意見等ありましたら、よろしくお願いします。--ikaxer 2009年6月24日 (水) 16:55 (UTC)

今から冷静に考えたらですが、この文章を起動加速度で記述した方が良かったかも知れないですね…。少し反省していますが…。それはそうと、残すにしても全面書き換えとなれば改題と言う事になるのでしょうか?尚当方は全面書き換え及び削除依頼提出自体に異論はありません。--目蒲東急之介 2009年6月30日 (火) 08:43 (UTC)

別に削除依頼まで出さなくてもいいんじゃないですか？

いま、サブページで加筆してますが、なかなかテーマが大きくて、サブスタブから脱却できません。もうちょっと加筆したら、本記事に移します。--ikaxer 2009年6月30日 (火) 15:41 (UTC)

電気車の速度制御を立ち上げました。ここで書いてあることも、ほぼ網羅できていると思いましたので、リダイレクトに変更しました。--ikaxer 2009年7月8日 (水) 16:46 (UTC)

ありがとうございました。立ち上げに感謝すると共に皆様のアドバイスに深く感謝します。--目蒲東急之介 2009年7月12日 (日) 05:58 (UTC)