전기공사기사 전기철도용 전기설비 — 흡상변압기와 캔트·열차저항

전철 변압기는 맡은 일이 이름에 드러난다. 흡상변압기는 전차선을 흐르는 큰 전류가 주변 통신선에 전자유도 장해를 일으키는 것을 줄이려고 쓴다. 권선을 전차선 쪽과 궤조 쪽에 1:1로 감아 연결하고, 대지로 새어 나가 흐르는 전류를 흡상선으로 빨아들여 되돌려 보내 장해를 일으키는 자속을 상쇄한다. 교류 전철에서 쓰는 설비이므로 전압 방식과 무관하다는 설명은 틀린다. 전압강하는 단권 변압기, 낙뢰 방지는 피뢰기, 점등은 점등장치가 맡는 일이라 흡상변압기의 목적과 구분한다.

차량의 속도제어는 전원 방식에 따라 갈린다. 교류 전기차는 차상변압기의 탭을 절환해 전동기에 걸리는 전압을 단계적으로 조절하는 탭절환 제어를 쓴다. 저항제어, 직병렬 전압제어, 계자제어는 모두 직류 전기차의 방식이다. 메타다인 제어는 회전증폭기의 하나인 메타다인이 부하가 변해도 출력 전류를 거의 일정하게 유지하는 성질을 이용한 것으로, 직류 정전류 제어법에 해당한다.

선로는 세 요소로 이루어진다. 자갈층인 도상 위에 침목을 놓고 그 위에 레일을 까는 구조이므로 궤도의 3요소는 레일, 침목, 도상이다. 구배는 선로가 오르내리는 경사 조건일 뿐 궤도를 구성하는 부재가 아니다.

열차가 받는 저항은 세 갈래로 나눈다. 정지 상태에서 출발할 때 생기는 출발저항, 달리는 동안 받는 주행저항, 속도를 올릴 때 관성 때문에 생기는 가속저항이다. 주행저항에는 곡선저항, 구배저항, 공기저항, 터널저항이 들어간다. 복선저항이라는 용어는 없으므로 저항의 종류로 섞여 나오면 그것이 답이 된다.

곡선에서는 원심력 때문에 바깥쪽 레일을 안쪽보다 높이는데 이 높이 차가 고도다. 고도는 궤간과 속도의 제곱을 곱한 값을 127과 곡선 반경의 곱으로 나누어 구한다. 궤간을 mm로 넣으면 결과도 mm이고, m로 넣으면 m가 된다. 궤간 1435mm, 시속 100km/h, 반경 1000m이면 약 113mm이고, 궤간 1067mm, 시속 45km/h, 반경 1000m이면 약 17.0mm다. 궤간 1m, 시속 64km/h, 반경 1270m이면 0.0254m, 곧 25.4mm가 된다. 분모의 127은 9.8에 3.6의 제곱을 곱한 값으로, 속도를 km/h 그대로 넣기 위한 상수다.

고도가 정해진 곡선에서 낼 수 있는 최대 속도는 균형 조건으로 구한다. 기본식은 v=√(grh/d)이고, 반경 800m, 고도 20mm, 궤간 1067mm를 단위를 맞추어 대입하면 약 12.12m/s가 된다. 여기에 3.6을 곱해 약 43.64km/h로 바꾼다. 미터 단위로 통일하는 것과 마지막에 시속으로 환산하는 것 두 가지를 빠뜨리면 오답이 된다.