Page 34 - 捷運技術 第35期

26 何宗軒 田榮生 黃智強 蔡玉麟 電聯車電氣設備

一、前言

台北捷運系統高運量電聯車包括淡水、新店、南港、中和、土城、新莊及蘆洲線等，中
運量系統包括木柵及內湖線等。本文之內容以高運量電聯車為主，輔以中運量必要之說明。
電聯車其電力來源係由第三軌，集電靴集取電力饋入電聯車，以供電聯車主要電力系統及輔
助電力系統等各項電氣設備用電需求。本文即針對「電聯車電氣設備」之相關重要議題逐一
說明。

二、推進系統（Propulsion System）

電聯車基本電力流程為捷運系統第三軌提供 750V 直流電，經集電靴（Collector Shoe）
進入電聯車之閘刀開關（Knife Switch）分成兩路，一至推進設備，另一至輔助電力設備
（Auxiliaries）。集電靴係裝置在電聯車轉向架兩側，藉與供電軌接觸而集取電能以供電聯車
使用。閘刀開關主要用於維修時之主電源開關，以手動操作控制。主電源電路經斷路器提供
過載及欠載保護，經反應器（Reactor）將供應電源濾波以減少電磁干擾雜訊及消除系統本身
所產生的諧波，然後饋入換流器，而換流器將直流電轉換成交流電以供應交流馬達；每一動
力車各有兩套各自獨立之變頻變壓（VVVF）換流器，每個換流器控制供應兩個交流馬達。
而因應科技技術之進步，電聯車推進系統之設計亦逐步改善與精進，以下即針對推進系統相
關議題提出說明。

(一) 牽引馬達（如圖1）之沿革
本局最早規劃之中運量木柵線 Matra 車輛，每車之推進系統有兩個直流馬達，每個馬達
的電樞都有一支驅動軸連接，做為行駛或煞車力量的傳導，採並激自冷式 H 級絕緣之設計。

爾後包括高運量或中運量之各線電聯車，均採用非同步交流感應電動機為其牽引動力，
其輸入電源為三相平衡電源，馬達定子（Stator）有四組線圈繞組，其作用如同一旋轉變壓器，
在變壓器中，原線圈接上電源，產生交流電流，由於原線圈磁通的極性及大小發生變化，使
副線圈中感應電壓及電流在感應電動機中，產生一無形的旋轉磁場沿空氣隙而轉動，此旋轉
磁場切割轉子銅條，因而在轉子導體內產生電流，同時發生轉矩，使轉子旋轉。旋轉磁場轉
速即為同步轉速（Synchronous Speed），此旋轉磁場感應轉子（Rotor），產生電流，感應轉子
轉矩，使轉子轉動即為轉子轉速。當轉子轉速低於同步轉速，產生正轉矩，即為加速轉矩；
當轉子轉速高於同步轉速，產生負轉矩，即為煞車轉矩，此為電力煞車基本原理。

近年來交流馬達之應用於軌道車輛日漸
普及，幾乎取代直流馬達，本局目前各線電
聯車則均採用非同步交流感應馬達，交流馬
達與直流馬達相較，其主要特性及優點包括
其無需使用整流子（Commutator）與碳刷
（Brushes），因此構造較直流馬達簡單堅固，
且維修保養亦較容易，無碳刷與整流子接
觸，可完全免除整流不良直流馬達之跳火
（Flash Over）現象，系統可靠度相對提高，
且就同一額定馬力而言，交流馬達較直流馬
達為輕，因此可降低車重節省營運成本，另
圖 1 電聯車交流牽引馬達 交流馬達應用於電力煞車時，不受整流電壓