電車の制御方式 抵抗制御方式


電車の制御方式の中でも、いちばんメジャーな制御方式。

それが、抵抗制御方式です。

現在はVVVFなどの半導体素子を使った制御方式が主流となっていますが、

まだまだ抵抗制御方式の車両は多いです。

いちばん古くから使われていた制御方式でもあり、

なおかつ、わかりやすい方式でもあります。

さて、電車が走ろうとする時、モーターへはどういう電流を流せばいいでしょうか?

架線から取り入れた電流を、そのままモーターへ流しても、

電車はなかなか動きません。

車でいきなり5速で走ろうとしても無理なのと一緒で、

最初は低い電圧をかけて、ゆっくりと動き出さなければいけないのです。

この辺は、トルクと関係もあるんですが…。

とりあえず、下のモデル図を見てください。



実際はもっと複雑ですが、簡単に説明するためにかなり省略しています。

あと、番号と記号も適当です。

惰行運転に入った時のあの音でも説明したL群から、回路が続いています。

回路には、R1からR4までの抵抗器(電車によって抵抗器の数は違う)が

直列に接続されています。

また、抵抗器群と並列にR1SからR4Sまでのスイッチが接続され、

それらと直列にモーターが接続されています。

とりあえず、運転士がノッチをひとつ進段させると、

抵抗がひとつ短絡される、と言う単純な回路と仮定します。

さて、電車を動かしてみましょう。

前後進ハンドルを前進に入れて、ブレーキを緩解、

マスコンを力行1ノッチに進段。

以前説明したシャ断器が入って、電気が流れてきます。



最初の段階では、全部の抵抗が入った状態になっています。

すると、モーターへ流れる電流値は非常に低く、ゆっくりと回転を始めます。

電車が動き出したら、もっと加速するために、ノッチを進段させます。

2ノッチにすると、R1Sのスイッチが入り、抵抗器R1が短絡されます。



すると、電流は抵抗の少ないR1Sの方を流れるようになり、

モーターへ流れる電流値が高くなります。

すると、モーターは速く回転を始めます。

もっと速く加速するために、今度は3ノッチに進段します。

すると、R2Sのスイッチが入り、抵抗器R2が短絡。



4ノッチにすると、R3Sが入って、R3が短絡。



5ノッチで、R4Sが入って、R4が短絡。



これで、すべての抵抗器が短絡され、モーターへと直接電気が流れるようになりました。

これが、抵抗制御方式の基本的なしくみです。

実際の電車は、さらに別の制御方式も取り入れて加速をしています。

それに関しては、次の項でお話しします。