抵抗制御

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抵抗制御

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/11/13 04:28 UTC 版)

抵抗制御（ていこうせいぎょ）とは、整流子電動機を抵抗器で電機子電流制限を行うことにより起動する方式である。

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抵抗制御

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/03/25 17:01 UTC 版)

「回生ブレーキ」の記事における「抵抗制御」の解説

抵抗制御は「余分な電力を熱として捨てる」という制御方式で、電気ブレーキが必要な車両では回生ブレーキでは無く、発生電力を抵抗器で消費する発電ブレーキとして、やはり「熱として捨てる」場合が多かった。直並列制御として主電動機を回生時に直列接続すれば架線電圧より高い電圧を確保できるが、これだけでは制動能力が不安定である。界磁調整器を搭載することで、理論上打ち切り速度は高いが安定した回生ブレーキを搭載することは可能である。界磁調整器としては主に磁気増幅器が使用されるが、これは同時に界磁接触器の代わりに界磁率を調整可能（直巻他励界磁制御）なため、制御器の接点数削減にも有効である。発電ブレーキと同様、打ち切り速度は主電動機の歯車比や定格速度によって大きく左右されるが、おおむね40km/h前後と高く、回生効率自体も半導体を使ったものに比べて明確に劣る。ただし、後述の電機子チョッパ制御は大電力用半導体が高額であること、界磁チョッパ制御では過渡特性が鉄道車両にはやや不適な複巻電動機を使用する必要があることから、界磁添加励磁制御が普及するまで使用された。

抵抗制御

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/08/08 21:29 UTC 版)

「直巻整流子電動機」の記事における「抵抗制御」の解説

許容電流内に抑えて起動させるために、電動機の発電電圧と電源電圧との差を抵抗器に負担させる起動法を「抵抗制御」という。 抵抗値の基準は電源電圧から電動機の発電電圧を引いた値（=閉回路電圧）を許容電流で割った値を全抵抗とする、すなわちその抵抗値から電機子抵抗等を引いた値が起動抵抗となり加速とともに次第にゼロになる。起動時の電動機の軸出力は速度×トルク（界磁の磁気飽和によりほぼ電流比例）に比例する。 抵抗器負担分はすべて熱損失となる。 抵抗制御での抵抗損を減らすため、複数の電動機を直列にして起動し、起動抵抗がゼロになると並列につなぎ変えて、抵抗起動を全電圧まで続ける方式を「直並列制御」と呼ぶ。 直列 - 並列切り替え時に抵抗器と電動機がブリッジ回路を構成して遮断電流をゼロにする切り替え方式を「ブリッジ渡り（橋絡渡り）」と呼ぶ。当初、切替時の衝撃を和らげるために電車で多用されたが、間もなく機関車でも、回路切替時の主電動機の負担を低減する目的で搭載するのが一般的になった。

抵抗制御

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/30 14:44 UTC 版)

「電気車の速度制御」の記事における「抵抗制御」の解説

電動機の始動時には始動抵抗を電動機と直列に配置し、過大電流を防ぐことがしばしば行われる。抵抗制御は始動抵抗を段階的に用意し、速度制御に応用したものである。簡便な方法であり、電気車の速度制御として古くから広く用いられている。一方で、抵抗による電流の損失や放熱が避けられないこと、抵抗値を変える際（進段時）に車体全体に衝撃が与える為滑らかな加速ができないことが欠点として挙げられる。

抵抗制御

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/30 14:44 UTC 版)

「電気車の速度制御」の記事における「抵抗制御」の解説

古くから用いられてきた直流電気車の制御は、以下を基本とする。 電化方式直流電化（数百ボルトから数千ボルト） 電動機直巻整流子電動機 定トルク制御抵抗制御・直並列組合せ制御 定出力制御弱め界磁制御 ここで基本となるのは抵抗制御である。直巻整流子電動機は電流が回転速度に反比例することから、停止状態で電源電圧をそのまま作用させると、過大電流が流れ電動機を焼損したり、過大なトルクを発して車輪が空転を起こしてしまう。そこで、右図に示すように抵抗器を電動機と直列に配置して起動する。これによって電流は低く抑えられ、電源電圧は抵抗値に応じて電動機と抵抗器に分配される。起動時では、電動機の抵抗値に相当する逆起電力はほぼゼロであるため、電源電圧の大半は抵抗器に作用する。 やがて回転速度が上がってくると、電動機には印加電圧と逆向きの逆起電力が増加し、これにともなって電流が減少し発生トルクも下がっていく。ここで抵抗器の一部を短絡すると、電動機の印加電圧が上昇するとともに、電流とトルクが回復する。この要領で、回転速度に応じて電流が変化する電動機の特性に合わせ、段階的に抵抗を減らし、電流とトルクをほぼ一定に保つのが抵抗制御である。 抵抗値の切り替えを進段と呼び、機関車では機関士が電流計を見ながら手動で操作し、電車では制御装置が電流値を検出して自動進段する方法が主流である。このときの電流値を限流値という。また、抵抗器は電流を流すと熱を発するため、進段せずに電流を流し続けると過熱して損傷する。したがって、抵抗制御は速度を上げるための過渡的な制御であり、速やかに進段してすべての抵抗を短絡しなければならない。速度制限のある上り勾配など、進段途中の速度を維持したまま力行を行う場合は、運転士のノッチ操作により電源のオン・オフを繰り返す『ノコギリ運転』を行う必要がある。 抵抗制御のひとつの問題として、段階制御であることが挙げられる。抵抗値の進段を行う瞬間に電流値が跳ね上がり、これにともなってトルクが急変する。抵抗制御の電気車が発車してしばらくの間、加速に段階的な衝動を伴うのはこのためである。トルクの急変は乗り心地を損ねるばかりでなく、空転を引き起こす原因ともなることから、進段段数を多くして影響を抑えることが望ましい。図示の事例では4個の抵抗器を順に短絡する5段階の制御を示したが、抵抗値の異なる抵抗器を用意し、これらを組み合わせれば多段階の抵抗値が得られる。たとえば、抵抗値が異なる4組の抵抗器を用意すれば、理論上得られる抵抗値の組み合わせは16通りとなる。しかし、このような方法そのままではスイッチの開閉回数が極端に多くなり、また、各スイッチが電流を遮断する能力を持つ必要があるので、製品寿命の短さや製造費用が嵩むといった課題がある。さらに空転に対して条件の厳しい貨物用の電気機関車などでは、数段階の「副抵抗器」を別途用意し、進段時に小刻みな制御段を挿入して電流の微調整を可能とするものがあり、これを超多段制御、またはノギスの副尺（バーニヤ）に例えてバーニア抵抗制御と呼ぶ。

抵抗制御

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2019/12/13 04:13 UTC 版)

「複巻整流子電動機」の記事における「抵抗制御」の解説

始動時は直巻電動機と同様に始動する。抵抗制御終了後は界磁調整器、他励界磁制御、界磁チョッパ制御などの方式により弱め界磁制御を行う。