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3−5 制御器・応加重装置

地下鉄車両はもちろん間接式である。高電圧が流れる大掛かりな主制御器を制御器専用の電動機の力で動かし、その電動機を動かすのが主幹制御器(マスコン)である。

また、電流・電圧制御には抵抗器を用いている。抵抗制御の欠点は放熱することで、特に地下鉄には問題が大きい。300形などが“電熱器を乗せて走る”と言われるのはこのためである。

でも、直並列・弱め界磁併用形により、単純な抵抗制御に比べて放熱量、延いては電気の無駄をなくしている。この方式は比較的古くからあり、300形でも当然採用された。ただ、直列8段、並列5段、弱め界磁5段の合計18段。従来の制御9段、弱め界磁1段に比べて多くなっている。しかし、現在から言えば粗い方である。

主電動機は、2個の永久直列としてあるが、2個ずつを直列、並列に切り替える、つまりつなぎかたを変えることにより電圧調節を可能とし、抵抗を少なくすることが出来る。仕組みは、始動時は直列回路で、最大抵抗から段々抵抗量を少なくする。抵抗量が少なくなったら、今度は並列に切り替え(ブリッジ渡り)、また最大抵抗から段々抵抗量を少なくする。

更に並列で抵抗量が少なくなると、弱め界磁に入る。弱め界磁は、電動機と並列に抵抗を起き、電動機にかかる電流を小さくする(誘導分路式)ことから、高速時の回転性能を良くしている。これは、なお、弱め界磁は50%まで活用している。

また、乗客人員に応じて電流の流す量を変化させ、常に3.2km/h/Sの加速度を得られるようにしている。乗客人員の検地は台車のバネを用い、扉が閉まった直後に検地を行なう。(応荷重装置)


ただ、当初は単純にこうしたので、始動、ブリッジ渡り、ノッチオフの時に急激な電流変化が起こり、その結果、衝撃が走るようになった。

その対策として、ブリッジ渡り時には1ステップ追加、ノッチオフ時には限時継電器を用い、電流の変化を緩やかにし、衝撃をなくした。

また、ノッチオフ時には、「スポッチング回路」で制動がすぐに行なえる状態にしておく。スポッチング回路は、弱め磁界ノッチに、速度に応じた位置で小電流を流すようになっている。

主制御器は電空単位スイッチと電空カムを使っている。従来車は電空または電動のカム軸式であった。構造は比較的簡単である。その後、日比谷線3000系が力行77段、制動67段、東西線5000系が力行51段、制動41段と多くなり、加減速の乗り心地は良くなったが、構造が余りにも複雑になり、保守が難しくなった。

抵抗器は、従来の鋳鉄製のグリッド式から、軽量で耐久性のある軽合金リボン式とした。ただし、リボン式は碍子に巻きつけるのに技術を要する。

抵抗器(左)
抵抗器(左側)
左3つが起動用、右1つが制動用
抵抗器(右)
抵抗器(右側)
右2つが起動用、左1つが制動用

300,400,500形の主幹制御器にはデッドマン装置が付いている。力行させる際、常に意識してハンドルを押さえつけていなければならず、手が放れると、ノッチが解かれるのはもちろん、非常ブレーキもかかる仕組みである。

だが、当初は停車中でも手を放すと非常ブレーキがかかってしまい、また常にマスコンハンドルを強く押し続けないと運転が出来ず(ちょっとでも力が弱まると非常ブレーキが掛かる)、運転手の肩がこると言う話も聞かれた。


2000形も制御方式は直並列弱め磁界併用であるが、電気制動や応荷重装置はない。制御器は300系と同じく電空単位スイッチと電空カム、弱め磁界も誘導分路式である。また、主幹制御器にはデッドマン装置はない。

100形も直並列弱め磁界併用式で、制御器は電動カム軸式、弱め磁界はタップ式である。主幹制御器にはデッドマン装置があるが、ハンドルの先端がボタンになっているのが300系と違う。

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