Kontroléry, odpory

Kontrolér, typy kontrolérů

Rozlišují se dva typy kontrolérů: hlavní kontrolér a řídicí kontrolér. Kontroléry jsou záležitostí vozidel výhradně elektrické trakce. Kontrolér se vždy spojuje s odporovou regulací výkonu. Tento způsob se dnes již nepoužívá, neboť byl nahrazen efektivnějšími zařízeními na bázi polovodičů. Hlavní kontrolér je rozměrný elektrický stroj, dlouhý od cca 2 m u lokomotiv 141 až cca 4 m u řady 150/151, který je vpodstatě složitým spínačem. Jeho účelem je regulovat trakční proud spínáním různých obvodů. Pořadí spínání těchto obvodů je dáno konstrukcí stroje a není možné je měnit. Hlavní kontrolér vyřazuje rozjezdové odporníky, řadí motorové skupiny sériově a paralelně a zapojuje šuntovací odpory. Impulzy ke každé změně v obvodu, kterou má hlavní kontrolér provést (tj. jízdní stupně), zadává strojvedoucí pootočením nebo posunutím řídicího kontroléru. Hlavní kontrolér je umístěn ve strojovně lokomotivy a poněvadž pracuje se "smrtelnými" - velmi vysokými proudy, je umístěn ve vysokonapěťové kobce a chráněn blokovanými sítěmi. Řídicí kontrolér je stroj umístěný na stanovišti lokomotivy, ovládaný pákou ("rajčákem") nebo volantem. Řídicí kontrolér má na starosti zprostředkování kontaktu strojvedoucího a hlavního kontroléru. Tento způsob se nazývá nepřímé řízení a zaveden byl právě z důvodu minimalizace rizik potenciálně hrozících při řízení přímo hlavního vysokonapěťového kontroléru. Pokud je kontrolér zmiňován v souvislosti s vozidly dieselové trakce, vždy se jedná pouze o páku nebo volant pro řazení otáčkových stupňů.

Konstrukce kontroléru

Existují dva hlavní typy hlavních kontrolérů: kontroléry se společným servomotorickým pohonem a kontroléry s individuálně spínanými stykači.

Hlavní kontrolér se společným pohonem

Hlavní kontrolér se společným pohonem je tvořen pneumatickým pístovým servomotorem, který je spojen s převodovkou. Tam se upraví převodový poměr (zvětší se počet otáček výstupního hřídele oproti otáčce vstupního hřídele). Z převodovky vychází hřídel, který umožňuje spínání a rozepínání stykačů. Každý stykač je spínán pružinou, rozepnutí obstarává vačkový kotouč, přimontovaný ke hřídeli kontroléru. Po rozepnutí stykače ale vzniká elektrický oblouk. Proto mají stykače zhášecí komory, ve kterých se budí pomocné magnetické pole, které způsobí vyfouknutí elektrického oblouku mezi azbestové desky, kde oblouk dohoří bez rizika. Právě tyto vertikálně kladené azbestové desky, oddělující zhášecí komory, jsou charakteristickým znakem hlavního kontroléru. Za chodu se kontrolér hlasitě projevuje cvakáním, způsobeným spínáním stykačů a syčením pneumatického pohonu. Podle těchto zvuků spolehlivě poznáte odporovou lokomotivu, nestojíte-li moc daleko. Kontrolér se společným motorem je použit ve starších odporových lokomotivách řad 121, 140, 141, 181 a dalších odvozených typů. Nachází se i v jednotkách řady 451 a 452.

Kontrolér s individuálním spínáním stykačů

Kontrolér s individuálním spínáním stykačů pracuje na stejném principu jako servomotorický hlavní kontrolér, s tím rozdílem, že kontrolér s individálními stykači postrádá pneumatický motor s převodovkou a hřídel pro pohon stykačů. U tohoto typu kontroléru jsou stykače spínány individuálně - elektropneumaticky. Tento způsob je použit u novějších elektrických odporových lokomotiv řad 150, 350, 372 a modernizovaných typů 151 a 371.

Rozjezdové odpory

Jak již bylo řečeno, kontroléry mimo jiné také vyřazují rozjezdové odpory. Jedná se o mohutné součástky, kladoucí značný odpor a snižující tak vstupní proud do elektrických zařízení řazených za odpory. Tyto odporníky jsou obvykle z litiny, u novějších lokomotiv z fechralu. Při zatížení odporníků vzniká Jouleovo teplo, z kteréhož důvodu je nutné odporníky intenzivně chladit (vzduchem). Odporníky se zpravidla nacházejí na střeše lokomotivy.

Litinové odporníky

Litinové odporníky mohou být jen krátce zatíženy (řádově několik sekund), jinak by mohlo dojít k jejich roztavení, případně vzniku požáru. Pro strojvedoucího to znamená, že nesmí setrvat na stejném odporovém stupni déle, než je povolená hodnota. Strojvedoucí je také na jízdu na odporových stupních upozorněn kontrolní svítilnou. Litinové odporníky jsou použity na lokomotivách první generace řad 121 až 124, 140, 141, 181 až 183.

Fechralové odporníky

Fechralové odporníky jsou zhotoveny ze speciální slitiny železa, chromu a hliníku (FErrum, CHromium, ALuminium). Vyznačují se neomezeně dlouhou dobou jízdy na stejných odporových stupních. Motory chladicích ventilátorů jsou napájeny úbytkem napětí na odporech. Tímto novějším systémem disponují modernější odporníkové lokomotivy řad 110, 113, 150, 350, 372 a řady vzniklé modernizací těchto lokomotiv (151, 371).

Šuntovací odpory (bočníky)

Šuntovací odpory jsou odpory připojené paralelně k vinutí hlavních pólů trakčních elektromotorů. Zeslabují buzení (magnetické pole) trakčních motorů a zvyšují kotevní proud a tím i otáčky motoru, čímž dochází k růstu rychlosti lokomotivy.

Jízdní stupně

Jízdní stupně začínaji stupněm 0, následuje mezistupeň X. Motory jsou nyní zapojeny sériově. Konečně následuje první odporový stupeň - 1, který vyřadí první část rozjezdového odporu, aktivuje silový obvod trakčních elektromotorů a lokomotiva se dá do pohybu. Následují další stupně pro postupné zkracování rozjezdového odporníku, až dojde k vyřazení celého odporu a lokomotiva je "čistě" napájena - na každém motoru je napětí 750 V (3000/4). Protože rychlost lokomotivy se nyní pohybuje stále poměrně nízko, je nutné postupně zařadit šuntovací stupně neboli stupně se zeslabeným buzením. Rychlost lokomotivy nyní dosahuje přibližně poloviny maximální rychlosti stroje. Pro další zvýšení rychlosti musí kontrolér změnit zapojení trakčních motorů ze sériového na sérioparalelní. To nelze realizovat najednou, a proto za posledním šuntovacím sériovým stupněm následují stupně pro můstkový přechod ze série na sérioparalel. Po dokončení přechodu jsou motory zapojeny sérioparalelně. Napětí na každém motoru je 1 500 V (3000/2). Následně přicházejí na řadu stupně pro vyřazování odporníků na sérioparalelním zapojení motorů. Po posledním odporovém stupni na sérioparalelu následují šuntovací sérioparalelní stupně, pracující stejně jako šunty při sériovém zapojení. Po zařazení posledního šuntovacího stupně na sérioparalelu jede lokomotiva nejvyšší možnou rychlostí.

Řazení jízdních stupňů

Jak již bylo řečeno, jízdní stupně strojvedoucí řadí pootočením volantu řídicího kontroléru nebo posunutím páky řídicího kontroléru. Použití volantu umožňuje snadné odstupňování i velkého počtu jízdních stupňů při necelé jedné otáčce volantu, problém však nastává u pákových řídicích kontrolérů s kratší dráhou posuvu. Proto mají odporové lokomotivy s pákovými kontroléry (např. řady 150, 350) vyřešeno zadávání jízdních stupňů poněkud odlišně, tj. s využitím směrového i jízdního kontroléru s několika aretovanými i nearetovanými polohami. Bližší popis viz sekce Jak se řídí lokomotiva -> řízení odporníkové lokomotivy.

Přepojovače

Přepojovače jízda-brzda

Přepojovače jízda-brzda slouží k přestavování trakčního obvodu lokomotivy z jízdního režimu do režimu elektrodynamického brzdění a naopak. Zpravidla má každá motorová skupina svůj přepojovač. Přepojovače jsou ovládány pneumaticky pomocí elektropneumatických ventilů, ovládajících čepele, zapadající do příslušných kontaktů.

Měniče směru

Aby bylo možné měnit směr jízdy elektrické lokomotivy, musí se použít měnič směru. Změna směru otáčení elektromotorů (a tím i změna směru jízdy) se realizuje změnou polarity napětí na hlavních pólech trakčních motorů. Měnič směru je ovládán dálkově ze stanoviště strojvedoucího tzv. směrovým kontrolérem (voličem směru), řešeným jako otočná či posuvná páka.