Lokomotif diesel
Jenis transmisi > Diesel–elektrik > Sistem kendali lokomotif

Sistem kendali lokomotif dirancang sedemikian rupa sehingga daya listrik yang dihasilkan generator utama disesuaikan dengan laju lokomotif. Mengingat karakteristik bawaan motor traksi, serta cara motor dihubungkan ke generator utama, generator akan menghasilkan arus tinggi dan tegangan rendah pada saat lokomotif berjalan lambat, secara bertahap berubah menjadi arus rendah dan tegangan tinggi saat lokomotif mulai berjalan cepat. Oleh karena itu, luaran daya yang dihasilkan lokomotif akan tetap konstan pada kedudukan tuas gas tertentu.
Pada lok jenis lama, governor mesin serta pendampingnya, pengatur beban, memainkan peran penting dalam sistem kendali. Governor memiliki dua masukan eksternal: kecepatan lokomotif yang diminta sesuai dengan pengaturan throttle masinis, serta kecepatan mesin saat ini (umpan balik). Governor memiliki dua keluaran kontrol eksternal: pengaturan injektor yang menentukan laju bahan bakar, serta posisi pengatur arus, yang memengaruhi eksitasi generator utama. Governor juga dilengkapi mekanisme perlindungan melampaui batas kecepatan yang akan segera memutus pasokan bahan bakar ke injektor dan membunyikan alarm di dalam kabin jika mesin lok melampaui RPM yang ditentukan. Tidak semua masukan dan keluaran tersebut mesti listrik.
Saat terjadi perubahan beban tarik, kecepatan putaran mesin berubah. Hal ini dideteksi oleh governor melalui umpan balik kecepatan mesin. Akhirnya, untuk menyesuaikan laju bahan bakar dan posisi pengatur beban tarik sehingga RPM dan torsi mesin (kemudian luaran daya) akan tetap konstan pada kedudukan tuas gas tertentu, tanpa mempedulikan kecepatan jalan sebenarnya.
Dalam desain modern yang diatur menggunakan "komputer traksi", setiap langkah kecepatan mesin ditunjukkan luaran daya yang sesuai, atau "referensi kW", menggunakan perangkat lunak. Komputer membandingkan nilai ini dengan daya keluaran generator utama saat ini, atau "umpan balik kW", yang dihitung dari nilai umpan balik arus motor traksi dan tegangan generator utama. Komputer menyesuaikan nilai umpan balik agar cocok dengan nilai referensi dengan mengendalikan eksitasi generator utama, seperti dijelaskan di atas. Governor masih memiliki kendali atas kecepatan mesin, tetapi pengatur beban tidak lagi memainkan peran utama. Namun, keberadaan pengatur beban tetap dipertahankan sebagai "cadangan" jika terjadi kelebihan beban. Lokomotif modern yang dilengkapi dengan injeksi bahan bakar elektronik (electronic fuel injection/EFI) mungkin tidak memiliki pengatur mekanis; namun, pengatur beban dan pengatur "virtual" dipertahankan dalam sistem komputer.
Motor traksi berjalan dengan mengatur luaran tegangan DC dari generator jika menggunakan motor DC; atau dengan mengatur luaran frekuensi dan tegangan VVVF jika menggunakan motor AC. Dengan motor DC, berbagai kombinasi sambungan dimanfaatkan untuk menyesuaikan penggerak motor traksi dengan berbagai kondisi pengoperasian.
Saat lok diam, luaran generator utama awalnya bertegangan rendah/arus tinggi, seringkali melebihi 1.000 ampere setiap motor pada daya penuh. Sementara itu, jika lok berhenti atau hampir berhenti, aliran arus listrik dibatasi oleh resistansi DC pada kumparan motor dan rangkaian listrik penghubung, serta kapasitas generator utama itu sendiri. Torsi pada motor kumparan seri kira-kira sebanding dengan kuadrat dari arus. Oleh karena itu, motor traksi akan menghasilkan torsi tertinggi, yang menyebabkan lokomotif mengembangkan gaya traksi maksimum, sehingga mengatasi inersia. Efek ini serupa dengan yang terjadi pada transmisi otomatis mobil saat dinyalakan, saat berada pada gigi pertama dan dengan demikian menghasilkan perkalian torsi maksimum.
Saat lokomotif berjalan, armatur motor yang kini berputar akan mulai menghasilkan gaya gerak listrik balik (yang membuat motor berlaku mirip generator), yang akan melawan luaran generator utama dan menyebabkan arus motor traksi berkurang. Tegangan listrik di generator utama meningkat dalam rangka mempertahankan luaran daya motor tetapi pada akhirnya akan mencapai titik puncak. Dalam keadaan ini, lokomotif mulai berhenti mempercepat lajunya, kecuali saat menuruni lereng. Karena pergerakan ini biasanya akan dicapai pada kecepatan yang jauh lebih rendah daripada kecepatan maksimum, ada upaya harus dilakukan agar lok dapat terus mempercepat lajunya. Perubahan ini disebut sebagai "transisi", suatu proses yang dianalogikan seperti perpindahan gigi pada mobil.
Metode transisi yang digunakan dapat berupa:
"Transisi motor".
Awalnya, motor dihubungkan secara seri terhadap generator utama. Pada kecepatan yang lebih tinggi, motor dihubungkan secara paralel terhadap generator utama.
"Transisi lapang lemah".
Resistansi dihubungkan secara paralel dengan medan motor. Hal ini berdampak pada peningkatan arus armatur, yang menghasilkan peningkatan torsi dan kecepatan motor.
Kedua metode ini juga dapat digabungkan agar dapat meningkatkan rentang laju.
Transisi generator / penyearah
Menyambungkan kembali dua kumparan stator generator utama yang terpisah dari dua penyearah dari paralel ke seri untuk meningkatkan tegangan luaran.
Pada lokomotif lawas, masinis harus mentransisikan secara manual dengan menggunakan tuas khusus. Untuk membantu kapan harus melakukan transisi, amperemeter (indikator yang menunjukkan kepada masinis tentang kuat arus yang dipicu oleh motor traksi) dikalibrasi untuk menunjukkan pada titik mana transisi maju atau mundur harus dilakukan. Transisi otomatis kemudian dikembangkan untuk menghasilkan efisiensi pengoperasian yang lebih baik dan untuk melindungi generator utama dan motor traksi dari pembebanan akibat transisi yang tidak tepat.
Lokomotif modern dilengkapi inverter traksi AC-DC, yang mampu mengalirkan listrik 1.200 V. Generator traksi DC-DC hanya dapat mengalirkan listrik 600 V. Peningkatan ini sebagian besar dicapai melalui penyempurnaan teknologi dioda silikon. Dengan kemampuan mengalirkan 1.200 volt ke motor traksi, kebutuhan akan "transisi" dihilangkan.