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交流型電車とは



交流とは、つど電圧を変えながら電流を流すことを指します。電車は、「直流型電車」と「交流型電車」、そして「交直流電車」と、構造によって分かれています。ここでは交流型電車について説明します。

交流型電車の歴史

歴史的には、1879年にドイツのベルリン工業博覧会にて、世界で初めて直流電化の電車が走行しました。ところが長距離の鉄道などでは、直流電化・直流型電車だと高さのある鉄塔や大規模で費用がかかる地上設備が必要とされました。送電コストが高いこともあり、様々な問題を抱えていたため、地上設備が低コストの交流電化・交流型電車が考案されるようになりました。第二次世界大戦後、ヨーロッパなどを中心に交流を列車の車体内部で変圧しつつ、整流をして直流モーターにつなげる車両が誕生しました。

高速で走る新幹線には交流電化

交流で運行する電車の代表格は「新幹線」ですが、1960年頃からは日本でも交流電化・交流型電車が用いられるようになりました。時速200km以上の高速で駆け抜ける新幹線には必然的に大きな電力が求められます。1,500Vという一般的な直流に対し、新幹線は交流25,000Vという電力が必要なので、直流電化よりも高速化が実現できる交流電化が適していたのです。交流電化なくしては、現在のように日本国内をはじめ、世界中を走り抜ける新幹線の高速化も困難だったかもしれません。

交流型電車の構造

交流型電車の構造は高い電圧を使用するので、直流型電車のように変電所で電圧を変えたり、整流設備や架線に並行する電力線を設けたりする必要がないため、手間と地上設備のコストを減らすことができます。また、直流電化の区間には高い鉄塔や、変圧器・整流器などの設備が必要ですが、交流電化区間は高電圧という点では地上の設備の絶縁距離も直流電化に比べて長めの距離が求められます。しかし、電線設備の高さは一般の電信柱の高さ並みとシンプルになっています。

適材適所の交流電化と直流電化

地上設備に関しては、直流電化・直流型電車に比べ、交流電化・交流型電車は変電所の数が少なくて済み、高電圧・小電流なので送電のロスも少なく低コストになるため、全体で投資する金額も少なくなります。ただし、列車の車体に設置する機器のコストや維持費が直流電化・直流型電車に比べると高くつきます。そのため、大都市や都市部近郊など列車の本数が多いところは直流電化・直流型電車、本数があまり多くない地域は交流電化・交流型電車が適しています。地上設備が安く済むか、車内の設備がシンプルで低コストに抑えられるか、それぞれの構造の特徴から、適切な役割を果たしています。