交流？直流？なぜですか？

Question

一昨年乗った寝台特急出雲がいつの間にか廃止になって、それ以来ちょっと寝台特急の旅がお気に入りなんですが・・・先月「富士・はやぶさ」号で大分まで行ったときの事ですが、東京から乗ったときに接続していた電気機関車が大分で降りるときに違うのに変わっていました。
後で調べると関門海峡を越えるときに変更するようですが、確かアナウンスでも言ってました・・・
それでいろいろ調べると、どうも東京では直流の電気機関車が・・・九州からは交流の電気機関車が牽引してるということまでわかりました。(関門海峡内はまた別の電気機関車？？？）
これって、なんで本州と九州とでは電力の方式が違うんでしょうか？５０ＫＨｚとか６０ＫＨｚの関係ではないのに・・・。東京以北の寝台特急は経験ないんですが、北海道とかもやっぱり交流なんでしょうか？
そもそもなんで同じ国なのにそんなややこしいことが起きるんでしょうか・・・？
考えれば考えるほどわからなくなって・・・。
寝台特急が廃れていってるのも調べましたが、こういうことも原因じゃないかと・・・。

すみません。よくわかるように教えてください。
ぜひ知りたいです。

shinkun0114 · Accepted Answer

九州以外にも、北陸・東北・北海道は交流です。
さらに、北陸・九州は60Hz。東北・北海道は50Hzです。
また、新幹線も交流です。

　日本の電化方式の違いは、電化方式の歴史と深く関わりがあります。

●もともとは直流方式
　日本の電化方式は、まず直流から始まりました。
　昔の電車は直流モーターが基本でした。そこで、架線から直流を取り入れて、車両の抵抗器で電圧を制御する方式が、構造的にも簡単だったわけです。電圧をコントロールするために、抵抗器で電気を熱にして捨ててしまいますので、少々非効率ではあったのですが、構造が単純であったため、多く用いられました。
　そこで、東海道線などの最初に電化された路線は、まず直流で電化されました。

●戦後の電化は交流に移行
　その後、ヨーロッパを中心に、交流電化が新しい技術として用いられるようになりました。日本でも、実用化に向け研究が進められます。
　交流電化の場合でも電車のモーターは直流なのですが、変圧器を用いることで、電圧を無駄なくコントロールできます。
　また、鉄道車両は車輪とレールの摩擦係数が低いため車輪の空転が問題となります。交流電化の制御方式は、直流に比べ、空転を起こしにくい性質を持っていたんですね。これは、同じ牽引力を得るのに、小さい機関車で可能であることを意味します。

　そこで、国鉄（現在のJR）は、新しい電化区間は交流で、との考えに方向転換をしたのです。
　当時は電車は少なく、機関車が客車を牽引する方式でしたので、異なる電化区間でも機関車さえ付け替えれば、運用上の問題も少なかったのです。

●交流電化の見直し
　いろいろメリットがあるように思われた交流電化ですが、別の問題も見えてきました。
　まずは、電車の台頭です。戦後の日本では、長距離列車も含め、ほとんどの車両が電車になりました。
　交流区間と直流区間を通して走る場合には、両方を走れる電車が必要です。この電車は、基本構造が直流電車で、交流車両のメリットはありません。その代わり、変圧器などの装備だけは交流と同じものを積まなくてはならず、効果で非効率なものになってしまいました。
　また、直流電車の技術も向上してきました。旧来の抵抗制御から、チョッパ制御やインバータ制御などが用いられるようになると、電気を無駄なく使用でき、空転に対する対策も整ってきたわけです。
　したがって、交流電化のメリットは薄れ、直流と交流が混在するデメリットの方が目立ってきました。

　したがって、その後に電化された。四国や山陰などは直流方式に戻りました。
　また、北陸線の一部のように、列車の乗り入れを考え、交流電化を直流に直す工事が行われているところもあります。

●交流のもう一つのメリット
　交流の成功はなんといっても新幹線です。
　200km/h以上の高速で走る新幹線は大量の電気を消費します。
　一般の直流は1500Vですが、新幹線は交流25,000Vを使用しており、安定して大きな電力を供給することができます。
　直流の1500Vでは実現不可能だったことでしょう。

nrb · Answer

電車は直流で動いています

実は、交流から直流に変えるのに、多額なお金が掛かるのです

　電車が多く走る所は、電車に電気を送る変電所で交流を直流に変えます
　変電所で直流に変えることで、電車内に交流を直流に不要になりますが、多額お金の掛かる設備を変電所に設置する必要があります
　所が、走る電車が少ない所は、電車内で交流を直流に変えたほうが、全体で投資する額が少ないのです
　個々の電車内に設けたほうが安く付くのです
　だから、
　電車の本数が少ない地区が、交流方式に成ってるのです
　幹線は、直流なんですね

ymmasayan · Answer

要求と技術の進歩に伴って流れは直流→交流→直流と変化しています。
結果として大きく分けると本州：直流、北海道九州：交流となっています。
直流から交流に戻して直通快速電車を延長した例が最近もありました。(敦賀ー姫路間)
新幹線は高速で大電力なので交流です。

鉄道の電化
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%89%84%E9%81%93%E3%81%AE%E9%9B%BB%E5%8C%96
交流電化：
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%A4%E6%B5%81%E9%9B%BB%E5%8C%96
直流電化：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B4%E6%B5%81%E9%9B%BB%E5%8C%96

交流？直流？なぜですか？

電車は直流で動いています

九州以外にも、北陸・東北・北海道は交流です。

要求と技術の進歩に伴って流れは直流→交流→直流と変化しています。

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