電車はどうやって電力を供給していますか？

Question

昔は電車に電力を供給するために
レールに電圧がかけてあってそこから電力（電流）が列車に供給されるようになっていたのが、
感電するという事故があったため、今は上にある線から電力（電流）を供給するようになった、というのを何かで読んだことがあります。

ということは電車の上にある線を素手で触ると感電するのでしょうか？
何ボルトくらいかかっているのでしょうか？

それと、雨風にずっと晒されているわけなので、表面に錆やゴミなどが付着して、うまく電流を供給出来なかったり、そこの抵抗のせいで発火したりというような現象が起こっても良さそうな気がするのですが、
そのようなものを聞いたことも見たこともありません。
これはなぜなのでしょうか？

よろしくお願い致します。

mazeran · Accepted Answer

お礼をありがとうございます。

＞電力を泥棒することも原理的には可能・・・
法律に抵触するご質問ですので明言は避けさせていただきますが、仮に可能としても、葬儀会社のお世話になる覚悟が必要と思います。

＞電車の上に登る行為・・・
当然、大変に危険な行為となります。
電車については詳しくないので、他の方の回答を参考にさせていただきますが、交流、直流両方あるようですが、どちらにしても電圧が高いので大変危険になります。

ちなみに架線を含む「送電線」は、一般的に電圧を高くし電流を低くして送電しています。
送電の際の導線の抵抗によって発熱し、損失するエネルギー（ジュール熱）は電流の二乗に比例するために電流を低くして電圧を高くしています。
厳密に言うとゴチャゴチャいろいろありますが、簡単に言うと、電圧が高いと雷のように空気のような絶縁体でも電気が流れます。
つまり触らなくても、近づいただけでも感電する可能性が高くなります。
当然「感電」ですから、電気が流れる「回路」ができている場合です。
宙に浮いた状態では感電はせずに、ある程度の電撃を受けます。

人間の体には電気的な「抵抗」があり、電気が流れるとその抵抗のために熱が発生し火傷を負います。
火による火傷とは違い、電気は骨などの体内を通り火傷します。
表面的には大したことなく見えても、体内は予想以上に酷くなっていることが多く、重傷の場合が多いです。
大したことはないと素人判断で放置しておくと、命に関わる結果になることもあります。
ゴム製の服を着て川釣りをしていて、竿が高圧の送電線に触れて事故を起こす場合、ゴム製の服が完全に絶縁していて、感電は免れたとしても、大変大きな電撃を受けますので、「感電事故」として医療処置を受けるべきです。

Kon1701 · Answer

レール付近から電気を供給する方法、初期の地下鉄などに始まり、今も使用されています。正確には走行用のレールのほかにもう1本、レールが敷かれています。

電車の上の電力供給用の架線、これは日本では、直流1500Vまたは交流20000V,25000Vが多く使われています。交流の20000Vは非常に高い電圧なので、触らなくても近づいただけで感電することもあります。

架線は、常にパンタグラフなどが接してこすられているので、錆などはなく、ピカピカに光っていますね。長期間電車が止まれば多少錆びることもあるでしょうけど・・・。

noname#180098 · Answer

新幹線は　25,000 VAC
JR在来線や私鉄は　20,000 VAC または 1,500 VDC など。
一部の路面電車では　600 VDC も使われているようです。

架線を素手で触ったくらいでは感電しません。触ったうえにさらに地落させると感電します。スズメや鳩が架線にとまっても感電しないのは地落していないからです。
雨風に晒されてもパンタグラフで擦っていますから常に磨いているのと同じです。「磨く＝削る」ですので、架線は定期的に交換されますよ。
極まれに架線のつなぎ目で火花が飛んでいるのを見ることがあると思います。接触不良になっていると同様に火花が飛んでそのときのアークで酸化膜を焼き切ってしまいますのでそんなに心配はありません。電気設備的には嬉しくないんですけどね。

myeyesonly · Answer

こんにちは。
>電車の上にある線を素手で触ると感電するのでしょうか？

はい。します。感電なんて生易しい物じゃありません。爆発します。
線の送電方式によって違いますが数千ボルト以上（万単位も沢山あります）の電圧がかかってますから。

>うまく電流を供給出来なかったり、そこの抵抗のせいで発火したりというような現象が起こっても…

起こってますよ。
ただ、電車は走ってるので一瞬だけになり気付きにくいだけです。
架線とパンタグラフが離れてしまって一瞬電気が止まるのを「離線（りせん）」といい、運転士はこれが多発しないよう注意をしてます。

また、雨の日に結構見られますけど、パンタグラフと架線の間で火花（スパーク）が飛ぶ現象があります。
間に水が入ったりするためです。

ごくたまにですが、架線にヘビが絡まって黒こげなんて事もありました。
架線に何かが絡まった場合、電車が通るとそうなります。

gohtraw · Answer

通常、架線→モーター→レールのルートで電流が流れます（交流の場合逆になる瞬間もありますが→が逆になるだけのことです）。レールは地面と同じ電位にあります（言い換えればアースされている）。従って架線とレールの間には数百～数万ボルトの電位差があることになります（多分６００Ｖから３００００Ｖくらいの範囲です）。
　レールに触れても感電しないのは、レール→体→地面というルートはできてもレールと地面の間に電位差がないからです。一方架線→体→地面というルートが出来てしまうと体内を電流が流れて感電します（金属製の脚立に乗っていたり、車両の屋根に上っている場合を含みます）。直流区間は電位差が小さいので直接上記のルートが出来ない限り感電しない可能性大です。逆に言えば宙に浮いた状態で架線にぶら下がっても感電しない可能性があります。交流区間は電位差が大きいので直接架線に触れなくても架線に近づいただけで感電する可能性があります。高圧線の下でカーボン製の釣竿を振ったり、三脚を担いだ状態で交流架線の下をくぐることの危険性は空気が必ずしも絶縁物ではないということに起因します。
　当然架線はさびたり汚れたりする訳ですがよほど運行間隔が長くない限りパンタグラフとの摩擦でいわば磨かれるので集電できないということはないでしょう。パンタグラフと架線が着いたり離れたりすると火花が飛ぶことはありますが。

potachie · Answer

モノレールって、見たことあります？　あと、いくつかの地下鉄も架線がありません。そういう乗り物は、レールなどから電力を得ています。
それと、架線って１本しかないでしょう？　電気って、１本の線でよかったでしたっけ？　ということで、架線から得た電流は、レールに流しています。

＞ そのようなものを聞いたことも見たこともありません。

ご質問の例は、架線は常に電車に擦られているので、錆などが付かないんです。パンタグラフは柔らかい素材で出来ています。陸橋などから電車の屋根を見ると、パンタグラフから出た擦りカスが散っているのを見ることができます。

もっと身近な例があります。
事故などで１カ所に止まったまんまの電車が電力をとり続けると、架線が焼き切れます。
なので、満員電車でそういう事故があると、冷房が消されるは、灯も落とされるはで、地獄のような状況になります。
夜行などは、長時間止まる場合に備えて電車なのに発電車をつないでいるモノもありました。

Tacosan · Answer

確か九州で「電車にのぼって遊んでいたら架線から感電して死んだ」というバカな高校生がいたような. 交流 20,000 V なので運が悪ければ一発でアウト.
日本の場合, 交流なら新幹線で 25,000 V, 在来線 (いわゆる「ミニ新幹線」を含む) は 20,000 V. 直流では多くの場合 1,500 V だけど 750 V とか 600 V のときもあります.

mazeran · Answer

「感電」とは電気が流れることで起こる現象ですよね。
なので今までいただいている回答から考えると、人がジャンプして架線にぶら下がろうとした場合、これでは電気は流れる道がないので「感電」と言うことは起きないことは理解いただけると思います。

しかし、「架線」は電気で言うところの「圧力」が高い状態になっています。（つまり電圧が高い状態）
そこへいきなり「圧力の低い人間」がぶら下がると、まったく何の変化も影響もないわけではありません。

電気の圧力が高いことを「電位が高い」と言いますが、電位の低いものが高いものに触れると、電位を揃えるために「電撃」を受けます。
電位を上げる「容量」により衝撃に違いは出ますが、人間の場合、電車の架線であれば、「気を失う」程度の衝撃を受けるのではないでしょうか。
何分にもやったことがないもので正確なレベルはわかりませんが、かなり危険であると思います。

受ける電撃は一瞬ですので、これさえ無事に突破できれば、後は普通の状態と同じです。
電気は「流れている」のではないので、死にはしません。
ただ、電位が高くなっているだけなわけです。
電位を高くする一瞬、電撃と言われる衝撃を受けます。

錆やゴミについては、他の方の回答と同じ意見です。

n556 · Answer

架線がさびた事故は聞いたことはないです。でもレールがさびて電気が通りにくくなって立ち往生した例は報道で聞いたことがあります。レール上の落ち葉が支障になったことも聞いたことがあります。使用頻度の低い貨物線でレールのさび取りだけのため機関車を走らせる事も行われているようです。架線は銅なので短期にはさび付かないのだと思います。

myeyesonly · Answer

こんにちは。電車の構造についてです。

>それと電車の筐体の部分はグラウンドに落ちているのでしょうか？

そうです。
電車の避雷器とつながって線路につながっています。
つまりはアースされています。
当然、電車の屋根はガイシで高度に絶縁された台にパンタグラフが載っていますので、電車の屋根で遊んで…のケースはまさにこれです。
非常に危険な事です。

その為、パンタグラフにトラブルが生じてパンタや電線を触らなければいけなくなった場合は、パンタグラフと避雷器（つまりはレール）をショートする器械が運転席には設置してあり、この器械で電線をショートさせて、その大電流を、その区間の変電所がキャッチし送電を止めます。
修理が完了するまでは、架線に微弱な電気を流しておき、まだショート装置が動いてるかどうかを変電所で確認しており、ショート装置が解除されると自動で送電が開始されます。

>バッテリー…理論上は可能ですが、そのままつなげばバッテリー電気回路ごと爆発するでしょうね。
スイッチなんてあってもなくても同じです。
家電用の電源スイッチなんて一発でスパークしてしまいます。

電圧は扱うレベルによって回路や部品が全く違います。
架線の電圧レベルをバッテリー充電に使うためにはちょっとした変電所なみの機材が必要です。

電車はどうやって電力を供給していますか？

レール付近から電気を供給する方法、初期の地下鉄などに始まり、今も使用されています。

新幹線は 25,000 VAC

こんにちは。

通常、架線→モーター→レールのルートで電流が流れます（交流の場合逆になる瞬間もありますが→が逆になるだけのことです）。

モノレールって、見たことあります？ あと、いくつかの地下鉄も架線がありません。

確か九州で「電車にのぼって遊んでいたら架線から感電して死んだ」というバカな高校生がいたような. 交流 20,000 V なので運が悪ければ一発でアウト.

「感電」とは電気が流れることで起こる現象ですよね。

架線がさびた事故は聞いたことはないです。

お礼をありがとうございます。

こんにちは。

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モノレールって、見たことあります？　あと、いくつかの地下鉄も架線がありません。