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タイトルそのままですが、
鉄道のレールにはどれくらいの電流が流れているのでしょうか?
また、電圧についてはどのようでしょうか?
送電するところからだいぶ離れたところでは、
近いところと比べてかなり低くなる気がします。
レール抵抗と言えど、長ければ大きくなると思いますし。


その辺り詳しい方、教えてくださいね。

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A 回答 (5件)

電気鉄道の入門は、直流直巻電動機の抵抗制御です。

最近の都会の電車では珍しい部類にはいるかも知れませんが、とりあえず簡単なことから理解してください。

>レールにはどれくらいの電流が流れている…

編成の全部にモーターが付いている場合、70~80kWが 1両に 4個ついています。架線電圧を 1500Vとし、損失を無視すれば、
・80×1,000÷1,500×4=213A / 両
これに編成両数を掛け、同時に力行運転している本数を掛けた値となります。
なお、電車は走っている間ずっと電流が流れているわけではなく、加速時だけ電流を流します。です。これを「力行」と言います。
実際には、常に定格電流で走っているわけではありませんが、簡単に考えた場合の目安としてください。

>電圧についてはどのようでしょうか…

・直流 600V--地方私鉄の一部、路面電車
・直流 750V--地方私鉄、公営交通の一部
・直流 1,500V--JR、大手私鉄、中小私鉄の大部分、公営交通の大部分
・交流 20,000V--JR在来線のうち、九州、北陸、東北、北海道
・交流 25,000V--新幹線

>近いところと比べてかなり低くなる気がします…

電車は、ほかの電気製品より電圧変動に対する許容量が大きいのです。
少々古い規格ですが、国鉄時代には、
・直流 1,500Vで 900V
・交流 20,000Vで 16,000V
・交流 25,000Vで 22,500V
が最低保障電圧です。
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電車の直流と交流の違いについて説明します。



まず、交流の利点は簡単に電圧を変える事ができる事です。
そのため、家庭用電源は交流になっています。

モーターに使う電圧は1.5KV程度です。
交流架線の場合電車内で電圧を下げて整流して直流1.5KVを作っています。
そのため、変圧器、整流器等で電車の値段が上がってしまいます。

交流だと架線に高い電圧を掛けても電車内で電圧を下げる事ができますが、直流では変圧できないのでモーターで使う1.5KVをそのまま架線に流してます。

電圧が高いほうが架線での減衰が少ないので少ない変電所の数で遠くまで送電できます。

まとめると
直流→電車を安く作れる、変電所が多く必要
→たくさん電車が走ってるとこで有利

交流→電車は高くなるが変電所が少ない
→電車の少ないとこで有利
簡単に変圧できる→大電流を取り出せる
→消費電力の激しい車両(新幹線)で有利
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まず、電車の消費電力ですが、


モータ-一つあたり、
120kw~200kwぐらいになります。
モーター付きの車両1台だと、モーターは4つあるので、
この4倍です。

たとえば、山の手線の場合は
11両の内モーター車は6つ、
それぞれが150kw程度の電力を消費しますから、
(定格値は95kwですが、これは1時間定格で
 実際は過負荷で使っています)
150kw*4*6=3600kw。
これを電圧1500Vで割った2400A が、
1編成あたりの消費電流ですが、
実際にこれだけ流れるのはフル加速中だけです。

中央総武線(黄色い電車)や京浜東北線だと、
10両でこれが1600A

中央線(赤い電車)だと、10両で2400Aで
これは結構長い時間2400Aを流しています。

鉄道によっては600V,750Vの処もあります。
たとえば、東京メトロの銀座線、丸の内線は
600Vです。

以上は直流ですが、交流だと25000Vが一般的で
20000Vも一部にあります。

さて、電車への送電は直流でも、
変電所までは交流です。
で、そこで直流にして電車に供給しています。

この変電所は複数置かれていて、
並列給電(同じ線にそのまま給電する)ところと
給電線を途中で切り分けているところが
あります。
給電線を切り分けた方が
電圧を合わせる必要が無くて運用は楽なのですが、
切り分けた場所に電車が止まったときに
別の電車が走り出すと
パンタグラフの板を通って
2つの変電所間の電流が流れてしまうことがあり、
パンタグラフを損傷します。
このため、今は並列型が多い筈です。
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日本の鉄道は一般的に直流で、沿線に変電設備が置かれています。


大電流が必要な新幹線やJRの東北北海道北陸九州では交流を採用していますが、現在は在来線においては交流よりも直料のほうが有利であると言われています。

海外でも直流を採用するところ、交流を採用するところさまざまです。
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一般的な、直流1500Vの電化区間で話ます。


JRの山手線や大阪環状線とか、大手私鉄のほとんどの本線は、この方式です。

電圧は、直流が-50から+80Vくらいの間を、瞬間的に変動しているのが普通です。
ただし、電車が1台も動いていない場合には全く変動しません。
1時間とか1日とかで平均値を出すと、10Vから40Vくらいです。
その他に、信号回路用の交流電圧が、2Vから20Vくらいかかっています。
こちらは、電車が接近しない限り変動しません。

レールの中を通過している電流は、運転している電車の量にもよります。
首都圏の大手私鉄で朝のラッシュ時のデータだと、瞬間的には1000アンペア、1時間の平均で600アンペアという場合もあります。
深夜だと200アンペア以下、電車が動いていない時間にはほとんどゼロです。
こちらも、電車の運転の電流ですから、瞬間的に大きく変動しています。

この回答への補足

ありがとうございます。

こういうことをちゃんとご存知の方がこのサイトにいらっしゃって感激です!!


追加で質問ですが、
鉄道の送電は、交流でなくて、直流なんですか?

また、電圧って、流れる間に下がってくるので、
走る場所によってはかなり電圧が下がることってあるんじゃないんですか?


そもそも、電力供給は、どこか一箇所に送電場所があるのではなく、
主要な駅に供給場所があるのでしょうか?
出ないと長距離で送電してると、電圧が下がると思うのですが、、、。


質問が多いですが、わかる範囲でお願いします。

補足日時:2004/10/02 22:13
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