直流と交流

Question

機関車にはどうして直流と交流があるのですか？
それぞれどんな長所短所がありますか？

FEX2053 · Accepted Answer

電化区間に「直流」「交流」があるからです。

「直流」は、車両側の機器が簡単で扱いやすいのですが、地上側の設備
にカネがかかりますので、たくさん電車を走らせる区間に向いています。

「交流」は、発電所の作った電気を電圧を下げるだけで使えますので、
地上側の設備が簡単になる上に変電所の間隔もあけることが出来て、
コストがかなり安くなります。ただ、その分車両側がかなり高価に
なります。

また「交流」は高電圧＝高電力の送電が可能ですので、高速走行する
鉄道でも採用されています（たとえば新幹線は交流です）。

昔は電化といえば「直流」だけだったんですが、「交流」は地上設備
が安くつくということで、地方線区の電化方式として採用されました。
このために日本では直流と交流が混在してしまったのです。ただ、
実際やってみたところ大して安くならなかったらしいんですけどね。

hiroki0909 · Answer

大筋はNo.１氏のおっしゃるとおりですが、加えてもうひとつの理由を。
　茨城県の、筑波山のふもとに「地磁気観測所」という施設があるそうです。ここの観測作業に当たって、1500Vなどという高圧の直流電線が近くにあっては邪魔なので、JR常磐線の藤代以北や水戸線、つくばエクスプレス守谷以北などは交流電化を選択せざるを得なかったそうです。

noname#109588 · Answer

電力関係に関しては前の２人が言っている通りです。
車両側の特性について回答させていただきます。

交流モータはブラシ等がなくメンテナンスが楽です。
ただし、昔は交流を扱う術がありませんでしたので、国鉄時代に作られた機関車は車両側で直流に変換して走行しています。
また、交流機関車のほうが粘着性能が優れているので、Ｄ級（４軸）で
直流機のＦ級（６軸）なみの能力が出る。

なお、最近製造された機関車はインバーター方式なので直流専用機でも
交流モーターを使用し、性能アップしている。

youko12002 · Answer

簡単に言うと
交流機関車といっても、古いものはモーターは直流です。車両側で交流を直流に変換しています。送電は交流、直流それぞれメリットがありますが、他の方のおっしゃるとおり日本では直流優位ということです。

直流モーターのほうが同じ電圧や力だと力があります。名前のとおり、直線状の電流で扱いが単純で、電流を大きくすると力も制御できますし、電圧の制御も抵抗器ですぐにできます。なので、制御自体も安価で済む直流モーターが古くは採用されました。ただ、欠点は、回転部が多くメンテナンスが非常に面倒なことです。特にモーターの中のブラシという電流の接触部の部品の整備はベテラン整備士さんでないとできないといわれるほどです。

そこで交流モーターを使うものが出てきました、利点はモーターの構造が単純でメンテナンスが楽なことです、ただし交流は波状の電流ですので電流を上げるとか電圧を上下させることが難しく、同じ回転だけを作る分には良いのですが、低回転から高回転までを上手く制御させるのが非常に難しいものなのです。そのため、いわゆる交流の電圧や周波数を常に変えられるVVVFインバーターが開発されるまでは使用されていなかったのです。またインバータも制御できる電圧が大きいものはなかなか実用化できなかったというのも欠点です、それを克服できたので今は交流モーターになっていますが、直流モーター車に比べると制御が複雑な分高価となります。あの阪神大震災のときは、震災の被害でモーターのメンテができないため、交流モーター車のみを車庫の無い暫定開業区間で運用させたという話もあります。
　お分かりいただけたでしょうか？

直流と交流

電化区間に「直流」「交流」があるからです。

この回答への補足

大筋はNo.１氏のおっしゃるとおりですが、加えてもうひとつの理由を。

電力関係に関しては前の２人が言っている通りです。

簡単に言うと

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　大筋はNo.１氏のおっしゃるとおりですが、加えてもうひとつの理由を。