※車両基地のお話より編集して再録
電車は、
電気で動きます。
当たり前です。
でも、電気で動くんです。
なんか禅問答だなぁ……。
皆さんの家にある家庭用電気機器を見てください。
コンセントからとり入れられる、交流１００Ｖの電気で動いていますね。
でも、内部の機器がすべて交流１００Ｖで動いているのでしょうか？
ものによってはそうかも知れませんが、
マイコン制御全盛のこの時代。
「違う」と言って間違いないでしょう。
マイコンは、かなり微弱な電流で動いていますから。
それと同じ事が、電車でも言えます。
ＪＲの直流電車は、パンタグラフから直流１５００Ｖを取りいれています。
モーターは直流１５００Ｖの電気で動きますが、
制御器は直流１５００Ｖで動くわけではありません。
また、車内の蛍光灯も直流１５００Ｖで点くわけではありません。
電球を１５個直列につなげば１００Ｖですが、
あんまり現実的じゃねえよなぁ…。
だいたい、１個壊れたらみんな消えます。
ちなみに大昔、
６００Ｖの電車は電球を６個直列につないでいたらしいですが。
さらにちなみに、１１３系とかの古いタイプの電車の暖房装置（ヒーター）は、
電熱器を直列につなげて１５００Ｖ流してます。
よってどっか断線したらヒーター効かない。
今は空調装置使ってるのが多いですが。
さて、
基本的に電車は直流１５００Ｖを取りこんでいます。
交流区間は交流２００００Ｖですが。
新幹線は交流２５０００Ｖですが。
今回は直流電車を中心に書きます。
交流電車は、
変圧器を通すから機構的にはあんまり変わりません。
交流がそのまま取り出せるくらいです。
で、
パンタグラフで直流１５００Ｖを取りこんだ電車は、
それをさまざまな場所に使います。
モーターを動かすためだけではありません。
最初に、主回路（メイン）と高圧補助回路（ブス）と言う所に分かれます。
主回路は直流１５００Ｖをそのままモーター駆動のために使いますが、
高圧補助回路はいろいろな所へ使います。
今回は電源の話なので、
電源系統のお話をしましょう。
まず、
主にクーラーを駆動させるための電源を作ります。
この電源は、直流１５００Ｖの次にえらい電源です。
三相交流の４４０Ｖ、
これをＭＧ、電動発電機で作ります。
電動発電機とは、
直流１５００Ｖで動くモーターの軸に
交流４４０Ｖを出力する発電機を取りつけたものです。
１１３系のＭ´車（モハ１１２）で
いつも「ひゅぅいぃ〜んっ」と唸っているのがＭＧです。
これで三相交流４４０Ｖが発電されます。
最近の電車なら、
ＳＩＶ、静止型電源装置で出力されます。
こいつは単なるインバーター装置です。
ＭＧの様にやかましくなく、
音も半導体が微振動する「ぷーん」って音ですが、
パンタグラフ離線時に、
瞬時停電しやすい嫌いがあります。
２２３系はこれが問題になって対策を施しました。
コンデンサの容量を増やして、瞬時停電を起こりにくくしています。
（パンタグラフ離線時に、コンデンサの中に貯めてある電気でまかなう）
で、三相交流４４０Ｖは使い道があまりないので、
今度はもっと使い道のある電源に落します。
あ、１１７系以降は蛍光灯も４４０Ｖ系統から取っているそうです。
んで、
交流１００Ｖ、
我々が一番身近にある家庭用電源と同じものです。
これは、普通に変圧器を通せば出てきます。
こいつで蛍光灯とか、扇風機とか、行先表示とか、
前照灯とかを点けます。
で、こいつを整流して、
直流１００Ｖを出します。
こいつがいちばん大事です。
この電源で、制御器が動きます。
他にも放送装置とかＡＴＳとか。
新幹線の制御電源も直流１００Ｖです。
この４種類が
電車で使われている電源です。
ちなみに、
直流１００Ｖはバッテリーからも取れます。
知らない人もいると思いますが、
電車はバッテリーを積んでます。
これがないと電車が動きません。
バッテリー残量０でパンタを上げても、
何も動いてくれません。
なにせ、制御器とかは全て直流１００Ｖで動くのですから。
ＭＧの起動回路も直流１００Ｖを使います。
つまり、電源が直流１００Ｖを出力してくれるまで、
バッテリー電源でまかなうのです。
バッテリーを使うのは３０秒もありませんが、
残量０では動けません。
ちなみにこのバッテリー。
車と同じ１２Ｖバッテリーを直列につないで１００Ｖを出力しています。
根性の世界です。
通常はパンタを上げれば充電してくれるので、
バッテリー切れになることはないのですが、
うっかり、
乗務員や検査した人がバッテリーを切り忘れると、
悲惨なことになります。
隣の電車から充電してもらいます。
そのへん、
車と一緒です。