ドイツ鉄道交流電化

質問

ドイツ鉄道交流電化の電源周波数は、１６と３分の２ヘルツである。
なぜ５０ヘルツでないのか？

回答No.2

suroeste · ベストアンサー

現在は、半導体技術の発達で交流を直流に整流することは、ダイオード等を用いて簡単にできるようになりました。これは、１９７０年くらいから以降の話しです。
　それ以前は、高い電圧で大容量の交流を直流に変換することは大変でした。大きな水銀整流器や回転式変流機などで変換していましたが、地上の変電所で専門係員の監視のもとでしかできず、車両に積むなど考えられませんでした。
　そこで、昔は地上の変電所で直流にして電気車に送り直流直巻電動機で走行するか（しかし直流は変圧器などで電圧が変えられないため、1500Ｖとか、高くても3000Ｖまでで、送電ロスが大きく長距離送電できない）、超高圧の交流で送り電気車の中で変圧器で電圧を下げ、交流電動機で走行するかしかありませんでした。
　直流直巻電動機は、電圧によって回転数の制御も容易ですが、現在の交流電車に使用している、交流誘導電動機や交流同期電動機は、周波数を変えないと速度制御できず、半導体の塊のＶＶＶＦ装置ができるまでは交流の周波数を自由に制御することはできず、これらの誘導電動機や同期電動機は鉄道車両には使えませんでした。
　交流でそのまま電圧制御で制御できる電動機として、整流子電動機があり、昔のドイツの交流電化区間では、変圧器で降圧した交流をそのままこの整流子電動機に印加して走行していました。しかし、この整流子電動機はブラシと整流子間の火花がひどくて、すぐにブラシや整流子が火花で痛んでしまい取り替えなければならない、保守の大変な電動機です。この火花を減らすために周波数を下げれば、火花が少なくなるので、ドイツの電力会社から購入した５０Ｈｚの交流を特殊トランスなどを組み合わせて、半分の２５Ｈｚにしたり、１／３の１６と２／３Ｈｚにした、交流電化が実用化されて普及しました。
　現在の最新車両は、１６と２／３Ｈｚの交流電化でも、車両で変圧して整流し直流とした後に、ＶＶＶＦ装置で速度に応じた周波数・電圧の交流に変換して、交流誘導電動機で走行しますから、特に１６と２／３Ｈｚである必要はなくなってきましたが、まだ古い整流子電動機を使用した車がいるのと、既に膨大な電化設備を作ったため、５０Ｈｚに変更するのが大変なことでそのまま使用していると思います。

お礼

当時の技術的な問題があったんですねぇ。

回答No.1

FEX2053

基本的に「単相交流整流子電動機」を使いたかったからです。
整流子電動機は周波数が高いと極端に製造が難しくなりますので。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%A4%E6%B5%81%E6%95%B4%E6%B5%81%E5%AD%90%E9%9B%BB%E5%8B%95%E6%A9%9F

じゃあ、なぜ直流にしないかというと、直流の場合電圧を上げられない
ので、変電所を多く作る必要がある上に、それぞれに整流器を設置する
必要があってコストがかさむからです。周波数変換だけなら、三相交流
から比較的容易に作ることが出来ますし、交流はトランスを使えば降圧が簡単に出来ますので、地上側の設備が直流より少なくて済みます。

お礼

当時は交流電化の方がコスト削減と思ったんでしょうが。
今は半導体技術の発達で、直流から交流を作る事ができますので、新幹線のような高速鉄道は交流電化でも、在来線はもう交流電化はないでしょうなぁ。