電車の動力源は電気!その電気はどこから来るの?

電車の動力源は電気!その電気はどこから来るの?

こんにちは!

疑問を持つ子

電車の動力源ってなに?

こんな疑問を持たれたことはありませんか?

電車は電気を動力源に動いています!では電気がどのように使われているのか、電気はどこから来るのか?これらについてお話していきます!

この記事でわかること
  • 電車は電気を動力源に動く(電気を食べて動くイメージ!)
  • 動力源の電気は発電所→変電所でやってくる
  • 変電所→架線→パンタグラフ→電車のルートで電気は流れてくる
  • 電気をもらうことでモーターが回転して電車は動く
シモ

電車の動力源について、電車整備士を10年やった筆者が解説します!

それでは、よろしくお願いします!

目次

電車の動力源は電気!

電車は電気を動力源として動きます。電車のほかには

  • ディーゼルエンジンを動力源とする気動車
  • 石炭を燃料にした蒸気を動力源とする蒸気機関車

などがあります。鉄道車両は動力源によって呼び方が変わってきます。そのあたりは鉄道と電車の違いの記事で詳しく解説しております。ちなみに新幹線も仕組みは電車と同じなので、動力源は電気になります。

電車は電気を動力源にしてどのように動いているのでしょうか?

シモ

答えは電気を使ってモーターを回すことで動いています!

では電気でモーターを動かすということがはどういうことなのか?詳しく解説していきます!

まずは小学校の理科の授業で習う、豆電球の回路を使ってお話します!

豆電球が点灯する仕組み:豆電球の電源は?

皆さんは豆電球がどうやって点灯するか、わかりますか?

簡単に図で表すとこんな感じになります。

豆電球の点灯回路
豆電球の点灯回路

このように豆電球と乾電池を電線でつなぐことにより、回路ができて豆電球は光ります。豆電球は電気を使って光ります。電気を使って動くもの(電化製品)を使うには電源が必要になります。
豆電球の回路の場合の電源は乾電池になります。

では電源とはそもそもなんでしょうか?

電源とは?

皆さんが普段利用する電化製品を使うためにはすべて電気が必要で、コンセントをつないだり、準電する必要があるはずです。例えば

電気を使って動くもの(電化製品)
  • パソコン
  • ドライヤー
  • スマホ

全て電気を使って動かします。

人間は食べ物を食べて動きますね?食べ物はエネルギー源なんて言いますよね。電化製品は電気を食べて動く、電気が電気エネルギー源(電源)といったイメージになります。

では先ほどの豆電球ですが、電源は乾電池になります。

乾電池の電気をもらって(食べて)、豆電球は光る。

こんなイメージを持っていただければと思います!

電車の場合は電気をもらって(食べて)モーターが回れば動きます。つまり電気が電車の動力源ということになります。

では電車の電源である電気はどこからは来るのでしょうか?答えは変電所になります!

電車の動力源の電気は変電所から来る!

電車も電気を使って動くので、動力源は電気です。では動力源である電気はどこから来ているのか?

シモ

ずばり電車の電源は「変電所」です!

驚く子

あれ、発電所じゃないの!?

って思った方もいらっしゃるかと思いますが、まずは発電所と変電所の違いについてお話しますね!

発電所と変電所の違い

まずは発電所と変電所の違いについて、簡単にご説明します。

発電所とは
変電所とは
  • 発電を行う設備。電気を作る施設。
  • 電気の大きさを調整する設備。効率よく電気を送るための施設。

発電所で作った電気を電車で使うには電気が大きすぎるので、変電所でちょうど良い大きさに調整してもらって電車に電気を送ります。

人間に例えると

牧場の牛や豚をまるまる1匹もらっても食べられないので、お肉屋さんで切ってもらってお肉を食べます。

発電所(牧場)→変電所(お肉屋さん)→電車(人間)

こんなイメージで大丈夫です!

発電所から電車までの電気のイメージ
発電所から電車までの電気のイメージ

※正確に話すと違ってきますがあくまでイメージを持ってもらうことが大事です

シモ

ちなみに家庭用の電気も変電所から来ています!

では電源が変電所ということが分かったところで電気の送り方についてお話します。

ちなみに変電所から送る電気には直流と交流があります。詳しくはこちらの記事をご参照ください。

動力源の電気はどうやって電車に届くのか?

変電所からの電気は架線パンタグラフを通って電車に届きます。これらが電車の電気回路を構成しています。

電気回路とは電気を使うものを動かすための道だと思ってください。この道が出来ていないとそもそも電気は流れません。

またお肉屋さんを例に考えると

お肉屋さんへの道が通行止めになっていたら、買いに行くことも配達してもらうこともできないので、お肉が食べられません。

先ほどの豆電球の電気回路でも、線が途中で切れていると豆電球は点灯しません。

シモ

電気も道を作ってあげることが大切です!

では電車の場合、電気を送るための道とはなんでしょう?

それは架線(かせん)パンタグラフです!

電車の上にワイヤーのような線が張っているのを見たことがありますでしょうか?

架線とパンタグラフ(りんかい線70-000形)
架線とパンタグラフ(写真はりんかい線70-000形)

このワイヤーのような線を架線と言って、電気を通す電線になります。ちなみに架空(空中)の線で架線です。

シモ

道にある電柱にぶら下がっている線と同じですね!
あちらは家庭用の電線です。

この電線から電気を受け取るのが電車の頭についている、ひし形だったりくの字形だったりするパンタグラフです。パンタグラフの仕組みについての記事で詳しく解説しています。

まとめると電車に来るまでの電気の流れは

変電所→架線→パンタグラフ→電車

といった流れで電車に電気が流れているんですね!では電気が電車に届いたところで、電車は動くのかというと

シモ

動きません!

電気は帰り道もないと動かないのです。先ほどの豆電球の電気回路で言うと、プラスの線をつなげていても、マイナス側の線をつなげていないと豆電球がつかないのと同じことになります。

豆電球の点灯回路
豆電球の点灯回路

元の電源のところまで帰って来ることで1周して回路になります。マイナスのお話についてはこちらの記事でお話していますので、合わせてご覧ください!

今回のイメージをまとめるとこんな図になります。

電車の電気の流れのイメージ
電車の電気の流れのイメージ

まとめ:電車の動力源は電気!変電所からの電気をもらって電車は動く!

この記事のまとめ
  • 電車は電気を動力源に動く(電気を食べて動くイメージ!)
  • 動力源の電気は発電所→変電所でやってくる
  • 変電所→架線→パンタグラフ→電車のルートで電気は流れてくる
  • 電気をもらうことでモーターが回転して電車は動く

以上を覚えておきましょう!

電車がどうやって動くかご理解いただけたでしょうか?次回は電気はマイナス側もつながってはじめて電気回路になるということをお話しますので、今回と合わせて動く仕組みについて理解していただけたらと思います!

電車が動く仕組みの全体像は下の記事を読んで理解を深めてくださいね♪

それでは、ありがとうございました!

電車を好きになろうブログでは、鉄道マン歴10年の筆者が鉄道に関することを記事にしております。

ぜひ他の記事と合わせて鉄道に興味を持っていただけたら幸いです!

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