電車が動く仕組み
「電車って電気で走るのは知ってるけど、電気はどこから来て、どうやって使われ、どこへ行くの？」
そんな疑問を持つ方に向けて、今回は電車が動くまでの「電気の旅」をわかりやすく解説します！
1. 電気のはじまり｜発電所で電気をつくる
すべては電力会社の発電所から始まります。
火力・水力・原子力・再生可能エネルギー（太陽光・風力など）を使って、電気がつくられます。
この電気は、高圧（数万ボルト）で送電線を通って、各地に送られていきます。
2. 鉄道会社の「変電所」で変圧して鉄道用に調整
発電所から来た高圧の電気は、鉄道会社の変電所に届きます。
変電所では、電圧を電車で使えるレベル（例：1,500V）に下げ、直流や交流に変換して路線に電気を供給します。
3. 架線・第三軌条を通じて電車に供給
電気は「架線（かせん）」や「第三軌条（だいさんきじょう）」を通って、電車に送られます。
- 架線方式：電車の上の電線（主に地上線や新幹線など）
- 第三軌条方式：線路の横にある導電レール（主に地下鉄など）
4. パンタグラフで電気をキャッチ！
（パンタグラフ）
電車は屋根についている「パンタグラフ」で架線に接触し、電気を受け取ります。
この電気が、走行のためのエネルギー源となるのです。
5. VVVFインバータで電気を制御してモーターへ
受け取った電気は、車内の「VVVFインバータ」で制御されます。
これにより、電圧や周波数が調整され、車両のモーター（主電動機）に供給されます。
VVVF制御のおかげで、滑らかで静かな加速や省エネ走行が可能になります。
6. モーターが車輪を回して電車が走る！
モーターが車輪を回すことで、電車が前に進みます。
つまり、電気→回転エネルギー→車輪→走行という流れになります。
このとき使われた電気は基本的に「使い切り」で、他には戻りません。
7. ブレーキ時には電気が“戻ってくる”って本当？
ここが電車のすごいポイント！
実は、電車がブレーキをかけるとき、モーターを逆に使って電気をつくる（＝回生ブレーキ）というしくみがあります。
- ブレーキ時、モーターが発電機のように働く
- 生まれた電気は車輪 → レール → 変電所や他の電車へ流れていく
- 使いきれない電気は、変電所や抵抗器で熱として処理される
つまり、電気は車輪からレールを通って戻っていくことがあるのです！
⚠️ただし、すべての電車が電気を“戻す”わけではない
注意したいのは、すべての電車が回生ブレーキを備えているわけではないということです。
- 古い車両や特定の地下鉄では、回生ブレーキの代わりに抵抗ブレーキ（熱に変える方式）を使うこともあります。
- また、回生した電気を受け取る他の電車が周囲にいないと、戻った電気は無駄になる可能性もあります。
レールや電車線に触れると感電するの…？
ここで１つ疑問なのですが、踏切などでレールや電車線に間違って触れてしまい、感電してしまうことがないのか？というこですが、
レールの場合は基本、微量の電圧なので危険性は低いとされていますが、電車線〔パンタグラフが触れている部分〕の場合、過去、実際に触れてしまい感電死した事故があったということです…
電気の流れのまとめ
通常の走行時（電車が走るまで）
発電所
↓
（高圧の送電線）
↓
鉄道会社の変電所（電圧を下げる）
↓
架線 or 第三軌条（＝電車に送る線）
↓
パンタグラフ（電車が電気を受け取る）
↓
VVVFインバータ（電気を制御）
↓
モーター（車輪を回す）
↓
🚃 電車が走る！
🛑ブレーキ時（電気が戻る場合）
ブレーキをかける
↓
モーターが発電機になる（回生ブレーキ）
↓
電気が発生！
↓
車輪 → レールへ
↓
近くの電車 or 変電所へ電気が戻る
（使い切れない電気は熱として処理）
- 特に回生ブレーキのとき、車輪→レール→変電所へ電気が帰っていくことも！
- 電気は「一方通行」だけではなく、ときどき戻ってくる！
電車の電気の流れは、「供給」だけでなく、回収・再利用まで含んだ非常に効率的な仕組みです。
ふだん何気なく乗っている電車にも、こんな見えない「電気の旅」があるんですね。！
