交流型電車

交流型電車について

交流型電車（こうりゅうかたでんしゃ）とは、交流電化区間専用の電車である。

交流電車の構造

使用する電力と主電動機により複数の種類が存在する。

三相交流電化+三相交流誘導電動機

初期の交流電化で試みられた方式。しかし、架線を複数設置しなければならないことや、速度制御が難しいことから、一部を除き普及することはなかった。現在は、安定した出力を保持する特徴を生かして、スイスとブラジルの一部の登山鉄道で使用されるのみである。

低周波単相交流電化+単相交流整流子電動機

西欧の複数の国、およびアメリカ東海岸でみられる低周波交流電化（16 2/3Hzもしくは25Hz）は、交流整流子電動機を利用するのに適したものとして採用された。このように交流電力そのままで電動機を動かす方式を、直接式という。なお、架線電圧のままでは電圧が高すぎるため、変圧器を経由して電圧を降下させる。

単相交流電化+直流整流子電動機

世界の多くの国では、商用周波数の単相交流（50Hz 一部60Hz）を利用する。この場合、直接式は不向きであるため、変圧器で電圧を降下させた後に、整流器（コンバータ）もしくはこれに類する機器を搭載して単相交流を直流に変換し、直流整流子電動機を駆動する。整流器等を必要とするため、直流型電車に比べれば車両の製造コストが高額になるが、交直流電車に比べれば低価格である。低周波単相交流電化方式でも、電機子チョッパ制御方式ではこの方式が一般的だったが、その後三相交流電動機を使用する方式が実用化されたため、実用例は少ない。

単相交流電化+三相交流誘導電動機・同期電動機

低周波式、商用周波式ともに、最近ではVVVFインバータによる制御が広く用いられている。しかし、単相の高電圧から直接三相交流に変換する電車用の装置が実用化されていないため、一旦直流に変換した後で、再度インバータに通し三相交流を作り出している。このコンバータとインバータを1つにまとめて主変換装置と呼ぶことがある。

日本の交流型電車

主に新幹線全線(60Hz)、北海道・東北地方(50Hz)、九州島内(60Hz)のJR在来線で使用されている。各路線の実情に合わせ、50Hz専用型、60Hz専用型、50/60Hz両周波数対応の車両がある。国鉄時代は在来線では交流専用の電車は、直流電化区間との乗り入れが不可能だった北海道を除けば殆ど存在せず、交直流電車が多く使用されていた。直流区間への直通優等在来線列車が多かったことや、一時は技術的な理由で交流専用の電車の製造が見合わされたこともあるが、主には全国的な配置転換を考慮したものでもあった。また、サイリスタ位相制御の実用化以前は、交流専用車にすることのメリットも薄かった（変圧器タップ制御は、交流のアークによるタップの破壊、カーボン付着による絶縁低下などの欠点があった）。分割民営化後は、全国的な配置転換がなくなり、JR各社はその地域に合った車両を製造するようになり、交流電化区間では多くの場合、交流専用の電車を導入するようになった。在来線交流電化区間を走行する電車にはステップ（段差）のついている車両が多い。これは交流電化されている多くの路線においてプラットホームの高さが低いことに起因する。しかしホームがかさ上げされた路線ではステップを埋めた車両が充当されているほか、ホームに合わせて車両の床面を下げる形でステップを排除した車両も出てきている。特高圧を扱うことから交直流電車のように遮断器を搭載する（異常時以外は使用しない）ほか、異相区分セクション通過時に室内灯が消えないよう配慮されている。以下、交流電車の一覧を挙げる。括弧内は対応している周波数である。電圧数は新幹線はすべて25kV、在来線はすべて20kVである。ただし、新幹線と在来線を直通する400系とE3系は25kVと20kVの両方に対応する。