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VVVFインバータとは? 初心者向けにやさしく解説(1)

先日、妻の実家へ行くと、遊びに来ていた甥っ子が鉄道DVDを見ていました。
その鉄道の沿線風景や車両を紹介するDVDでしたが、どちらかといえば大人向けの内容でしたね。
なにせ、『この○○系車両は、VVVFインバータを搭載し……』なんてナレーションが流れていましたから。

VVVFインバータという響きがカッコイイのか、「VVVFインバータ!」と叫ぶ甥っ子。
甥っ子に合わせて「そうだねーVVVFインバータだね」と言う妻。

そんな妻に問いたい。
VVVFインバータってなに?

妻「さあ、知らない。ところで夜ご飯は何にする?」


ボーっと生きてんじゃねぇよ!
(`Д´#)


今回の記事は、「VVVFインバータってなに?」という疑問に対し、離乳食レベルにまで噛み砕いた解説をします。
鉄道好きだけど、実はVVVFインバータをよく知らない人も、この記事で「なるほど!」とスッキリしてください。

 

インバータとは「直流を交流に変換する装置」


今回の記事、最終的に理解していただきたいのは↓の図です。

f:id:KYS:20200729141708p:plain


あ、まだ理解できなくても大丈夫ですよ。
ここから説明していきますから。

基本のキからいきましょう。
まず、「インバータ」とは何か?

一言でいえば、「直流電流を交流電流に変換する装置」です。

なんぼ物理が嫌いな人でも、「電流には直流と交流の二種類がある」ことは、一般常識として知っているでしょう。
直流を交流に変換してくれる装置。
それがインバータ。

ここまではOKでしょうか?

最近の電車はほとんどが「交流モーター」で走る


では、なぜ電車はインバータを搭載しているのか?
そこを説明していきます。
(注:インバータを載せていない電車も、もちろんあります)

電車はモーターで走っています。
モーターで車輪を回転させて動くわけですが、モーターには「直流用」と「交流用」の二種類があることはご存知でしょうか?
これは読んで字の如くで、

  • 直流モーター → 直流電流用のモーター
  • 交流モーター → 交流電流用のモーター


というわけですが、最近の電車で使われているのは、ほとんどが交流モーターです。

当然ですが、交流モーターを回転させるには、交流電流でなければいけません。
別の言い方をすれば、「交流電源」が必要ということ。

話のポイント 直流電流では交流モーターは回せない


ところが、日本の鉄道には「直流電源」を使用している路線が多々あります。
電車が走るのに必要な電気は、変電所という施設から送電されるのですが、それが直流であるケースが多い、ということです。

そして、ここが話の急所なのですが、「直流電流を電車側で受け取っても、交流モーターを回すのには使えない」のです。
当然と言えば当然ですが。

そこで登場するのがインバータ。
復習ですが、インバータとは「直流を交流に変換する装置」でしたね。

電車が受け取った直流を、交流モーターで使用できるよう交流に変換する。
この役割を担当しているのがインバータです。

今回のまとめ


長い説明になりましたが、まとめると↓のようになります。

電車を動かすための電源は「直流」だけど、モーターは「交流用」だから、「変換装置」としてインバータを間に挟む必要がある。

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なぜ電車にインバータが搭載されているか、ご理解いただけたでしょうか。
さて、「インバータはわかったけど、じゃあVVVFってなに?」という人、それは次回の記事で。

続きの記事はこちら VVVFインバータとは? 初心者向けにやさしく解説(2)


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