DC／直流
June 1, 2024.
「直流(DC・Direct Current)」とは乾電池の電源のように、流れる方向が一定の電源のことです。「DC」とは「Direct Current」の意味です。大部分のティンプレート製品やメルクリン製品などの例外的な存在が交流電源で走行することを除けば、直流で走る鉄道模型が現在では主流です。「交流」の事は「AC(alternating current)」と書き、「エーシー」または「オルタネーティング・カレント」と読みます。
直流(DC・Direct Current)は逆転スイッチなどを使って意図的に変化させない限りは極性が一定です。普通に直流で運転する鉄道模型のモーターは、界磁に永久磁石を使ってて極性変化がないので、電源の極性さえ切り換えてやればモーターの回転方向が変わります。従って、電源の極性を変化させれば自動的に車輛の走行方向を遠隔操作的に切り換えることが極めて容易です。界磁に電磁石を使っても、電気子(でんきし)に流れる電流とは全く別個に独立して極性を固定しておけるならば直流で使用する事が可能です。
鉄道模型に直流(DC・Direct Current)を使う場合、電源の極性を変えればモーターの回転方向が変わるので、車輛の方向転換が極めて簡単です。これが鉄道模型で直流を使う最大の理由であり、優位点です。これに対して交流では界磁に永久磁石を使う訳に行かないので電磁石を使いますが、交流では電源の極性を変えようとしても常時極性が変わり続ける事が前提ですから、実態として電源の極性を変えてモーターの回転方向を変える→車輛の回転方向を変えるという手法が使えません。結果的に何等かの電動逆転器を全ての動力車に装備してやる必要があります。尤も、電動逆転器さえ用意してやれば済む話なので、余り目を向く程の事でもないですけど。
異常は直流電源を鉄道模型で使う場合の利点ですが、実物の鉄道の場合は必ずしも都合の良い点ばかりではありません。直流は電圧を上げたり下げたりすることが交流に比べて容易ではないからです。交流の場合はトランスさえ用意すれば電圧はごく簡単に上げたり下げたりすることは可能です。これに対して直流は、電圧を下げることは比較的簡単ですが、電圧を上げることは普通には無理です。それでも必要があって直流の電源で電圧を上げようとするならば、電動発電機などを使って一旦交流に変換してから電圧を上げておいて再度直流に戻すと言った作業が必要になります。
普通の電気鉄道で直流電化されている場合の架線電圧は、日本の場合は過去まで遡ると600V、750V、1200V、1500Vのいずれかです。外国の場合は3000Vとかですが、日本国内で交流電化されている場合は20000Vとか25000Vとかになります。電力は電圧と電流の積ですから、100V×1A＝100W、1V×100A＝100Wと言う事で、同じ電力を送電する場合は電圧を高くした方が電流が少なくて済みます。日本の交流電化区間は20000Vとか25000Vとかで直流電化区間よりもかなり電圧が高いですが、電圧が高い方が送電する際の設備の建設費が少なくて済むからでもあります。