レールに流れる電流等に詳しい方教えてください。

質問

鉄道のレールにはアースがつけられていると聞きました。
おそらく、一定間隔でアースされているのだと思います。

そうすると、一定間隔で電位が０Vになるため、
アースとアースの間のレールには電位差がなくなり、
電流が流れなくなると思います。

どのようになっているのでしょうか？

詳しい方、教えてください。

回答No.9

zuyun · ベストアンサー

どなたも質問者さんの疑問の中心点：「電位差のないレール中になぜ電流が流れるのか」に答えていないようですので、鉄道については素人ですが、分かる範囲で解答します。
アース(大地)というのは、ある程度抵抗を持った巨大な１枚の板のようなものに過ぎず、「至る所電位０(一定)」という保証は必ずしもありません。
質問者さんがお考えのように、きわめて小さいとはいえレールにも抵抗がありますから、当然のことながら、流れる電流に応じて電位差が発生します。(大きな値ではないと思いますが、具体的な値は知りません。)　そして、もし何か所も接地してあるならば、その電流の一部は土壌を経由することになります。
　土壌中の電流は迷走電流といい、#2、#3さんも指摘していますが、周辺の土中の水道管などを腐食させる原因になります。これは何故かと言うと、電流の流れている土壌中に金属管などがあると、土壌よりも金属管の方が良導体ですので(土壌は１ｋΩ・ｃｍ程度か。)、電流は金属管の中を好んで通ることになり、その際、土壌と金属の間で電気が出入りする際に腐食を起こします。
　このように、迷走電流が腐食をもたらすということ自体が、土壌内にも電位差が存在できることを意味しています。
つまり「アースすれば強制的に電位が０に固定される」というのは実は正しくなく、電車や工場のような大電流源があればそれに応じて電位差が発生してしまうという訳です。

ただし、もしも仮に大地が電気抵抗０の物質でできていたとすれば、アースは強制的に電位を０に固定することになるはずですね。その場合、レールには電流は流れず、１００％大地を経由することでしょう。(その場合でも、回路は切れているのではなく、大地も含めてひとつの回路を形成していることになります。)

ちなみに、#7さんの
> 君の考えで行けば超伝導の電線には電気が流れないのか。
というのはむしろ逆ですね。超伝導体ならば電位差なしで電流が流れていても不思議ではありませんが、質問者さんの疑問は、抵抗体なのに電位差は要らないのか、ということなのですから。

回答No.10

ruto

>アースとアースの間のレールには電位差がなくなり、
　この意味がよく分からなかったのですが、レールに流れずに大地にばかりながれると言う意味なのですね。
　接地すれば接地抵抗が１０Ω～１００Ω程度はあります。
　まずレールに電流が流れると。電位差が生じ、その電位差でアースにも電流が流れ電位差が小さくなりますが、分流するだけです。最後電流は電源のマイナスに帰ります。
　要はアースとアースの総合的な抵抗値とレールの抵抗値に反比例して電流が分流します。
　質問者の云う電位差はレールと大地の電位差のようですが、これは大地に向かって電流が流れない時のみOですが、大地に電流が流れると、電位差はゼロにはなりません。
　何故なら、電源のマイナスが接地されてマイナスに向かって電流が流れるから。

回答No.8

stst

直流き電と、交流き電とを混同していませんか？
直流の場合、架線から車両を通ってレールに流れた電気は、変電所へ戻りますが、通常これをアース（接地）とはいいません。
なお直流区間でも、信号用の軌道回路は、交流で通電していますから、接地をとっておかないと、地中埋設物への電触の恐れがありますよね。
また、交流き電区間では、当然のことながら接地がされていないと、怖いですよね。一般の家庭でも洗濯機など、アースをしっかりとっておかないと、感電の恐れがありますね。

回答No.7

ruto

>電線からレールへ流れた電流がまた電線へ戻る回路が出来ていないと、
>連続的に電流は流れないと思うのですが、、。
・電流は＋の架線から電車のパンタグラフを通りレールを介して－に帰る。。電源の電圧は1500Vもあります。

>そこで、レールに一定間隔でアースが取られていると、
>レールを伝って送電所へ電流が戻らないと思います。
>何か私が認識違いをしているのでしょうか？
　君は電気回路の考え方が全くわかってい無い。初歩から勉強する必要がある。アースがない場合、電流はレールを介して電源の－にかえる。
　ところどころでアースを取ったとしても、レールとアースの両方を通って電源の－に帰るだけだ。
　電圧の基準を電源の－で考えること。
>アースとアースの間のレールには電位差がなくなり
この考えは根本的に間違っている。
君の考えで行けば超伝導の電線には電気が流れないのか。
（なお、レールとレールの継ぎ目は銅線で接続されている、これをボンド線という）

回答No.6

spica777

過去の質問と回答を参考に。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=897530

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=897530

回答No.5

tnt

NO.3です。

ルートとしては、
変電所の＋　⇒　き電線　⇒　架線　⇒　電車
⇒　レール　⇒　き電線　⇒　変電所の－
となっているのですが、
接地はこの変電所で行っています。

条文をこんどは転載しますね。
第四十五条　帰線用レールは、帰線電流に対し十分な電気回路を構成するように、かつ
、レールから大地に流れる漏えい電流が少なくなるように施設しなければならない。
２　踏切道及び通路等に施設する帰線用レールは、大地との電位差により通行する人等
に危害を及ぼすおそれのないように施設しなければならない。
１は、つまり、レールから大地に電流を流すなと
書いてあります。アースはしません。

なお、変電所のアース設置の根拠はこの条文です。
第五十三条　電気設備の必要な箇所には、異常時の電位上昇、高電圧の侵入等による感
電及び火災の防止、電気設備の保護等に有効な接地をしなければならない。

この、鉄道レールから大地に漏れる電流は
建築物を腐食させるだけでなく、地磁気観測等でも
大問題となっています。
常磐線が交流電化となっている理由、
関東鉄道常総線が電化できない理由
内房線が枕木付近を特殊な構造にしている理由、
いずれも、この帰電流が問題になっているためです。
当然、わざわざ電流を増やすようなアースは
行いませんし、これをやると
電車が通る毎に付近の大地に電流が流れますから
重大な電気障害を引き起こします。

回答No.4

ymmasayan

No.1です。補足にお答えします。

>一般の電線が切れたら、停電するように、
>回路はどこかで閉じてないと電流は流れないと思います。

その通りです。
変電所→架線→電車→レール→変電所という閉じた回路が出来ています。

回答No.3

tnt

アースは付いていないはずです。

レールは電車の電気が戻るルートを構成していますが、
アースを付けるとこの電気の一部が
大地に流れ、電食現象が生じます。
（電気による金属（特に接続部）の腐食現象です）
このため、規則により
大地との絶縁抵抗が決められています。

また、アースしてしまうと、信号も
うまく動かなくなります。

参考URLの４５条を御覧下さい。

なお、このままだと踏切等を通るときに
感電してしまうように思われるかもしれませんが、
大地に電流を流していないので、
結果的に大地とレールの間の電位差は
ほとんど生じません。
また、変電所では保安用の接地があります。
このため、感電することはありません。

参考URL：

http://www.rail-e.or.jp/9_kaigishitsu/gijutukijun.html

補足

ご回答ありがとうございます。

＞アースは付いていないはずです。

私が読んだ専門書には、アースが設置されていると書いてありましたが、回答者さんの情報は確かでしょうか？

レールにアースされていないと、
レールと大地の電位差があった場合、
すぐに感電の危険性が出てくると思うのですが、、。

回答No.2

mak0chan

それでよいのです。
レールとアースの間に電流が流れると、地中に埋設された水道管やそのほかの金属体に、電食障害を起こします。電流はレールだけを通るのが理想です。

では、アースは何のためにあるかということですが、ご自身でお気づきですね。

＞アースとアースの間のレールには電位差がなくなり…

アースとレールに電位差があっては、人が踏切を通るたびに感電しますね。車が通ると、わずかなスパークだがガソリンに引火したら大変なことになりますね。

回答No.1

ymmasayan

架線とアースの間に１５００Ｖの電位差がかかっていますから、
ちゃんと電流は流れます。

補足

ありがとうございます。

一般の電線が切れたら、停電するように、
回路はどこかで閉じてないと電流は流れないと思います。

鉄道の、電車の上にかけられている電線とレールに電圧がかかっていても、
電線からレールへ流れた電流がまた電線へ戻る回路が出来ていないと、
連続的に電流は流れないと思うのですが、、。

そこで、レールに一定間隔でアースが取られていると、
レールを伝って送電所へ電流が戻らないと思います。

何か私が認識違いをしているのでしょうか？

教えてください。よろしくお願いします。