交流用電気機関車の開発
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/07/23 03:42 UTC 版)
「日本の電気機関車史」の記事における「交流用電気機関車の開発」の解説
1950年代以降、電化を地方幹線へ拡大するため、従来の直流電化に比べて送電コストを抑えられる商用周波数による交流電化の開発が行われた。1955年に試験線として仙山線の陸前落合 - 熊ヶ根間（後に仙台 - 作並間に拡大）が交流電化され、比較のため交流整流子電動機を直接駆動する方式のED44形と水銀整流器を使用して直流電動機を駆動する方式のED45形の2形式が試作され、試験に供された。その結果、ED45形の整流器を使用する方式が採用され、量産機のED70形が1957年に製造され、日本初の本格的交流電化線区である北陸本線に投入された。この際、変圧器の2次巻線を利用して降圧して（主回路とは別の巻線、3次巻線とも呼ぶ）、冬季の暖房用電源として牽引する客車に給電する電気暖房が実用化され、直流電化線区を含む全国の電化線区に広く普及した。 その後、整流器は低温時の起動や保守に問題のあった水銀整流器から、動作の安定したシリコン整流器に移行したが、当初開発されたEF70形、ED74形では、直流機関車のバーニア制御に相当する水銀整流器の格子位相制御機能も失われたため、交流機関車としての性能は後退した面があった。この点を改良したのがED75形で、シリコン整流器と低圧タップ制御、磁気増幅器によるタップ間電圧連続制御を採用し、交流電化区間における標準型として、1963年から10年以上にわたり300両近くが量産された。 制御方式については、電気回路の無接点化を図ることのできるサイリスタ制御の研究が進められ、1965年にED93形が、翌年には酷寒地（北海道）向けにED75形500番台（S形）が試作された。これらは、1967年に登場したED77形や1968年のED76形500番台によって結実するが、すでに本線用としてタップ制御式の通常型ED75形等が量産されていたこともあり、これらのサイリスタ制御機は東北の急勾配路線・亜幹線や北海道へ局地的投入されたに留まり、ED75に代わる主力機として本格的に量産されることはなかった。 駆動方式は、ED70形、ED71前期型ではバネ下重量軽減を狙ったクイル式が採用されたが、それらは異常振動による故障に悩まされ、ED71形最終増備グループでの半吊り掛け式採用を経て、ED72形・EF70形以降は吊り掛け式で無理のないMT52形主電動機に回帰している。
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