電話交換機（でんわこうかんき）とは、電話回線を相互接続し電話網を構成するための交換機である。博物館展示
概要手作業で電話回線の繋ぎ変えを行う電話交換手

無線電話機の登場以前において、電話により通話を行う場合は、基本的には電話機同士を1本の電話回線で結ぶ必要があった。しかし、特定の電話機だけでなく様々な場所の電話機と通信を行うためには、接続先が変更される度に電話回線を繋ぎ変えなければならない。そのため、架電する際には、まず各地域の電話局において待機している電話交換手を呼び出し、接続先を口頭で伝えることにより、交換手が手作業で電話回線を繋ぎ変えていた。この手続きを省力化及び高速化するため、電話機から送信されるダイヤル信号を受信及び認識し、機械的又は電子的に自動で電話回線を繋ぎ変える機械が発明された。

初期の電話交換機は機械式であり、電話回線と繋がっている接点が物理的に動いて接続先の繋ぎ変えを行っていたが、後に電子交換機が発明され、電子回路上で回線の切り替えを行うようになった。また、今日においては、規格の異なる方式の通信を相互接続する目的でも利用される。

日本ではNTTなどの電気通信事業者（キャリヤ）向けの電話交換機は2015年（平成27年）に製造を終了しているが、事務所や工場などの内線電話用（自営設備）の構内交換機はそれ以降も製造されている。HP1号 試験用送受器 仕1753-2 富士通信機製造株式会社 1956年（昭和31年）8月製造。日本電信電話公社局舎内などに設置された構内交換機の保守などに使用されていた。

VoIPへの置き換えが進んでおり、NTTは2025年（令和7年）頃に交換機設備の維持が限界となることから、2024年（令和6年）を目処に公衆交換電話網をNext Generation Network（次世代通信網／NGN）へ移行することが予定されている。

交換機の歴史方式通話路
スイッチ方式電話料金電話回線中継線路
制御信号市外通話市内通話ダイヤルパルスDTMFISDNPHS線方式
手動パッチパネル交換手磁石式
共電式ハドソン課金度数××××電線
1880ステップ・バイ・ステップ交換機可動接点ダイヤルパルス直接個別線信号線カールソン課金○×××ツイストペアケーブル
1920クロスバー交換機クロスバースイッチ布線論理間接制御広域時分制○○××導波管FDM
1960電子交換機多接点封止形蓄積プログラム方式共通線信号No.6柔軟課金○○××同軸ケーブル
1970デジタル交換機時分割共通線信号No.7○○○○光ファイバーPDH
SDH
ATM

交換機は段階的に、かつ大幅に小型化され、その場所が、コロケーションルール（co-location=共同の設置場所）で、関門交換機・ADSLのハウジングサービスとして、他の電気通信事業者に貸し出されている。
歴史ティヴァダル・プシュカーシュ（英語版）1877年ボストンの電話交換機の図面、1922年4つのクロスバー通話回線（水平）と交換手に接続する1つのバー(T)を備えた4つの加入者回線（上部）用の1903年製手動スイッチ。一番下のクロスバーは電話局にグラウンド接続され、インジケーター(F)の信号出力ができるようになっている。

電信の時代においては、郵便局、駅、特に重要な政府機関（省庁）、証券取引所、ごく少数の全国紙を供給する新聞社、国際的に重要な巨大企業、そして富裕層の個人が電信の主な利用者であった[1]。電話装置が電話交換機の発明以前より存在していたのは事実であるが、それらの成功と効率的運営は電信時代と同じ計画や構造では不可能だったであろう。交換機発明以前の初期の電話は（個人の家からその人の職場へのように）他のもう１台の電話だけに配線されて通信が行われていたのである[2]。

電話交換機はサービスセンター（集中電話局）にある地理的には小さな区域を担当する電話システムで、加入者間の直接回線を必要とするのではなく、彼らがかけてくる呼び出しに応じて個々の二つ以上の加入者回線の切り替えや相互接続を提供するものである。これにより加入者は自宅や会社や公共の場でお互いに電話をかけられるようになった。これらのことは電話通信を日常使用に問題なく使えて快適なコミュニケーションツールへと発展させ、しかもそれは全く新しい産業部門の創造に刺激を与えた。

電話機自体の発明と同様、「最初の電話交換機」という名誉にも数名の主張者がいる。初めて電話交換機を提案した1人はハンガリー人のティヴァダル・プシュカーシュ（英語版）で、1877年に彼がトーマス・エジソンのもとで働いていた時のこととされる[3][4][5][6]。最初の実験的な電話交換機はプシュカーシュの考案に基づいており、それは1877年にボストンのベル電話会社（英語版）によって造られた[7]。世界初となる国営の電話交換機は1877年11月12日、ベルリン近郊のフリードリヒスベルクでハインリヒ・フォン・シュテファン（英語版）指揮のもと開設された[8]。1878年1月にジョージ・W・コイは、ニューヘイブン (コネチカット州)に開設された米国で最初の商用電話交換機を設計および製作した。その交換台は「根角ボルト、ティーポットの蓋の取っ手、そしてバッスルの針金」から造られ、同時に2件の通話を扱うことが可能だった[9]。またチャールズ・グリデン（英語版）はローウェル (マサチューセッツ州)に交換所を設立したとされており、1878年に50人の加入者がいた。

ヨーロッパにおける別の初期の電話交換機はロンドンとマンチェスターを拠点にしており、どちらも1879年にベルの特許で開通した[10]。1年後、ベルギーが最初のインターナショナル・ベル社（英語版）の交換機をアントワープに保有した。

1887年、プシュカーシュはマルチプレックス交換機を発表した[11]。

その後の交換機は1-数百のプラグ盤で構成され、電話交換手が配属された。それぞれ交換手は、各ジャックが加入者の電話回線のローカル終端となる1/4インチのチップ - リング - スリーブ（3極）ジャックの差込口を備えた垂直なパネルの前に座って作業した。ジャックパネルの前に2列のパッチコードがある水平パネルを置き、各ペアをコード回線（英語版）に接続するというものである。

発呼者が受話器を持ち上げると、局所ループ電流がジャック付近にある信号灯を点灯させる[12]。交換手は後方のコード（応答コード）を加入者のジャックに差し込み、ヘッドセットを回線に切り替えて「番号をどうぞ？」と尋ねて対応を行う。市内通話の場合、交換手がペアの前方コード（鳴動コード）を着信側のローカルジャックに挿入すると、相手を呼び出す鳴動サイクルが始まる。長距離電話の場合、彼女はプラグを中継回線に差し込んで別のボード集積所または遠隔地の電話局にいる別の交換手に接続を行う。 1918年当時、長距離電話回線の接続が完了するまでの平均時間は15分だった[12]。

初期の手動交換機では交換手が聞き取りキーと鳴動キーを操作する必要があったが、1910年代後半や1920年代までには交換機の技術進歩で交換手が応答コードを挿入するとすぐに自動的に電話応答できるようになり、交換手が鳴動コードを着信側に挿入するとすぐに呼出し音が自動的に始まるようになった。交換手は、発信者が呼出し音を聞いている間に、回線から切り離され別の電話を処理できるようになり、自分が回線呼び出しを続けていることを定期的に報告する必要がなくなった[13]。

リングダウン（英語版）方式では、発信側の交換手が電話相手の加入者を呼び出す別の中間交換手を呼び出したり、または中間交換手にそれを受け渡した[14]。この中間交換手の連鎖は、中間中継回線がすべての電話局間で同時に使用可能である場合にのみ呼び出しを完了できる。 軍用電話が優先されていた1943年当時、市外電話に手動交換機を使っていた都市部では、米国を横断する長距離通話の申請および予定回線の調整に2時間もかかることがあった。