2017年2月7日火曜日

[講義note] 電源の種類

Title: 電源の種類

電池の容量を表す単位として、

[Ah]

がある。
[Ampere]・[hour] ≡ [Ah]
であり、例えば、この電池は 10 [Ah] だというならば、1 [A] で 10 [h]もつということを意味する。
※補足あり(10時間率表示する)

同じ電圧、同じ容量の電池があったとき、

直列接続の場合
電圧: 2倍
容量: 1倍

並列接続の場合
電圧: 1倍
容量: 2倍

となる。(各自実験して確かめよ)
また、電圧の違う電池を並列接続すると、電池に逆方向の電流が流れるため危険である。

電池には、それぞれ公称電圧と呼ばれる電圧があり、(普通の条件の下では)その電圧に保たれている。
(定格電圧と大体同じ意味)
新品の乾電池などは、1.6 V くらいの電圧がありますよね。

電池は、次の2つに分けられる。
1. 充電不可能の 一次電池
2. 充電できる二次電池

一次電池には
水銀電池 (1.4 V)
乾電池 (1.5 V)
酸化銀電池 (1.55 V)
リチウム電池 (3 V)
などがある。

代表的な二次電池を挙げておく。
(~蓄電池と書くこともある)

1.鉛蓄電池 (2 V)
2.アルカリ電池 (1.2 V)
3.ニッケルカドミウム電池 (1.2 V)
4.ニッケル亜鉛電池 (1.55 V)
5.酸化銀カドミウム電池 (1.15 V)
6.リチウムイオン電池 (3.6 V)

暑いのには弱いので気を付けること。
長期間使わない時は、放電してから保管すること。


二次電池は、放電すると電圧が落ちて次第に使えなくなる。
そこで、充電が必要なのである。
例えば、鉛蓄電池を充電すると、次のことが起こる。

1.電圧が 2.5 ~ 2.8 V まで上昇
2.電解液の比重が1.24 ~ 1.28 まで上昇
3.充電終了時には、ガスが発生し、極板から気泡によって電解液が白く濁る。
4.陽極は茶褐色に、負極は青灰色になる。

・鉛蓄電池について

陽極: 二酸化鉛 PbO2
陰極: 鉛 Pb
電解液: 希硫酸(酸性)
単セル電圧: 2 V

電解液の比重は
充電→重くなる
放電→軽くなる

大電流放電が可能・大容量化も可能


・ニカド電池について

陽極: 水酸化ニッケル
陰極: カドミウム
電解液: カリウム水溶液(アルカリ性)
単セル電圧: 1.2 V

・リチウムイオン電池について

単セル電圧: 3 V
継ぎ足し充電可能
軽くて小さい
メモリー効果なし
高エネルギー密度
自己放電少ない



・インバータ
直流電圧から交流電圧に変換し、変圧して、交流電圧を出力する回路
(DC → DC)

・コンバータ
直流電圧を交流電圧に変換し、変圧して、直流に変換して、直流電圧を出力する回路
(DC → (AC) → DC')

・浮動充電方式

常時は、商用電源から(整流して)、負荷と鉛電池に並列に繋いでおく。
→電力供給と充電が行われる。

停電時は、負荷には鉛蓄電池から供給されるので、これは便利である。
(PCなどは急な停電されるとデータが飛んだりしますよね。)
しかしそんなに長時間持つわけではないので注意です。


・補足

電池の容量の10時間率表示

60 [Ah] などは大体10時間率表示で書かれている。
6 [A] で使うと 10 [h] もつ。
(なんでもかんでも かけて60になればいいというわけではない)
10時間よりも短い時間で放電しようとするならば、容量は「減少」するので注意。
・・・一気に使うのはあんまりよくないこと。