問題
次の記述は、鉛蓄電池などについて述べたものである。( )内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。
- (1)：鉛蓄電池は、( A )電池であり、電解液には( B )が用いられる。
- (2)：鉛蓄電池の容量が、10時間率で30[Ah]のとき、この蓄電池は、3[A]の電流を連続して10時間流すことができる。この蓄電池で30[A]の電流を連続して流すことができる時間は、1時間( C )。
| A | B | C | |
|---|---|---|---|
| 1 | 一次 | 蒸留水 | より長い |
| 2 | 一次 | 希硫酸 | より短い |
| 3 | 一次 | 希硫酸 | より長い |
| 4 | 二次 | 希硫酸 | より短い |
| 5 | 二次 | 蒸留水 | より長い |
解答
4
解説
鉛蓄電池
鉛蓄電池は、電極に鉛を用いた電池です。自動車用のバッテリーとしてよく用いられるほか、通信機器用のバッテリーとしてもよく用いられています。
充電ができない使い切りの電池を一次電池といい、充電ができる電池を二次電池といいます。
鉛蓄電池は二次電池の一種です。
鉛蓄電池は、陽極に二酸化鉛、陰極に鉛、電解液に希硫酸を用います。
すると、鉛から電子が失われ、導線を通じて電子が移動します。この電子の流れによって電流が発生するのが鉛蓄電池の仕組みです。
その後、陽極では、二酸化鉛、希硫酸中の硫酸イオン(SO42-)、運ばれてきた電子(e-)とが反応し、硫酸鉛(りゅうさんなまり、PbSO4)と水(H2O)が発生します。
一方、陰極では鉛と硫酸イオン(SO42-)が反応し、硫酸鉛(PbSO4)が発生します。
無停電電源装置(UPS)
無停電電源装置(Uninterruptible Power Supply)とは、英語名からUPSとも言い、電力の停電時にバッテリーから電力を供給する装置のことを言います。
※バッテリーのことを二次電池や蓄電池、単に電池などとも言います。
UPSとは、電源装置の一種で、二次電池など電力を蓄積する装置を内蔵し、外部からの電力供給が途絶えても一定時間決められた出力で外部に電力を供給することができる装置のこと。
一般的には、通常の商用電源（家庭用の100V交流電源など）に接続して給電を受け、同じ規格の電力を外部に供給する装置を意味する。コンピュータなどの電気機械をUPSを介して電源に接続することにより、停電が起きても暫くの間稼働を続けることができ、また、落雷などによる電源の瞬断や一時的な電圧低下などの影響を回避することができる。
UPS（無停電電源装置）とは - IT用語辞典 e-Words
UPSの構成
代表的なUPSの構成として、下記の2つがあります。
- 常時商用給電方式
通常時は商用電源を直接供給し、停電時にバッテリー給電のルートに切り替える方法。停電時に商用給電からバッテリー給電へ切り替えるために、瞬断が発生する。 - 常時インバータ給電方式
通常時もコンバータ～バッテリー～インバータのルートを介して給電する方式。停電時も瞬断が発生せずに電源供給を継続できる。
コンバータとインバータ
バッテリー(つまり電池)は直流の電圧しか扱えません。一方、商用電源は交流の電圧です。
そのため、バッテリーへ充電する際、またバッテリーから負荷へ電源を供給する際には、直流と交流の電圧を変換する必要があります。
交流→直流への変換器を整流器、直流→交流への変換器をインバータと言います。
まとめると、下記の通りです。
- 交流→直流への変換器：整流器、AC/DCコンバータという。
- 直流→交流への変換器：DC/ACインバータ、または単にインバータという。PWM制御方式が一般的に使われる。
時間率
ある電流でバッテリーを利用した場合、何時間でバッテリーが放電するかを表す指標です。
また、電池の使い方として、例えば3[A]の電流を連続して10時間流す場合と、30[A]を1時間流す場合を比較した場合、容量は同じ30[Ah]ですが、電池は短時間で大電流を流すことは苦手なので、実際は30[A]を1時間は流せず、もっと短い時間になります。