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電気のおはなし
私たちの生活から切り離せない存在、「電気」。 電気が循環する回路の種類や、電気の測定、電気用品、発電、電源など、 電気にまつわるあらゆる基本的な事項をご紹介していきます。
第1章 電気回路

1-4 直流回路とは

直流電源を使用している回路や部品、機器、設備の内部には直流回路が形成されています。直流電源には直流発電機、電池、交流から直流に変換する電源アダプターなど多くの種類があります。

電池は、充電できない使い捨ての一次電池と充電すると何度も使用できる二次電池があります。

充電することのできない使い捨てになる一次電池の乾電池は、リモコン、懐中灯、目覚まし時計や充電操作ができない幼児が使うモータで動作する玩具などに使われています。ボタン電池は、腕時計や補聴器のように消費電力で動作する小型の機器に使われています(図1)。

  • 乾電池
  • 乾電池
  • ボタン電池・リチウム電池
  • ボタン電池・リチウム電池

図1:一次電池の用途例

一方、二次電池は、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、ノートパソコンなどの携帯情報機器や、携帯オーディオ機器、携帯ゲーム機器、電動工具など充電すると何回も使用でき、ランニングコストを低く抑えることができる用途に使われています(図2)。

図2:二次電池の用途例

図2:二次電池の用途例

照明器具では交流が流れて点灯する白熱電球、蛍光灯などが主流でした。 ところが省電力、長寿命などの特徴を備えたLED照明器具の商品化が進み、 今までの照明器具にとって代わりつつあります。LED照明器具に使われているLEDは、直流が流れて発光する直流回路で動作する素子です(図3)。 そこで商用電源の交流に接続して使われるLED照明器具では交流をスイッチング電源でLEDの動作に適切な直流電圧に変換しています(図4)。

図3:LEDスポット照明器具の例

図3:LEDスポット照明器具の例

図4:スイッチング電源の構成例

図4:スイッチング電源の構成例

最近の自動車には直流で動作するエンジンコントロールユニット(ECU)を筆頭に多くの制御ユニットが搭載されており、直流回路で結ばれています。

モータで走行する電気自動車以外の自動車ではスタータにバッテリーから大電流を流して回転させてエンジンを始動しています。そこでバッテリーからスタータへの直流回路の配線には太い電線が使われています。

都市部のドライブでは頻繁にスタートストップを繰り返すので燃料の節減とCO2排出の削減につながる アイドリングストップシステム(ISS)機能が新車に義務付けられる方向にあります。 エンジンの始動と停止の頻度が高くなるので耐久性を向上させた高性能なスタータと内部抵抗を低減して大電流をスタータへ流すことができ、充放電への耐久性を高めたバッテリーがISS車に採用されています(図5)。

図5:ISSバッテリーの充電と放電

図5:ISSバッテリーの充電と放電

大容量の蓄電池設備や電源設備など大電流が流れる直流回路の配電には抵抗値が低い太い電線や大電流が流れても電圧低下が低く発熱も小さいブスバーとよばれる配線部品が使われています(図6、7)。

図6:ラミネートブスバーの例

図6:ラミネートブスバーの例

図7:銅板ブスバーの例

図7:銅板ブスバーの例

直流回路は、オームの法則がそのまま適用できる場合が多いのでわかりやすいのですが回路中に使われている部品の特性を知って回路を見ることが重要になります。

執筆:常深 信彦

『電気のおはなし』の目次

第1章 電気回路

第2章 電気の測定

第3章 回路計

第4章 電気用品

第5章 発電

第6章 電源装置

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