蓄電池設備(直流電源装置)のドロッパ


 高圧受変電設備の操作電源は交流が多いが、大型設備や重要な設備では直流100V級が使われている。この場合の直流は一般的には鉛蓄電池が使われその電圧は2V×54セルの108Vが使われている。

 蓄電池は整流器と並列に接続され常時充電(浮動充電)される下図のような方法となっている。鉛蓄電池の場合種類によって違うが108Vに対し116.1~120.4Vで充電される。仮に120.4Vで充電された場合、出力電圧も120.4V近くとなる。直流100V定格機器の各種規格では一般的に±10%の90~110Vの電圧であれば支障なく動作する事になっている。これに対し120.4Vが連続的にかかれば機器のコイル等が焼損(短時間しか印加されない遮断器等の投入、引き外しコイルは別)する事になる。

 さてどうするものかと言う事になる。少なくとも120.4-110=10.4Vを下げる事を考えないといけない。方法としては、

 

イ・シリ-ズレギュレ-タを使う。

ロ・DC-DCコンバ-タを使う。

ハ・シリコンドロッパを使う

などの方法があるがイ、ロは高価なので一般的にはシリコンダイオードを使ったシリコンドロッパを使っている。

 シリコンダイオードの特性を見るため、シリコンダイオ-ド 東芝 1S1830 ピーク繰り返し逆電圧1000V 平均順電流1A定格の物の通電電流による電圧降下の例を見たのが下表(測定回路は下図)である。電流比が20倍(0.05A~1A)になっても電圧降下比は1.2倍程度くらいにしかならない。このような特性に着目し各蓄電池メ-カ-はシリコンダイオ-ドを使い負荷電圧の補償をしている。シリコンダイオ-ドを使って電圧を下げるので通称「シリコンドロッパ」と呼ばれている。

 ダイオ-ド1個で0.8Vの程度の電圧降下となるので20個直列で16V程度の電圧降下が見込める。

電流[A] 1本[V] 2本直列[V] 2本並列[V] 備考
0.05 0.732 1.457 0.702  
0.1 0.761 1.509 0.729  
0.2 0.785 1.563 0.756  
0.3 0.799 1.589 0.772  
0.4 0.807 1.610 0.782  
0.5 0.814 1.624 0.790  
0.6 0.820 1.635 0.796  
0.7 0.825 1.646 0.802  
0.8 0.828 1.657 0.807  
0.9 0.832 1.670 0.813  
1.0 0.838 1.706 0.828  

 

写真1・直流電源装置(蓄電池設備)DC108V 50Ah(10時間率)54セル

写真2・シリコンドロッパ-(10個直列が2段) 0.8V×20=16V程度電圧を下げる事が出来る

写真3・シリコンドロッパ-の拡大・放熱を兼ねたアルミ板で直列に接続

写真4・整流器電圧・電流 121V 2.0A

写真5・蓄電池電圧・電流 120V 0.7A

写真6・負荷出力電圧・電流 104V 1.4A 蓄電池電圧より16V降下している

写真7・表示パネル