力率とは?そのRLC回路や遅れ力率の計算方法についてまとめました。
【力率とは】進み力率・遅れ力率・計算式
力率(cosθ)とは、電圧と電流の位相差θ[rad]の余弦を計算したものです。
力率は、皮相電力が有効電力
になる割合を表しています。
(1)
※Qは無効電力
力率は100倍してパーセント表示で表すことが多いです。
力率が低い電気機器は、使用電力(W)に比べて電圧と電流の積(VA)が大きくなるため、「消費電力のわりにたくさん電流が流れる」ことになります。
そのため、力率の低い電気機器を導入する場合、大きな電流(アンペア数)の電気契約が必要となります。
種別 | 概要 |
---|---|
遅れ力率 | 無効電力Qが下向きのベクトル(電圧より電流が遅れている状態) |
進み力率 | 無効電力Qが上向きのベクトル(電圧より電流が進んでいる状態) |
【計算例①】RL回路の力率
RL回路の有効電力、皮相電力
は次のようになります。
(2)
よって力率は次の通りです。
(3)
【計算例②】RC回路の力率
RC回路の有効電力、皮相電力
は次のようになります。
(4)
よって力率は次の通りです。
(5)
【計算例③】RLC回路の力率
RLC回路の有効電力、皮相電力
は次のようになります。
(6)
よって力率は次の通りです。
(7)
【遅れ力率とは】力率・力率改善
遅れ力率とは、電圧より電流が遅れている状態での力率のことです。
一般的に、電気設備や電気機器の多くは誘導性であり、遅れ力率となります。
そのため、電気設備や電気機器の力率改善(無効電力を減らして、力率を1に近づけること)を行うには、負荷と並列に電力用コンデンサ(進み無効電力)を接続して、力率を改善します。
力率改善を行うことで、皮相電力を小さくできるため、回路網に流れる電流を減らすことができ、送配電線の電力損失の軽減や設備の有効利用などができます。
– | 詳細記事 |
---|---|
1 | ■【遅れ力率とは】電力用コンデンサで力率改善 |
【例題】RL回路の力率
電源電圧Vが102V、抵抗の両端電圧が90V、リアクタンスの両端電圧
が49Vのとき、負荷の力率
[%]はいくらか。
ただし、電源、抵抗、リアクタンスは直接に接続されている。
抵抗の端子電圧をVr、リアクタンスの端子電圧をVx、電源電圧をV、負荷電流をIとしてベクトル図を描くと下図のようになる。
(8)
よって、力率は88%
– | 参考文献・関連ページ |
---|---|
1 | ■【電池入門】基本原理・アルゴリズム |
2 | ■電気・電子回路入門 |
コメント
P=RI^2
S=ZI^2
のまちがいでは?
※新川様
ご指摘ありがとうございます。
修正しました。
R LカイロのところのSの式でiになっているのですがi*2ではないでしょうか?
ご指摘ありがとうございます。
修正しました。