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パワーファクター計算ツール

AC 回路の力率、無効電力、および補正コンデンサの計算

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公式

P = S × PF, Q = S × sin(φ), C = (Q₁ - Q₂) / (2πf × V²)

参考: IEC 60038 standard voltages

P — Real (active) power (W)
S — Apparent power (VA)
PF — Power factor
Q — Reactive power (VAR)
φ — Phase angle between voltage and current (°)
C — Correction capacitor (F)
f — Supply frequency (Hz)
V — Supply voltage (V)

仕組み

力率は、AC 電気システムにおける実電力 (ワット) と皮相電力 (ボルトアンペア) の比率で、電気エネルギーの利用効率を表します。交流回路における力率の範囲は 0 ～ 1 で、1 が理想で、電圧波形と電流波形が完全に同期していることを示します。力率が低いと、無効電力の消費量が多くなり、エネルギー損失が増え、システム効率が低下します。力率改善には、容量素子または誘導素子を追加して電圧と電流の間の位相角を最小化する必要があります。これにより、電気システム全体の性能が向上し、公共料金が削減されます。

計算例

50 kW、初期力率が 0.65 の産業用モーターを考えてみましょう。見かけの電力は 76.92 kVA (50 kW ÷ 0.65) になります。ベクトル計算を使用して必要な補正容量を計算することで、力率を 0.95 まで上げるのに必要な正確なコンデンサを求めることができます。480V、60Hzの電源を仮定すると、補正コンデンサは約45μFになります。この補正によって無効電力消費が減少し、ライン電流が減少し、施設のエネルギーコストを大幅に削減できる可能性があります。

実践的なヒント

  • ✓正確な力率計算のため、常に真の RMS 値を測定してください
  • ✓安定した性能を得るには、温度補償コンデンサを使用してください
  • ✓力率補正装置の定期的な監視と保守
  • ✓複雑な電気システム用の高調波フィルターを検討してください

よくある間違い

  • ✗位相角を考慮せずに力率を誤って測定する
  • ✗特大または小型の補正コンデンサの使用
  • ✗力率計算における高調波歪みの影響を無視する

よくある質問

一般に、力率が 0.90 以上であれば問題ないと考えられます。ほとんどの電力会社は、エネルギー効率を最適化するために力率を0.95～1.0に維持することを推奨しています。
一般的に推奨される年次検査では、負荷が大きく変動する重要な産業設備を四半期ごとに点検します。
はい、力率を改善することで、無効電力料金が減り、ピーク時の需要コストを下げることができるため、光熱費を削減できます。
容量補正が最も一般的で、主要な無効電力を供給することにより、モーターや変圧器などの誘導性負荷に対抗するために使用されます。
補正が不適切だと、共振や機器の損傷につながるだけでなく、エネルギー消費量が減少するどころか増加する可能性があります。

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