電験三種の力率改善

01　電力三角形で前後の条件を置く

電力三角形で前後の条件を置く

正弦波の条件で、有効電力P、無効電力Q、皮相電力SはS²＝P²＋Q²の関係です。力率cosφ＝P/S、遅れ無効電力を正とするとQ＝P tanφです。

負荷の有効電力Pを変えず、遅れ力率cosφ₁から、より高い遅れ力率cosφ₂へ改善する場合を考えます。必要な進相コンデンサの無効電力の大きさはQ_C＝P(tanφ₁−tanφ₂)です。

02　cosφからtanφへ直す

cosφからtanφへ直す

力率が小数で与えられた場合、遅れ角が0°から90°の範囲ならtanφ＝√(⁠1⁠−⁠c⁠o⁠s⁠²⁠φ⁠)/cosφで求められます。電卓で角度を求めてから計算する方法では、度とラジアンの設定を確認します。

目標力率が1ならφ₂＝0でQ₂＝0です。目標が1未満なら、改善後にも無効電力が残るため、改善前のQを全て打ち消す容量ではありません。進み側の目標を含む場合は、Qの符号から立て直します。

03　kvarの容量と静電容量Fを区別する

kvarの容量と静電容量Fを区別する

電力用コンデンサの「⁠容⁠量⁠」はkvarで示されることがあり、静電容量Fとは別です。単相で理想コンデンサの両端電圧実効値V、角周波数ωなら、無効電力の大きさQ_C＝ωCV²です。

平衡三相で一相の容量をCとするなら、Y結線はQ_C＝ωCVₗ²、Δ結線はQ_C＝3ωCVₗ²です。線間電圧Vₗと一相の電圧の違いから導きます。求めるCが一相当たりかどうかを必ず確認してください。

04　電流と損失は設置場所より上流を考える

電流と損失は設置場所より上流を考える

PとVが同じなら線電流は力率に反比例し、同じ抵抗の線路損失は電流の二乗に比例します。コンデンサを付けても、元の負荷そのものの電流が同じ割合で減るとは限りません。コンデンサと負荷を合成した上流側の電流を考えます。

過補償で進みになる場合もあるため、コンデンサを増やせば常に有利とは断定しません。送電損失と三相結線で条件を確かめます。

よくある質問

関連する記事

• 三相のY・Δ結線平衡三相交流のY結線とΔ結線について、相電圧・線間電圧、相電流・線電流を整理。三相電力の√3を使う条件と、一相分の計算手順を示します。
• 送電損失の比例関係送電損失I²Rと三相電力から、電圧・力率・電線抵抗との関係を整理。同じ送電電力を保つ比較条件と、三相分の損失を確認します。
• 需要率・負荷率・不等率需要率・負荷率・不等率を、設備容量・平均需要・各最大の合計・合成最大の違いから整理。負荷曲線と電力量の読み方を確認します。