力率とは？：電気主任技術者－電験３種の試験と実務

力率とは

力率とは、電圧と電流の位相差θ[rad]のcosθを力率といいます。一般的には電気設備は遅れ力率となります。遅れ力率とは、電圧より電流が遅れている状態です。

力率が遅れる理由

電気的負荷は蛍光灯や電熱器、モーターなどさまざまなものがありますが、これらの負荷は抵抗R、インダクタンスＬ、静電容量Cの合成回路として見る事ができます。そこで、R・Ｌ・Cに交流電圧Ｖ＝√2Ｖsinωt[V]を加えた場合の電気的な性質を調べて見ます。

■抵抗Ｒだけの場合の電流

ＩR＝Ｖ／Ｒ　[Ａ]
となり、電圧と電流は同相となります。

■インダクタンスＬだけの場合の電流

インダクタンスＬのコイルに正弦波電源を加えると、電磁誘導作用により、電流の流れを妨げるような方向で、逆起電力が発生します。この時の磁束をφとすると、逆起電力 VLは、
VL＝-Δφ/Δｔ＝-LΔＩL/Δｔ
となります。つまり VLはＩLの時間的変化の割合に比例する事になり、ＩLの変化が最大の時はVLは最大に、ＩLの変化が零の時はVLも零となります。これを図示すると図２のようになり、VLはＩLより90°位相の遅れた正弦波電圧となります。
そして、このコイルに電流を流し続ける為には、VLと反対と位相の正弦波電圧Vが必要となります。ＶはＩLよりも90°位相の進んだ正弦波電圧です。つまり、ＩＬは電源電圧Ｖより90°位相の遅れた正弦波電流となります。

■コンデンサＣだけの場合の電流

コンデンサＣには、電荷[ｑ]を蓄えたり、放出したりする働きがあり、流れる電流はＣに加わる電圧の時間的変化の割合に比例します。式で書くと
ＩC＝Δq/Δｔ＝CΔＶ/Δｔ
となります。図のようにｖが零から上昇しようとする時は、時間的変化の割合は最大値となり、 ＩCも最大となります。又、正弦波Ｖが最大値の時は、時間的変化の割合は零となり、 ＩCも零となります。
このように調べると、ＩCは電源電圧Ｖより90°位相の進んだ正弦波電流となります。

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