【遅れ力率とは】電力用コンデンサで力率改善

遅れ力率とは?電力用コンデンサで力率改善する方法についてまとめました。

【遅れ力率とは】

遅れ力率とは、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)のときの力率です。
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。

【力率改善】電力用コンデンサー

電力用コンデンサーは、高圧・特別高圧等の電源設備で「力率改善」「電圧調整」に使用されるコンデンサーです。

種別 概要
力率改善 電力用コンデンサーに流れる電流の位相は、電圧の位相より90度進んでいるため、一般の負荷と並列に接続すると、合成された電流の位相は電圧の位相に近づき。力率が1に近き力率を改善されます。
電圧調整 系統に電力用コンデンサーを並列に接続します。すると、コンデンサーに流れる電流の位相が、電圧の位相より90度進むため、電圧が上昇します。逆に、電力用コンデンサーを切り離すと、電圧が低下する。このように電力用コンデンサーのスイッチングにより電圧調整ができます。

【例題】電力用コンデンサーの容量計算

例題

使用電力600〔kW〕、遅れ力率80〔%〕の三相負荷に電力を供給している配電線路に対して、負荷と並列に電力用コンデンサを接続する。このときの線路損失を最小とするコンデンサの容量〔kvar〕を求めます。

回答

皮相電力Sと無効電力Qを計算します。

(1) \begin{eqnarray*} S&=&\frac{P}{cos\theta} = \frac{600}{0.8} = 750[kVA]\\ Q&=&\sqrt{S^2-P^2}=\sqrt{750^2-600^2}=\sqrt{202,500}=\sqrt{450^2}=450[kvar] \end{eqnarray*}

ここで、線路損失が最小となるのは、無効電力Qが0〔kvar〕(力率が1まで改善)となるときです。
よって、「無効電力Qと等しい容量(450〔kvar〕)をもつ電力用コンデンサを負荷と並列に接続」します。

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
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