【基礎から学ぶ交流回路】 交流回路の電力

電気電子
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基本的に”イメージ”を意識した内容となっておりますので、基礎知識の無い方への入門向きです。
じっくり学んでいきましょう!

今回は、「交流回路の電力」についての説明です。

交流回路の電力

交流回路は直流回路と違い、電圧と電流に位相差があります。
その関係上、交流回路の電力は皮相電力S有効電力P無効電力Qについて考慮する必要があります。
では、それぞれの電力が何を示しているのか解説していきます。

直流回路の場合、常に電流と電圧のベクトルは同じ方向を向いていました。
この時の電力PはP=VIと表すことができました。
この電流と電圧のベクトルが合っている状態での電力が実際に消費される電力となります

交流回路の場合、電圧と電流に位相差がある為、ベクトルの向きが一致していません。
図1のように電圧と電流に位相差θがあるとします。

図1

位相差を考慮せずに、電流と電圧の大きさをかけた値を皮相電力と呼びます。
量記号はS、単位は[VAボルトアンペア]です。
式で表すと、S=VIとなります。
皮相電力は実際に消費される電力ではなく、あくまで見かけ上の電力です。
電流と電圧の位相差を考慮していない為、実際の消費電力よりも大きい値となっています。

位相差を考慮してベクトルの向きを合わせた時の消費電力を有効電力と呼びます。
量記号はP、単位は[Wワット]です。
式で表すと、P=VIcosθとなります。
有効電力は負荷で実際に消費される電力です。
ここで出てきたcosθ力率といい、有効になる割合を表しています。

VIcosθを有効電力と呼ぶのに対し、VIsinθ無効電力と呼びます。
量記号はQ、単位は[varバール]です。
無効電力は、仕事をせずに電源に回帰する電力とのことです。
今は深く考えないようにしましょう。
ここで出てきたsinθ無効率といいます。

ここまで説明した皮相電力S、有効電力P、無効電力Qは、電力の直角三角形として表すことが可能です

図2

以上の関係からわかる通り、力率cosθは有効電力Pと皮相電力Sの比無効率sinθは無効電力Qと皮相電力Sの比となります。

以上、「交流回路の電力」についての説明でした。


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