力率計算機

力率とは

力率（Power Factor）とは、交流回路において電源から供給される皮相電力のうち、 実際に仕事をする有効電力の割合を示す指標で、cos φ（コサインファイ）で表されます。 力率は0から1の値をとり、1に近いほど電力が効率よく使われていることを意味します。 純抵抗負荷では力率1、純リアクタンス負荷（コイルやコンデンサのみ）では力率0となります。

交流回路の電力は3種類に分けられます。有効電力P（単位：W）は実際に消費される電力、 無効電力Q（単位：var）は負荷と電源の間を往復するだけで消費されない電力、 皮相電力S（単位：VA）は電圧と電流の積で表される見かけの電力です。 これらは S² = P² + Q² という電力三角形の関係にあり、力率は cos φ = P/S で求められます。 モーターや変圧器などの誘導性負荷では、無効電力が大きくなり力率が低下します。

力率が低いと同じ有効電力を得るためにより大きな電流が必要となり、 送電線の損失増大、変圧器やケーブルの過負荷、電圧降下の増大といった問題が生じます。 このため、電力会社は産業用需要家に対して力率の基準を設け、 力率が低い場合はペナルティ料金を課したり、高い場合は割引を適用したりしています。 日本では一般に力率85%を基準として料金調整が行われています。

力率改善の最も一般的な方法は、進相コンデンサを負荷に並列に接続することです。 コンデンサは進み無効電力を供給し、誘導性負荷の遅れ無効電力を相殺します。 必要なコンデンサ容量は Qc = P(tan φ₁ − tan φ₂) で計算でき、 φ₁は改善前、φ₂は改善後の力率角です。本ツールでは現在の力率と目標力率を入力することで、 必要なコンデンサ容量を自動で算出します。電験三種の学習や設備設計にお役立てください。