第二種電気工事士試験問題(力率)

力率とは

交流は、直流と違ってコイルやコンデンサでは、電流の流れ方が違ってきます。

下の波形図をみてください。コイルとコンデンサそれぞれに交流電圧を加えたとき、流れる電流の１周期分の波形です。

コイルに交流電圧を加えると1/4周期遅れて電流が流れます。これを位相のずれが９０°遅れるといいます。

コンデンサに交流電圧を加えると1/4周期早く電流が流れます。これを位相のずれが９０°進むといいます。

ここでは、抵抗の電流波形を掲載していませんが、抵抗は、電圧と同じで位相のずれはありません。０°です。

一般に交流負荷はモータなどコイル負荷が殆どで、コンデンサー単体で負荷として利用するものはほとんど見かけません。

コイルは、長い銅線を巻いたものですが、銅線にも電気抵抗があります。ですから、純粋に理論上のコイルだけというものは存在しません。等価的に、コイルと抵抗が直列に接続されてものとなります。

さて、問題ですが、ここでは、力率と電流について問われています。

力率は皮相電力の大きさに対する有効電力の割合ということです。

実際のコイルには抵抗分がありますから、電流が流れれば、消費電力を消費します。これが有効電力です。

コイルやコンデンサでは、位相が９０°ずれると電流か流れても消費電力はゼロだということを覚えてください。これが無効電力です。無効電力も有効電力より位相が９０°ずれています。

皮相電力は、右の図のように、有効電力と無効電力を合成するベクトル値です。

位相が９０°ずれていますから、皮相電力を求めるには、ピタゴラスの定理が当てはまり、

で、計算できます。

問題にある力率100%とは、皮相電力が有効電力と等しくなるということです。つまり、無効電力分がゼロになることです。

問題に書かれている回路では電圧は一定ですので、そのまま、電流に置き換えられます。

言い換えれば、力率100%より低いと、皮相電力の電流は、無効電力の分、余計に電流が流れているので、力率100%になると有効電力の電流が等しくなり、電流は少なくなります。

ちなみに、コイル回路では、位相が９０°遅れて力率が悪くなります。そこで負荷に並列コンデンサを接続することで、コンデンサは、位相が９０°進めますから、打ち消しあって力率を改善させます。

答え　ハ

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