力率とは何か？力率の求め方をやさしく解説！

供給された電力のうち、負荷で有効に使われる電力の割合を示すものが力率です。

供給された電力のすべてが、負荷で有効に使われることが理想です。しかし、交流回路では負荷の種類によって、供給された電力が有効に使われる割合が違います。

負荷設備にはコイルやコンデンサなどがあるため、遅れ電流や進み電流が流れます。電圧と電流の間にある 位相差 が、力率を変化させます。

力率は、皮相電力に対する有効電力の割合で求めます。

皮相電力と有効電力、無効電力の関係について

電圧に対し遅れ電流が流れている時の、皮相電力と有効電力、無効電力の関係は図のようになります。

	計算式	単位
皮相電力	$S=VI$	[VA] ボルトアンペア
有効電力	$P=VI\cos \theta$	[W] ワット
無効電力	$Q=VI\sin \theta$	[var] バール

力率の求め方

皮相電力と有効電力の関係から分かる通り、力率は有効電力を皮相電力で割ったものになります。

力率 $\cos \theta =\frac{P}{S}$

皮相電力と有効電力、無効電力の間には、三平方の定理から $S^2=P^2+Q^2$ の関係があります。

インピーダンスから求める

RLCの直列回路の力率は、インピーダンスと抵抗から求めることができます。

力率の求め方の例題

図のような、交流電源に $20$ [W] の負荷を接続した時、電力計が $25$ [W] の消費電力になりました。力率を求めよ。

力率 $\cos \theta =\frac{P}{S}$

力率のから、力率 $\cos \theta =\frac{P}{S}=\frac{20}{25}=0.8$ なので、力率は80％になります。

まとめ

電源から送られた皮相電力が負荷で、有効電力になる割合のことを 力率 といいます。

以上で「力率とは何か？力率の求め方をやさしく解説！」を終わります。