力率は、電気受信機の特性です。
時間の経過とともに変化する電流領域（正弦波かどうか）が供給されるダイポールの場合、それは、このダイポールによって消費される有効電力を電流と電圧の実効値の積で割ったものに等しくなります。常に 1 と 0 の間になります。
- $$ {fp = \frac{P}{UI} = \frac PS \,} $$
特に、電流と電圧が時間の正弦関数である場合、力率は電流と電圧の間の位相シフトの余弦に等しくなります。
- $$ {fp = \cos \varphi \,} $$
力率は、電流が通過するときの電力消費におけるダイポールの効率を説明するパラメータです。機械的な比較としては、ギアボックスのクラッチ係数が考えられます。
- クラッチペダルを踏むとエンジンは回転しますが（電流が流れます）、車両に動力は伝達されません。力率はゼロです
- クラッチペダルを上げるとエンジンが回転し、その勢いがすべて車両に伝達されて動力が発生します。力率は 1 です
- クラッチを滑らせると、中間の状況になります。これは、力率が 0 と 1 の間にある場合に対応します。
配電器にとって力率の重要性
配電会社は一般に電力料金を請求しますが、送電線の損失は消費者が要求する強度に依存します (ジュール効果損失)。設備の力率が低い場合、電流需要は高くなりますが、消費電力は低くなります。これが、大規模消費者 (高電圧に接続された設備) の場合、請求に消費された有効電力だけが考慮されない理由です。フランスでは、この請求は非常に複雑です。これは産業省によって規制されています。2002 年 7 月 23 日発行の JO no. 170、12600 ページ以降。現時点では、冬季およびピーク時間帯に高電圧に接続されている顧客のみが対象となります。
正弦波電流領域の力率
力率の影響
反対側の図は、3 つのケースで 230 V の電圧を受け、18 A の電流が流れるダイポールによって消費される瞬間電力 (瞬間電圧と電流の積) を表しています。
- 力率は 1: 最大値に等しくなります。電圧と電流は同相であり（同じ瞬間ではゼロになります）、瞬時電力は常に正で、平均電力は最大になります。
- 力率＝0.7：中間値（単相非同期モータの場合）
- 力率は 0.2 に等しい: 低い値: 電流は同じで、瞬時電力は同じ振幅で変動しますが、前の曲線と比較して大幅に下方にシフトしています。平均電力は低く、力率が 1 の場合に必要な電力の 20% です。
力率改善
次のべき乗の定義、中間計算を使用します。
- 皮相電力: $$ {S = U \cdot I \,} $$、
- 無効電力: $$ {Q = U\cdot I \cdot sin \varphi \,} $$、
- 有効電力: $$ {P = U \cdot I \cdot cos \varphi \,} $$
フランスでは、高電圧が供給される実業家向けに、無効電力部分
コンデンサバンクの使用
ブシュロ法を使用して、次の値を決定します。
- $$ {Q_T + Q_C = 0,4 \cdot P_T \,} $$（注：業界では、$$ {Q_T \,} $$常にポジティブですが、$$ {Q_C \,} $$常にマイナスです。
次に、計画された仕様を遵守するために必要な容量の値を推定します。
同期補償器の使用
一部の企業は、電気モーターが消費する電流の遅れを補償するために、同期発電機を使用して電圧よりも先に電流を生成しています。
ファクトの使用
FACTSシステムは、電力エネルギーの品質向上を目的としたパワーエレクトロニクスをベースとした装置です。その中には、SVC など、電圧調整と力率改善の両方が可能なものもあります。
力率と品質率
エレクトロニクスでは、力率が低いほど大きくなる発振ダイポールの品質係数を定義します。その理由は、電子工学と電気工学では視点が同じではないからです。
- 電気技術者にとっての最終目標は、電気エネルギーを熱、光、または機械エネルギーに変換して使用することです。
- エレクトロニクスでは、振動を得ようとするとき、エネルギーの熱への変換は効率ではなく損失として認識されます。
非正弦波電流領域の力率
吸収される電流が正弦波ではない場合、問題はより複雑になります。電流が電圧と同相であっても (変位係数がゼロであっても)、電力は実効値の積に等しくなりません。
一般的に次の 2 つの学習方法が使用されます。
- ブシュロの定理の一般化
- 高調波率
定義
有効電力を計算すると、次の結果が得られます。
- $$ {P = U \cdot I_1 \cdot cos \varphi_1 \,} $$
一方、皮相電力は、
- $$ {S =\sqrt { P^2 + Q^2 +D^2} \,} $$
以下の計算仲介者の定義を使用します。
- 無効電力: $$ {Q = U \cdot I_1 \cdot sin \varphi_1 \,} $$
- 歪める力: $$ {D \,} $$のような$$ {D^2 = U_1^2 (I_2^2 + I_3^2 + … + I_n^2 ) = U_1^2 \cdot I_h^2 \,} $$
そして ：
- $$ {I_1 \,} $$: 電流の基本波の実効値
- $$ {I_h \,} $$: 電流の 1 より大きいランクのすべての高調波の実効値
- $$ {\varphi_1 \,} $$: 高調波の位相シフトの値$$ {i_1(t) \,} $$電圧に対して。
- $$ {cos \varphi_1 \,} $$:変位係数
我々は持っています：
と ：
- $$ {U^2 =U_1^2 \,} $$
- $$ {I^2 =I_1^2 +I_2^2 + … I_n^2 + … \,} $$
したがって:
- $$ {S^2 = U^2 \cdot I_1^2 + U^2 \cdot I_2^2+ … + U^2 \cdot I_n^2+ … \,} $$
- $$ {S^2 = (U\cdot I_1 \cos \varphi_1)^2 + (U\cdot I_1 \sin \varphi_1)^2 + U^2 \cdot I_2^2+ … + U^2 \cdot I_n^2+ … \,} $$
- $$ {S^2 = P^2 + Q^2 + U^2 \cdot ( I_2^2+ … + I_n^2+ …) \,} $$
- $$ {S^2 = P^2 + Q^2 + U^2 \cdot I_h^2 \,} $$
外部リンク
- http://www.presence-pc.com/tests/Fonctionnement-d-une-alimentation-2eme-partie-392/ は、非正弦波電流領域の力率とその補正に関する記事です。
- http://www.intersections.schneider-electric.fr/stock_images/telec/1/n3/GT_Perturbations.pdf – ページ 3
注意事項
