三相電力計算ツールとは?
この計算ツールは、平衡した三相交流システムが供給する電力を求めます。三相電源は単相よりも効率よく電力を伝送できるため、モーター、産業機械、大規模な商業用負荷などで世界中で使われています。線間電圧、線電流、力率を入力すれば、有効電力(ワット・キロワット)、皮相電力(ボルトアンペア)、無効電力(無効ボルトアンペア)をまとめて算出します。
使い方
線間電圧(\(V_{L}\):2本の線間で測定した電圧)、各相導体を流れる線電流(\(I_{L}\))、そして0〜1の値をとる力率(\(\cos\varphi\))を入力します。純抵抗負荷では力率は1、モーターのような誘導性負荷では一般に0.8〜0.95程度です。「計算」を押すと、3種類の電力がすべて表示されます。
計算式の解説
平衡三相負荷における有効電力は次の式で求められます。
$$P = \sqrt{3}\cdot\text{V}_{L}\cdot\text{I}_{L}\cdot\cos\varphi$$
係数の\(\sqrt{3}\)(約1.732)は、線間電圧が相電圧の\(\sqrt{3}\)倍であることに由来します。皮相電力は\(S = \sqrt{3}\cdot\text{V}_{L}\cdot\text{I}_{L}\)、無効電力は\(Q = S\cdot\sqrt{1-\cos^{2}\varphi}\)で表されます。有効電力は実際に仕事をする電力であり、無効電力は仕事をせずに電源と負荷の間を行き来する電力です。
計算例
\(V_{L} = 400\ \text{V}\)、\(I_{L} = 10\ \text{A}\)、力率 = 0.8とします。このとき、$$P = 1.732 \times 400 \times 10 \times 0.8 = 5{,}542.6\ \text{W} \approx 5.54\ \text{kW}$$ となります。皮相電力は $$S = 1.732 \times 400 \times 10 = 6{,}928.2\ \text{VA}$$、無効電力は $$Q = 6{,}928.2 \times \sqrt{1 - 0.64} = 6{,}928.2 \times 0.6 = 4{,}156.9\ \text{VAR}$$ です。
よくある質問
線間電圧と相電圧のどちらを使えばよいですか? この計算ツールは線間電圧(例:400 Vや415 V)を使用します。これにはすでに\(\sqrt{3}\)の係数が含まれています。相電圧しかわからない場合でも、二重に\(\sqrt{3}\)を掛けないよう注意してください。
力率がわからない場合は? 抵抗式の加熱負荷なら1.0、一般的なモーター負荷なら約0.8を使ってください。多くの場合、機器の銘板(ネームプレート)に記載されています。
不平衡負荷でも使えますか? いいえ。\(\sqrt{3}\)の式は、3相すべてに等しい電流が流れる平衡システムを前提としています。不平衡システムは相ごとに個別に解析する必要があります。