三相電力計算機
三相交流システムの皮相電力、有効電力、無効電力を計算
線間電圧 (V)、線電流 (A)、有効電力 (W)、力率の 4 つの値のうち任意の 3 つを入力すると、平衡三相システムの残りの電気量をすべて計算できます。
三相電力計算機
三相交流システムの皮相電力、有効電力、無効電力を計算
4 つの項目のうち任意の 3 つを入力すると、残りの量をすべて計算します。
三相電力計算機について
三相交流 (AC) 電力は、世界中で発電、送電、配電の標準方式です。単一の脈動波でエネルギーを供給する単相電力とは異なり、三相電力は 120 度ずつずれた 3 つの重なり合う正弦波でエネルギーを供給します。これにより滑らかで一定した電力の流れが生まれ、モーターをより効率よく始動・運転でき、長距離送電で導体をより経済的に利用できます。
三相システムを特徴づける 3 つの基本量は、皮相電力 S（ボルトアンペア、VA）、有効電力 P（ワット、W）、無効電力 Q（無効ボルトアンペア、VAR）です。皮相電力は負荷にエネルギーが供給される総レート、有効電力は加熱、照明、モーター軸の駆動など有用な仕事を行う部分、無効電力は電源と誘導性または容量性要素の間で振動し、1 サイクル全体では正味の仕事をしないエネルギーです。
平衡三相システムの主要な公式は S = √3 × V_L × I_L、P = S × cos(φ)、Q = S × sin(φ) です。ここで V_L は線間電圧、I_L は線電流、φ は電圧と電流の位相角です。力率 PF = cos(φ) = P/S は、供給電流が有用な仕事にどれだけ効率よく変換されるかを表します。
この計算機は、線間電圧、線電流、有効電力、力率という 4 つの主要入力のうち任意の 3 つを受け取り、残りの量をすべて計算します。結果には、基本単位とキロ単位での皮相電力、有効電力、無効電力、力率、度単位の位相角が含まれます。そのため、電気ケーブルや開閉装置のサイズ選定、モーター負荷の確認、力率改善要件の計算、電力会社の請求データの検証に適しています。
三相システムには、スター (Y) とデルタの 2 種類の結線があります。スター結線では相電圧が V_L/√3、相電流は線電流と等しくなります。デルタ結線では相電圧が線間電圧と等しく、相電流は I_L/√3 です。平衡負荷では、線量を用いる三相電力公式がどちらのトポロジにも適用できるため、この計算機は V_L と I_L を直接使用します。不平衡負荷には相ごとの解析が必要であり、このツールの対象外です。
三相電力の計算例
これらの例は、産業用途や電力設備でよく使われる三相計算を示しています。
| システムパラメータ | 電力値 | 注記 |
|---|---|---|
| V = 400 V, I = 50 A, PF = 0.85 | S = 34 641 VA, P = 29 445 W, Q = 18 248 VAR | 標準的な欧州 400 V 三相電源で、典型的な産業負荷の力率は 0.85 です。 |
| V = 11 000 V, I = 100 A, PF = 0.90 | S = 1 905 255 VA (1.9 MVA), P = 1 714 730 W, Q = 827 567 VAR | 11 kV の中電圧フィーダー。皮相電力は 1.9 MVA を超え、有効電力は 1.71 MW です。 |
| V = 480 V, P = 75 000 W, PF = 0.95 | I = 94.9 A, S = 78 948 VA, Q = 24 641 VAR | 米国の 480 V 産業用電源で動作する 75 kW モーター。電圧と有効電力から電流値と無効電力を計算します。 |
| V = 230 V, I = 10 A, P = 3 450 W | S = 3 984 VA, PF = 0.866, Q = 1 992 VAR | 測定した有効電力と皮相電力から力率を求める低電圧三相負荷です。 |
三相電力計算機の使い方
- 線間電圧 (V_L) をボルトで入力します。これは三相システムで任意の 2 本の線導体間に測定される電圧です。
- 線電流 (I_L) をアンペアで、有効電力 (P) をワットで、または力率 (cos φ、0 から 1 の間) を入力します。
- 4 つの入力のうち少なくとも 3 つを指定すると、計算機が不足している量を求め、皮相電力 S = √3 × V × I、無効電力 Q = √(S² − P²)、位相角 φ を計算します。
- 計算をクリックすると、すべての結果が表示されます。プリセットボタンを使うと、一般的な産業シナリオを読み込めます。
- リセットをクリックすると、すべての入力を消去して新しい計算を開始できます。
三相電力 FAQ
三相の皮相電力の公式は何ですか？
平衡三相システムでは、皮相電力 S = √3 × V_L × I_L です。ここで V_L は線間電圧、I_L は線電流です。この公式は、係数 √3 が相関係を考慮しているため、スター (Y) 結線とデルタ結線の両方に適用できます。皮相電力はボルトアンペア (VA) で測定され、力率に関係なく電源から取り出される総電力を表します。
皮相電力、有効電力、無効電力の違いは何ですか？
皮相電力 S (VA) は電源から供給される総電力です。有効電力 P (W) は、加熱、機械出力、光など有用な仕事を行う実電力です。無効電力 Q (VAR) は、インダクタやコンデンサに毎サイクル蓄えられ放出されるものの、正味の仕事をしない電力です。これらは S² = P² + Q² の関係にあります。力率 PF = P/S は、皮相電力が有効な仕事にどれだけ効率よく変換されるかを示します。
力率とは何で、なぜ重要ですか？
力率 (cos φ) は有効電力と皮相電力の比で、0 から 1 の範囲です。力率が 1 なら供給電流のすべてが有用な仕事に使われます。力率が低いと、同じ有効出力を得るために電源からより多くの電流を引き込み、ケーブルや変圧器の損失が増えます。産業需要家は PF が 0.9 または 0.95 を下回ると力率ペナルティを課されることが多いため、力率改善用コンデンサを追加して改善します。
スター結線とデルタ結線の違いは何ですか？
スター (Y) 結線では、各相が線路と中性点の間に接続されます。相電圧は V_L / √3、相電流は線電流と等しくなります。デルタ結線では、各相が 2 本の線路間に接続されます。相電圧は V_L、相電流は I_L / √3 です。平衡負荷ではどちらの結線も同じ三相電力を生むため、この計算機は線量 (V_L、I_L) を使用し、どちらのトポロジにも正しく適用できます。
電力と電圧から三相電流を計算するには？
S = √3 × V × I を変形すると、I = S / (√3 × V) = P / (√3 × V × PF) になります。たとえば、400 V 電源で PF = 0.85 の 30 kW 負荷は、I = 30 000 / (1.732 × 400 × 0.85) ≈ 51 A を消費します。この計算機は、電圧、有効電力、力率を入力すると、この変形計算を自動で行います。