【交流回路の基本】 交流回路のインピーダンスと電力の関係

電気電子

電気電子系は難しいイメージを持たれがちですが、基本から順番に抑えていけばそれほど難しくはありません。
どんな分野にも言えることですが、最初はよくわからないものですから。
本記事では、電気初心者の方でもわかりやすいように、順を追って説明していきます。
じっくり学んでいきましょう!

今回は、「交流回路のインピーダンスと電力の関係」についての説明です。

1.ポイント

交流回路のインピーダンスと電力の関係

電力の直角三角形はインピーダンスの直角三角形に電流の2乗をかけたものに等しい。
※ ただし、電流の位相進み・遅れが関係する為、位相差θを-θにする必要あり。

2.交流回路のインピーダンスと電力の関係

「R-L-C直列回路のポイント」抵抗R、誘導性リアクタンスXL容量性リアクタンスXCで直角三角形を作ると斜辺がインピーダンスになり、「交流回路の電力」で、皮相電力S、有効電力P、無効電力Qは電力の直角三角形として表すことが可能と述べました。

図1のようなR-L-C直列回路があります(XL>XC)。

図1

直列回路は電流Iが一定なので、この時の各消費電力は以下のように表せます。

抵抗Rの消費電力…P=I2R
誘導性リアクタンスXLの消費電力PL…PL=I2XL
容量性リアクタンスXCの消費電力PC…PC=I2XC

つまり、インピーダンスの直角三角形の各辺にI2をかけると電力の直角三角形が作れます

また、抵抗Rで消費される電力は有効電力P誘導性リアクタンスXL及び容量性リアクタンスXCで消費される電力は無効電力Qに当たりますので、以下の関係が成り立っています。

有効電力P[W]…P=I2R
無効電力Q[var]…Q=I2(XL-XC)
皮相電力S[VA]…S=I2Z

図2

ただし、電流の位相進み・遅れの関係上、位相差θを-θにする必要があることに注意して下さい

図3

以上、「交流回路のインピーダンスと電力の関係」についての説明でした。


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