電気設備の基本知識　＃０１１【電気機器の力率】

ハリタ先生

ペン太くん、「力率（りきりつ）」って何か知ってるかな？

ハリタ先生

いい線いってるね！力率とは、供給された電力のうち、何%が有効に働いたかを示すものなんだ。例えば、100Vの電圧で1Aの電流が流れると、電力は100Wになるはずだよね。でも、実際に80W分の仕事しかしていなかったら、これを「力率80%」と呼ぶんだよ。

ハリタ先生

良い質問だね。電気代は、実際に消費された電力（さっきの例だと80W）にかかるから、力率が直接電気代を高くすることはないんだ。でも、力率が低いということは、それだけ無駄な電力が流れているということだから、エネルギー全体で考えると効率が悪い状態なんだよ。

ハリタ先生

力率100%の電熱器と、力率が低いモーターをジュースのグラスに例えてみよう。

ハリタ先生

モーターのようにコイルが入っていると、磁場を作るために電流のタイミングが電圧より**遅れてしまう**んだ。この「電流の遅れ」が無効電力を生み、力率を悪くする主な原因だよ。

ハリタ先生

いい質問だね。遅れて流れる電流は、直接仕事に結びつかず、配線をムダに温めるだけの**損失**になる。だから、同じ仕事をするにも、より多くの電流を流す必要が出てきて、発電所や送電線に負担がかかるんだ。

ハリタ先生

そこで登場するのが**進相コンデンサ**だ。これはコイルとは逆に、電流のタイミングを**進ませる**性質がある。このコンデンサを接続することで、コイルによる「遅れ」を打ち消し、力率を100%に近づけることができるんだ。

ハリタ先生

コイルによる電流の「遅れ」を、コンデンサの「進み」で打ち消す様子を、波形で見てみよう。

ハリタ先生

力率をビールに例えてみよう！スライダーを動かすと、同じ量のビール（有効電力）を飲むために、どれだけ大きなジョッキ（皮相電力）が必要になるかが分かるよ。

ハリタ先生

それはね、電熱器の中身がほぼ**「純粋な抵抗」**だけでできているからなんだ。力率というのは「電圧」と「電流」の力の向き（タイミング）がどれだけそろっているか、ということなんだけど…

ハリタ先生

抵抗だけの回路では、この電圧と電流のタイミングがピッタリそろうんだ。さっきのリヤカーの例えで言うと、全員がまっすぐ前に引く力しか出していない状態。横にズレる力が全くないから、使った力が100%前に進む力になる。だから力率も100%になるんだよ。

ハリタ先生

力率をリヤカーを引くことに例えてみよう。ペン太くんと友だちが荷物を運んでいると想像してごらん。🚚

ハリタ先生

リヤカーをまっすぐ前に引く力が、役に立つ電気、つまり**有効電力**だ。でも、もし力が横にズレてしまったら？その横向きの力は、役に立たない電気、**無効電力**にあたるんだ。

ハリタ先生

その通り！その「疲れ」こそが、電気でいう**損失（ムダな消費）**なんだ。力率が悪いと、送電線でムダに熱が出たりして電力が失われる。力率を改善することは、この損失を減らして、同じ電線でより多くの「仕事をする電気」を送るための、大切な工夫なんだよ。