理論電気回路交流回路★★☆☆☆
力率と複素電流の計算
概要
交流回路における力率(cosφ)を用いた電流の有効成分・無効成分への分解と、並列負荷の電流合成を扱う。抵抗負荷を並列追加したときの力率変化など、複数負荷が接続された回路の電源電流計算に頻出の考え方。
📖用語
力率:交流回路で電源が供給する皮相電力に対する有効電力の割合。cosφ で表され,1 に近いほど効率よく電力が消費される。
有効電流:電圧と同位相で,負荷で実際に電力消費に寄与する電流成分(実部)。
無効電流:コイルやコンデンサのリアクタンス成分に流れ,電力を消費しない電流成分(虚部)。遅れ負荷では電圧より位相が遅れる。
📐基本公式:力率と電流の成分分解
力率 cosφ が与えられた負荷電流を有効成分と無効成分に分解する:
•有効電流(実部):IR = I × cosφ
•無効電流(虚部):IX = I × sinφ
(遅れ負荷:IX は遅れ方向,進み負荷:IX は進み方向)
📐基本公式:並列負荷の電流合成
並列負荷を追加する場合,各負荷の電流ベクトルを成分ごとに加算する:
•合成有効電流:IR = IR1 + IR2
•合成無効電流:IX = IX1 + IX2
•合成電流の大きさ:| I | =
抵抗負荷(力率1)を並列追加したとき
抵抗負荷は無効電流 IX = 0 なので,合成無効電流は変化しない。
有効電流のみが増加し,力率は改善(cosφ が1に近づく)方向に変化する。

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