【コンデンサ・リアクトル】電気力率の改善方法

電気電気設計

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象としています。

この記事を読むと、力率の意味とバッチ系化学工場での力率の目安などを知ることができます。

結論

本記事の結論です。

  • 力率は電気回路のエネルギーロス
  • 力率は75%のものを95%くらいまで改善することができる

はじめに

電気の話は、ほとんどの人は理解していません。

電気を知らない大半の人はそもそも勉強する気がない。

電気を知っている工場の電気専門家が素人に教えるのが下手。

という状況がどこの工場でも多いのではないでしょうか?

そこにチャレンジする企画です。

化学工場の力率

いわゆる電気設備に対して一般的な力率のデータがあります。

その中で、バッチ系化学工場で使うものだけをピックアップしました。

  • 三相誘導かご型電動機  15〜75%
  • 換気扇         50〜70%
  • 白熱電灯        100%

力率というのは、

電気回路部分でもエネルギーロス

と考えてもいいです。

私はこの理解でいます。

三相かご型誘導電動機では、電気回路でだけでも最小で25%程度のエネルギーロスがあるという解釈ができます。

これらの値は、負荷つまり運転条件によってかなり左右されます。

負荷が100%に近いほど力率が高く、負荷が低いほど力率が低いように設計します。

100%に近い点で運転するのが好ましいということです。

力率の改善方法

三相かご型誘導電動機では75%くらいですが

力率を改善することで

95%

程度まで上げることができます。

凄いです。

その力率を改善するためには、大きく2種類があります。

コンデンサ

進相コンデンサと言います。

これを電気回路に設置するだけで力率は改善します。

この辺は電気回路の方程式の話になりますので、詳細は省略します。

コンデンサの仕様すなわち容量は、電気負荷の容量に対して設計します。

コンデンサが大きくなりすぎると、1個のコンデンサでは対応できず、分割します。

そうすると、需要変動に応じて力率改善効果が微妙に変わるようです。

力率を負荷状況に応じて最適値に保つために、自動力率調整器を使います。

コンデンサの on-offを自動的に行う装置です。

リアクトル

コンデンサの容量が大きくなりすぎると、

コンデンサのon-off時に大きな電流が発生するようです。

ポンプの運転でもそうですが、急に動かしたり・止めたりという変化を与えるのはよくありません。

これを防止するためにリアクトルという装置をつけます。

電力系統には高調波を含む場合があります。

高調波とは、ある周波数成分の波動に対して、整数倍の高次元の周波数をもつ波のことです。

要するに、

高い周波数のノイズ

です。

これを除去するためにも、リアクトルを使用します。

おわりに

力率単体ならそこまで難しい話でもありません。

これがモーターについて、さらにポンプについて適用すると

色々な効率が乗っかってきてややこしくなります。

それは追々説明します。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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