力率改善の方法・メリット・デメリット完全ガイド
力率改善の主な3つの方法
力率改善に使用される主な装置・機器は以下の3つです。
- 静止コンデンサ(静止型コンデンサバンク)
- 同期調相機(同期コンデンサ)
- 位相進相機(フェーズアドバンサー)
1. 静止コンデンサ
多くの産業負荷や電力システム負荷は誘導性で遅れ電流を取るため力率が低下します。力率改善のため、低力率で動作する機器と並列に静止コンデンサを接続します。コンデンサは進相電流を供給し、負荷電流の遅れ成分(誘導成分)を相殺・中和することで力率を改善します。
大型誘導負荷(誘導モーター、変圧器など)の近くに設置し、負荷回路の力率を改善してシステムや機器の効率を向上させます。
メリット
- 損失が少ない
- 可動部がないためメンテナンスが容易
- 常温常圧で動作可能
- 基礎工事が不要
- 軽量で設置が容易
デメリット
- 寿命が短い(8〜10年程度)
- 負荷変動に応じて投入・切離しが必要で、サージ電圧が発生する
- 定格電圧を超えると破損する
- 故障時の修理費用が高い
2. 同期調相機
同期モーターを無負荷・過励磁で運転すると同期調相機となり、進相電流を供給してコンデンサと同様に働きます。電源と並列に接続すると進相電流を引き、無効成分を部分的に打ち消して力率を改善します。主に大規模工場で使用されます。
メリット
- 長寿命(約25年)
- 高信頼性
- 力率の無段階調整が可能
- 高調波を発生しない
- 故障対応が容易
- 高調波の影響を受けにくい
- メンテナンスが少ない(ベアリンググリスアップ程度)
デメリット
- 高価(保守費も高い)で大口電力ユーザー向け
- 自起動トルクがないため補助装置が必要
- 騒音が発生する
3. 位相進相機
モーター主軸に取り付ける簡易な交流励磁機で、モーターの回転子回路と連動して力率を改善します。誘導モーターの固定子巻線は電圧に対して90°遅れの電流を取るため力率が低いですが、励磁アンペアターンを外部交流電源で供給すれば固定子電流に影響せず力率が改善されます。
メリット
- モーターが引く遅れkVAR(無効電力)を大幅削減(滑り周波数で励磁供給)
- 同期モーターが不適切な場所でも使用可能
デメリット
- 200 HP(約150kW)未満のモーターでは経済的ではない
三相スター・デルタ接続での力率改善
三相システムではコンデンサバンクを(1)デルタ接続、(2)スター接続で接続して力率改善を行います。
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