精密な力率改善：コンデンサバンク計算機（kVAR・µF）

力率改善用コンデンサバンクのkVAR・µF計算方法 - 計算機と例題

コンデンサバンク計算機

以下の力率改善計算機は、必要なコンデンサバンク容量を無効電力「Q」（kVAR）と静電容量「µF」で算出します。力率改善用コンデンサは各相負荷と並列に接続する必要があります。kVARとµFは、コンデンサバンクおよび力率改善・補正において、負荷側から無効成分を除去するために用いられる用語であり、多くの利点があります。

関連計算機：力率改善計算機 - 必要なコンデンサ容量（µF・kVAR）の算出

コンデンサバンクの静電容量をkVARとµFで求めるには、実効電力（kW）、現在の力率、目標力率「補正が必要な力率」を入力し、「計算」ボタンを押してください。コンデンサバンクの容量がµFとkVARで表示されます。

電圧（ボルト）と周波数（Hz、50または60Hz）の入力は、kVAR定格のみを求める場合は任意です。µFでのコンデンサバンク容量を求める場合は、周波数と電圧の既知値を必ず入力してください。

コンデンサバンクのkVAR・µF計算式

コンデンサバンクのkVAR計算

力率改善に必要なコンデンサバンクのkVARを求める式は以下の通りです。

必要コンデンサバンク kVAR = P（kW）× (tan θ₁ − tan θ₂)

また、以下の式でも算出可能です。

kVAR = C × f × V² ÷ (159.155 × 10⁶) … 単位：kVAR
kVAR = C × 2π × f × V² × 10⁻⁹ … 単位：kVAR

記号の意味：

kVAR = 必要なキロボルトアンペア無効電力
C = コンデンサの静電容量（µF）
f = 周波数（Hz）
V = 電圧（ボルト）
θ₁ = cos⁻¹ = 現在の力率
θ₂ = cos⁻¹ = 目標力率「補正が必要な力率」

コンデンサバンクのµF計算

力率補正に必要なコンデンサバンクのµFを求める式は以下の通りです。

必要コンデンサバンク µF = kVAR × 10⁹ ÷ (2π × f × V²)

また、以下の式でも算出可能です。

C = 159.155 × 10⁶ × kVAR ÷ (f × V²) … 単位：µF
C = kVAR × 10⁹ ÷ (2π × f × V²) … 単位：µF

記号の意味：

C = コンデンサの静電容量（µF）
kVAR = 必要なキロボルトアンペア無効電力
f = 周波数（Hz）
V = 電圧（ボルト）

参考知識：

力率、有効電力、無効電力、皮相電力の計算に役立つ式をまとめました。

力率 = cosθ = 有効電力 / 皮相電力
力率 = cosθ = kW / kVA
kW = √(kVA² − kVAR²)
kVA = √(kW² + kVAR²)
kVAR = √(kVA² − kW²)

各記号の意味：

kW = 有効電力 = P = V × I × cosθ
kVAR = 無効電力 = Q = V × I × sinθ
kVA = 皮相電力 = S = V × I

力率補正用コンデンサバンクのkVAR・µF計算例

以下の例は、力率補正用コンデンサバンクの定格をµFとkVARで求める手順を示しています。計算機の結果と比較検証してください。

例題 1：

単相 480V、60Hz のモーターが、力率 0.60 で 55.5A の電流を消費しています。このモーターの力率を、並列接続するコンデンサによって 0.98 に改善したい。必要なコンデンサ容量を kVAR と µF で求めよ。

解答：

負荷の有効電力（kW）

P = V × I × cosθ₁

P = 480V × 55.5A × 0.60

P = 16 kW

必要コンデンサバンクの kVAR

必要コンデンサ kVAR = P（kW）× (tan θ₁ − tan θ₂)

θ₁ = cos⁻¹(0.60) = 53.130°；tan θ₁ = tan(53.130°) = 1.333

θ₂ = cos⁻¹(0.98) = 11.478°；tan θ₂ = tan(11.478°) = 0.203

kVAR = 16kW × (1.333 − 0.203)

VAR = 1808 VAR

必要 kVAR = 18.08 kVAR

必要コンデンサバンクの µF

C = kVAR × 10⁹ ÷ (2π × f × V²) … 単位：µF

C = 18.08 kVAR × 10⁹ ÷ (2π × 60Hz × 480² V)

C = 208.2 µF

例題 2：

ある工場の負荷は 300kW、力率 0.6 です。力率を 0.65 から 0.97 に改善する場合、各相と並列に設置するコンデンサバンクの kVAR と µF を求めよ。

解答：

与条件：

有効負荷 = 300kW
現在の力率 cosθ₁ = 0.65
目標力率 cosθ₂ = 0.97

必要コンデンサバンク kVAR = P（kW）× tan(cos⁻¹θ₁ − cos⁻¹θ₂)

kVAR = 300kW × tan(cos⁻¹(0.65) − cos⁻¹(0.97))

kVAR = 300kW × tan(49.458° − 14.069°)

kVAR = 300kW × (1.169 − 0.250)

kVAR = 275.7 kVAR