でんきメモ

位相とは?

位相は英語でphase(フェーズ)

三相3線式を「3P3W」と表現する理由は以下
P:phase(位相)
W:電線数(W=Wire)

位相とは、繰り返される現象の一周期のうち、ある特定の局面のこと。
周期的に変動する波の位置情報を意味する。
通常は角度(単位は「度」または「ラジアン」)で表される。

対称三相交流の波形


対称三相交流とは?
・三相の起電力の大きさと周波数が等しい。
・電流または電圧の位相を互いにずらした3系統の単相交流を組み合わせた交流。
・三相それぞれの位相が(2π/3)[rad] = 120度ずつずれている。

電圧と電流の波形がずれ、位相差が生じた際、その位相差の余弦を力率という。
力率の改善に用いる電気設備として進相コンデンサがある。

位相の式

位相表示は「余弦波形」を基準とする。

y(t) = A cos(ωt + φ)

A:振幅(Amplitude)
φ:位相(ファイ) ω:角周波数(オメガ)
(ωt + φ):位相角

φ = 0 を基準として、φ が正であれば位相進み、負であれば位相遅れとなる。
t = 0 における位相 φ を「初期位相」と呼ぶ。
このときの φ を「位相」と呼ぶ。

位相差とは?
2つの波形の時間的なズレの差のこと。
位相差は角度で表わされる。
位相には、波形のズレ方によって同位相、遅れ位相、進み位相がある。

遅れ位相・進み位相とは?
AとBの2つの波があり、BがAより右にずれている場合「BはAに対して遅れ位相」となる。
逆にBを基準とした時、AはBより左にずれているので「AはBに対して進み位相」となる。

力率と位相

力率は、電圧と電流の位相差 θ の cos(余弦)をとったもの。
電圧ベクトルと電流ベクトルのなす角が0°の場合、位相差は0°、力率は1となる。
抵抗だけの回路の場合、電圧ベクトル V→ と 電流ベクトル I→ の向きにズレがないので力率は1。

力率を電力で表わすと次の式になる。

力率 = 有効電力 ÷ 皮相電力
皮相電力 = √(有効電力^2 + 無効電力^2)

力率:cosθ
有効電力:P
無効電力:Q
皮相電力:S

cosθ = P ÷ S = P ÷ √(P^2 + Q^2)

力率 = 皮相電力と有効電力のなす角 θ の cos(余弦)をとったもの
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