力率は低いほどいい？

Question

お世話になっております。

質問は上記のとおりです。

使用電力・電気代の計算をしていますが、そこで力率について？と思ったことがありましたので質問させていただきます。

たとえば
AC200V 3φ　14A
TEMP RT+20-200℃
という業務用オーブンがあったとします。
力率は40％、1Kwあたりの電気代は14.69円とします。

そうするとですね、
200×14×0.4/1000×14.69＝16.45円/ｋｗｈ
になります。

これがたとえば力率が80％だとしたら
200×14×0.8/1000×14.69＝32.91円/ｋｗｈ

となり、力率が40％の場合より電気代が高くなってしまいます。
こうなると力率が低いほうがいいのか？と思うのですがどうなんでしょうか？

電気に詳しくないので噛み砕いて教えていただけるうれしいです。
宜しくお願い致します。

AsanoNagi · Accepted Answer

No.3 です。

誤解の元がどのあたりにあるのかわかってきたような。

まず、電気機器の機能は、Ｗ数で決まります。（まあ、省電力タイプとかあるので、一概には言えませんが）ですから、「200V 14A」というのを基準にすると、「力率が低いほど、（この場合だと）電力も低い、従って、暖まらないが電気代も安い」となります。

ひとつのたとえをすれば、
電気というのは電線を伝わってきます。
これをこれをたとえば、スーパーからトラックで缶詰を配達してもらうと考えましょう。
スーパーからは、100個の缶詰を積んだトラックが来ました。
このうち、40個だけを受け取って、残りはそのまま返品します。
これが、力率40%

一方隣の家では、100個運んでもらったら、80個引き取って、20個を返品します。
これが、力率20%

さて、「トラックが100個運んできた」というのを基準にすると、力率（＝引き取り率）の高い家の方が、たくさんの缶詰を引き取ります。
当然、料金も高いわけです（トラックに積んだ100個分の代金を請求するスーパーはないでしょう）

これが、「200V 14A」というのを基準にすれば、力率が高いほど支払う電気代は高いということです。
ちなみに、この場合でも、缶詰１個の代金は同じです。

これと同じように、「支払う電気代は力率が高いほど多い」のですが、「電気代の単価」は同じです。

つまり、ユーザー側からみれば、必要なのはＷ数であって、電圧（は規定されているのであれですが）電流値はどうでもいいということです（ちょっと違う）

逆に、「缶詰が一日40個必要」という前提に立てば、力率（＝引き取り率）40%のＡ家では、100個積みのトラックで配達してもらう必要があります。
一方、力率 80% の Ｂ家では、50個積みのトラックで十分です。

つまり、アンペア数は、トラックの大きさ（＝電気の配線設備のお話）になるわけです。
間接的には、契約電流値の話にもなります。

ですから、200V 14A 力率 40% のオーブンで用が足りるなら、力率 80% のオーブンで同じ性能を出すには、200V 7A で足りるだろということになるのですね。

fujiyama32 · Answer

No.5 です。
中段に誤記入がありました。
次のように修正します。

(誤)電流3(A)＝289[A]

(正)電流3(A)＝ 28[A]

fujiyama32 · Answer

>AC200V 3φ　14A
>TEMP RT+20-200℃
>という業務用オーブンがあったとします。
>力率は40％、
電気料金は別に考えます。

三相の電力は次の式により計算します。
電力(W)＝√3×電圧(V)×電流(A)×[力率(％)÷100(％)]

(1)業務用オーブンの電力は、力率が40％の場合
電力1(W)＝√3×200(V)×14(A)×0.4
電力1(W)≒1940[W]

(2)業務用オーブンの電力は、力率が80％の場合
電力2(W)＝√3×200(V)×14(A)×0.8
電力3(W)≒3880[W]

(1)と(2)を比較します。
オーブン＝ヒータ＋ファン(モータ)の組み合わせと考えます。
同じ14[A]を流しても、力率が40％の場合、力率80％のオーブンに
比べ[発熱量＋風量]が半分となります。

当然のことながら、同じ電流を流しても料理の加熱温度が上がらず、
上手い料理ができないことになります。
消費電力(発熱量＋風量)が少ないので、結果的に仕事が少なくなった
ので電気料金も安くなったと言うことです。
もし、加熱時間を延長しますと、延長分電気料金も加算されて電気代
も同等の金額か、或いは少し高くなります。

電力は[仕事率]とも言い、1[秒]当たりの仕事(エネルギー)を表して
います。
見方を変えて、次のように計算します。
力率が40％の機器で、同じ3880[W]の仕事をさせるためには、
電力3(W)＝√3×200(V)×電流3(A)×0.4
√3×200(V)×電流3(A)×0.4＝3880[W]
電流3(A)＝3880[W]÷[√3×200(V)×0.4]
電流3(A)≒289[A]

即ち、同じ消費電力でも、機器の力率が悪いと、流れる電流が大きく
なります。
家庭で電源部に使用する分電盤のブレーカや配線する電線のサイズ
を大きくする必要があります。場合により基本料金も変ります。
更に工場等であれば、設備の変圧器を大きくする。これに伴い電力
会社との契約電力も大きくする必要もあります。

このような工場や商店などの需要家が多数ありますと電力会社の
変電所からケーブルも太くする。
更に変電所の変圧器も大きくする必要もあります。
同様にケーブルや変圧器の損失も大きくなります。
極端に考えれば発電所の設備も増設する必要もでてきます。

ついでながら、消費電力の規模の違いがありますが、需要家の設備
全体の力率が良い時は電気料金が多少安くしてもらえる制度があり
ます。

AsanoNagi · Answer

まず、前提条件の電気代（の単位）は、14.69円／kWh ですよね。

200V 14A だとすると、力率 40% だと、電力は 200×14×0.4 = 1.120(kW)
これを１時間使うと、電力量は 1.120kWh です。

同じく、力率 80% だと電力は 2.240kW １時間使ったときの電力量は 2.240kWh

使っている電力量が２倍なので、単純に料金が２倍になっているだけです。

Eureka_ · Answer

交流の基礎的なところですが(実は私も最近知りました)、VA(ボルトアンペア、皮相電力)とW(ワット、有効電力)とは別物です。
その業務用オーブンは200Vの14Aで力率40％だそうですから、消費する有効電力は「200*14*0.4＝1120」ワットです。
力率が80％になったとして、出力が1120ワットで同じなら「200*x*0.8＝1120」、つまり実際に流れる電流が減ることになります。電気代が倍とすると出力も倍になってるはず。

#VA値とW値の差分は無効電力といって、来たルートと同じ送電線を通して電力会社側に返っていきます。
#上記力率40％のオーブンがつながってる電線の場合、1120Wの電力を送るために200*14*(1+(1-0.4))＝4480VAの負荷に耐える送電設備が必要になります。

何に効いてくるかっていうと、事業所などではVA単位の契約になってるところがあってそういう所では力率のいい機器を使うことで電気代を減らせるんですね。
家庭用でメインのW単位での契約なら無効電力についてそう気にすることはないですが、各家庭に広く普及している機器が力率の良いものに置き換わっていくと同じだけの電力需要でも電力会社が敷設する送電設備が小規模なもので済むので、ものすごく長い目で見れば電気代が安くなるかも知れません。

#事業所のVA契約ってのも、大口需要家が力率のいい機器を入れてくれれば送電設備がコストダウンできるというところから来てるものと思います。単純計算するとW単価よりずいぶん安く見えますんで>VA単価

aokii · Answer

確かに力率が高いと電気代が高くなってしまいますが、力率が低いと消費電力（ｋｗ）が小さくなりますので、実際の消費電力が落ち、そのぶんオーブンが熱くなりません。

力率は低いほどいい？

No.3 です。

No.5 です。

>AC200V 3φ 14A

まず、前提条件の電気代（の単位）は、14.69円／kWh ですよね。

交流の基礎的なところですが(実は私も最近知りました)、VA(ボルトアンペア、皮相電力)とW(ワット、有効電力)とは別物です。

確かに力率が高いと電気代が高くなってしまいますが、力率が低いと消費電力（ｋｗ）が小さくなりますので、実際の消費電力が落ち、そのぶんオーブンが熱くなりません。

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