電力の単位【VA】と【W】の変換方法 皮相電力・有効電力・力率とは?計算問題を解いてみよう【演習問題】

電力の単位【VA】と【W】の変換方法 皮相電力と有効電力とは?

 

近年では原発の問題やより環境問題への意識の高まりや電力自由化などから、節電などの電力に関係する情報を頻繁に耳にするようになりましたよね。

 

その中でも代表的な電力関連で良く見かける単位である

 

 

・皮相電力、有効電力とは?単位【VA】と【W】との関係性

 

・皮相電力と有効電力の関係 力率とは?

 

・皮相電力と有効電力とそれらの単位【VA】と【W】の変換の具体例

 

の違いについて解説しています。

 

 

皮相電力、有効電力とは?単位【VA】と【W】との関係性

電力を表す単位として、代表的なものに【VA】と【W】があります。

 

これらの違いや変換方法について解説しています。

 

まず、単位【VA】を使用する電力関連の用語として皮相電力というものが挙げられます

 

 

家庭で使用している交流は、この>皮相電力、有効電力、無効電力の3つに分ける事が出来ます。

 

そして、ある電気製品に電力を供給して動かそうとする場合、電気製品はコイル成分と呼ばれる交流における抵抗のようなものを持っているため、供給した電力のすべてが有効に使用されるわけではないのです。

 

ここで、ある電気製品に供給する電力のことを皮相電力と呼び、単位【VA】で表します。

 

 

また、ある電気製品に供給された電力の中で有効に使用される電力のことを有効電力と呼び、単位【W】で表されます。

 

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皮相電力と有効電力の関係 力率とは?

上述した皮相電力と有効電力を結びつける電力の効率のような指標である用語として、力率というものが上げられます。

 

この力率を用いて皮相電力と有効電力との関係性を表すと以下のようになります。

 

 

ここで記号で表しますと、皮相電力はS、力率はcosθ、有効電力はPで表す場合も有ります。

 

また、こちらのページでは詳細は記載していませんが無効電力Qというものを用いて力率を表すこともでき、力率=有効電力/(有効電力2 + 無効電力2)となり、以下のような有効電力と無効電力の値から構成される三角形を作った場合のcosθで表すことができるため、記号でcosθと表現されているのです。(皮相電力、有効電力、無効電力の詳細はこちらで解説しています)。

 

これらの知識を踏まえ、皮相電力と有効電力とそれらの単位【VA】と【W】の変換の具体例を以下で解説します。

 

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皮相電力と有効電力とそれらの単位【VA】と【W】の変換の具体例

 

例えば、ある電池に対して電圧10V、電流20Aで電力をかけるとします。さらに力率は90%であるとします。

 

すると、皮相電力の大きさは10V×20A=200AVとなります。

 

そして、有効電力は10V×20A×0.9=180Wとなります。

 

電力関連では、このように皮相電力や有効電力などを区別していますので、気をつけましょう。

 

ちなみに、このサイトで主に扱っている電池や電気化学の分野では作動電圧Vや電流値Aや出力Wの関係は力率1とした有効電力で計算することが一般的と言えるでしょう。

 

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