電気回路の基礎を学んでいると、「電流は進みが正(+j)」と教わります。しかし、電力管理の計算問題を解いていると、「コンデンサ(進み)を引く(-)」という操作が出てきて混乱することがあります。
この「符号の不一致」を解消するためには、「電流の定義」と「電力の定義」の使い分けを理解する必要があります。
1. 電流の世界:進みは正( +j )
交流回路の複素数表示において、基準となる電圧に対して進み方向の電流を +j で表すのは正解です。ベクトル図でも、進み電流は反時計回り(上向き)に描きます。
2. 電力の世界:遅れを正( + )とする「遅れ基準」
一方で、電力系統の計算では、以下の理由から「遅れ無効電力 Qを正」として扱う慣習があります。
- 系統の主役は「遅れ」:実際の電力系統にある負荷(モーターや変圧器)のほとんどはコイル成分(誘導性)であり、遅れ無効電力を消費します。これをプラスで扱う方が、現場の計算では都合が良いのです。
- 複素電力の定義:電力 Sを求める際、電圧 V と電流 I の共役複素数を使って $$S = V \times \bar{I}$$ と計算する手法が一般的です。この定義を用いると、遅れ電流(-j)が演算によって +j(正の無効電力 Q)に変換されます。
3. 電圧降下の公式における「 Q 」の正体
電圧降下の近似式を見てみましょう。
$$\Delta V \approx \frac{PR + QX}{V_r}$$
この式における Q は、「遅れ無効電力」そのものを指しています。
- 負荷が遅れ Q を消費する場合: Q はプラスの値になり、電圧降下 ΔV を大きく(電圧を低く)させます。
- コンデンサを投入する場合: コンデンサは「進み」ですが、この式のルール(遅れが正)に合わせると「マイナスの遅れ無効電力」として扱われます。
したがって、コンデンサ容量 Q_c を投入した後の式は次のようになります。
$$\Delta V \approx \frac{PR + (Q – Q_c)X}{V_r}$$
ここで Q_c 自体は正の値(例:10Mvar)として扱い、公式の中で「遅れを打ち消す引き算」として配置するのです。
まとめ:混乱を防ぐ思考の切り替え
試験問題を解くときは、以下のように頭を切り替えてみてください。
- 回路図やベクトル図を描くとき: 電流の進みは上向き( +j )で考える。
- 電力の計算式(電圧降下など)に当てはめるとき: 「遅れ Q」を標準のプラスとし、コンデンサはその数値を減らす「マイナス要素」として組み込む。

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