単相交流電力の測定実習本時の予定１．関係知識２．単相電力計による実験回路３．三電圧計法による電力測定実験回路４．表計算ソフトによる測定結果の整理５．問題６. まとめ１．関係知識 A 電流コイル A ＋－ V 電源＋－Ｖ電圧コイル負荷 R cosθ X ＜電力測定回路＞電力計・・・Ｐ［Ｗ］ P = V I cosθ 電圧計・・・Ｖ［Ｖ］電流計・・・Ｉ［Ａ］力率・・・cosθ cosθ = P ／（ V I ）負荷が抵抗だけの場合・・・cosθ = 1 リアクタンスを持つ負荷の場合・・・cosθ は 1未満電力計(electric power meter)について電圧コイル端子（±) 電流コイル端子（5A,25A) 電流コイル端子（±) 電圧コイル端子（120V,240V) 記号・・・・・Ｗ・電流端子・・・回路に（直列）接続・電圧端子・・・回路に（並列）接続・±端子・・・必ず（共通）に使用＜電力計の乗数表例＞倍率 120V 240V 5A 5 10 25A 25 50 ※電力を求めるには測定値に乗数をかけて計算する［例題］電流端子5Ａ，電圧端子120Ｖの場合，電力計の目盛の値が７であれば，７ × ５＝３５〔Ｗ〕銘板・・・この電力計の接続方法と乗数表が記載されている力率計（power factor meter)について電流コイル端子（±) 記号・・・・・電流コイル端子（1A,5A) ＰＦ電圧端子力率・・・目盛を直接読み取れる LEAD・・・( 進み位相 ) LAG・・・( 遅れ位相 ) 銘板・・・この力率計の接続方法と目盛の読み方が記載されている（１）電力計と力率計を用いた電力測定回路力率計（ＰＦ） A ＋－電力計（Ｗ）＋－ＣＣ電流コイル A V 電源＋－＋－ R ＰＣＶ電圧コイル負荷 cosθ X （２）三電圧計法による電力測定回路 V1 Ｖ2 I V2  RI  V3 I R[Ω] Ｖ3 Ｖ1 V1 負荷 V3 V1 sin  cosθ 負荷に消費する電力・・・ベクトル図より P  V1I　cos   V1 cos V2  RI RI  V3 cos V32  V22  V12 力率 cos  100[%] 2V1V2 電力 P  V1 I　cos   V1V2 1 cos   (V32  V22  V12 ) R 2R RとV１、 V2 、 V3の値がわかると、電力を求めることができる２．単相電力計による実験回路 A ＋－＋－ A Ｋ V ＡＣ 100V ＋－ＰＦ計Ｖ＋－電圧調整器ＳＤ使用機器記号使用機器記号単相電力計Ｗ交流電圧計Ｖ交流電流計Ａ電圧調整器ＳＤスイッチＫ白熱電球クリーナー蛍光灯ヒーター扇風機 W計負荷単相電力計による実験回路図 A ＋－＋－Ｋ A V ＡＣ 100V Ｖ電圧調整器ＳＤ＋－ＰＦ計＋－ W計負荷３．三電圧計法による電力測定実験回路図Ｖ2 Ｋ R[Ω] ＡＣ 100V Ｖ3 Ｖ1 負荷電圧調整器ＳＤ使用機器記号使用機器記号単相電力計Ｗ交流電圧計Ｖ交流電流計Ａ電圧調整器ＳＤスイッチＫ蛍光灯白熱電球４．表計算ソフトによる実験結果の整理 • • • • 電力値＝電力計の振れ×乗数皮相電力＝電圧×電流力率＝電力÷（皮相電力）電力＝皮相電力×力率 V32  V22  V12 力率 cos  100[%] 2V1V2 三電圧計法よる計算電力 P  V1 I　cos   V1V2 1 cos   (V32  V22  V12 ) R 2R ※計算を行う際に単位に注意しましょう！！単相電力計による実験結果例電圧ー電力特性電圧－電力特性（白熱電球） 350 300 電力Ｐ[W] 250 200 測定値計算値 150 100 50 0 20 30 40 50 60 電圧Ｖ[V] 70 80 90 100 単相電力計による実験結果例電圧ー電力特性電圧－電力特性 700 600 電力P[W] 500 白熱電球ヒーター１ヒーター２蛍光灯扇風機 400 300 200 100 0 30 40 50 60 70 電圧V[Ｖ] 80 90 100 単相電力計による実験結果例電圧ー電力特性電圧－力率特性（白熱電球） 1 力率cosθ 0.95 0.9 測定値計算値 0.85 0.8 0.75 20 30 40 50 60 電圧V[V] 70 80 90 100 単相電力計による実験結果例電圧ー力率特性力率cosθ 電圧－力率特性 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 白熱電球ヒーター１ヒーター２扇風機 30 40 50 60 70 電圧V[V] 80 90 100 三電圧計法による実験結果例電圧ー電力特性電圧－電力特性（測定結果比較） 25 電力P[W] 20 15 三電圧計法単相電力計 10 5 0 75 80 85 90 電圧V[V] 95 100 三電圧計法による実験結果例電圧ー力率特性力率cosθ[%} 電圧－力率特性（測定結果比較） 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 三電圧計法単相電力計 75 80 90 85 電圧V[V] 95 100 〔問題〕次の文章中の空欄を答えなさい。 • 電力をＰ〔W〕、電圧をＶ〔V〕、電流をＩ〔A〕、力率をcosθとすると、Ｐ＝（ V ）×（ I ）×（ cosθ ）〔W〕 cosθ＝（ P ）÷（（ V ）×（ I ））×100〔%〕・一般に用いられている単相電力計は、（電流力計）形の計器で、電圧を加える（電圧）コイルと、負荷電流を流す（電流）コイルをもつ。・一般に用いられている力率計は、（比率）形の計器である。よって、電圧や電流が与えられていないときは指針の位置は（不定）。・負荷が抵抗のみの回路は電流は電圧と( 同相）。・コンデンサのみの回路は電流は電圧より位相が90°（進む）。・インダクタンスのみの回路は電流は電圧より位相が90°（遅れる）。・容量性負荷の場合は（進み）力率。・誘導性負荷の場合は（遅れ）力率。５．まとめ・電力は、電圧、電流、力率に比例する。・力率は負荷が抵抗だけの場合はcosθ = 1で、リアクタンスを持つ負荷の場合はcosθ は 1未満となる。・電力計・力率計の電流端子は回路に直列接続し、電圧端子は回路に並列接続する。・電力計で電力を求めるには、測定値に乗数をかけて計算する。・電力計による測定方法と三電圧計法による電力測定方法を理解できたか。