無効電力について教えてください

質問

１０kWhの能力がある蓄電池から電力が供給されており、実際には負荷の状況により（無効電力が２kWh分存在する）、８kWhしか放電が出来ていない状況があるとします。ここで、なぜ負荷の状況により放電量が変わってしまうかが理解できません。１０kWhを放電しようとしている方が主体的になれない（ならない）理由を簡単に説明していただけないでしょうか？

回答No.5

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

無効電力とは、基本的に回路のLやCの充放電により電源と負荷間で行き来して、消費されない電力にことを言います。(無効電流の行き来で、途中の経路での損失はありますが)

回答No.4

tadys

直流電源には無効電力は発生しません。
無効電力は交流の電気で、電圧と電流の位相が９０度ずれている場合に発生します。
電力は電圧×電流で求められますが、位相が９０度ずれている場合に交流の１周期分の電力を積分すると０になり、電力としてはゼロになります。

DC-ACインバータを使っていれば、AC出力には無効電力が発生する事はあります。
もし、DC-ACインバータの効率が１００％で有れば、無効電力を供給するのに電池からの電力を必要としません。
効率が１００％と言う事は実際には無いので、無効電力に相当する電流を供給する為にインバータの中でロスが発生し、その分の電力を電池が供給する必要が有ります。

＞８kWhしか放電が出来ていない状況があるとします
負荷に見合った電力を電源が供給するのであって、電源の都合に負荷が合わせるのでは有りません。
負荷が８ｋWを消費するのであれば、電源は８ｋWしか供給しません。
無効電力分を電源が供給する必要はありません。
ただし、電源の電流供給能力は無効電力分を含む必要が有ります。
ですから、インバータの能力を表す時にW（ワット）で表すのは良くなくて、VA（ボルトアンペア）で表すのが正しいのです。

補足

ご連絡をいただきまして、ありがとうございました。当方があまり理解していないことはお察しの通りですが、皆様のご回答を拝見した上で、皆様に同じ補足をさせていただきます。説明が不十分で申し訳ありませんでした。

電池定格容量１２．５ｋＷｈ、ＤＣ／ＡＣインバータ（１０ｋＶＡ、変換効率９０％）です。ＡＣ回路の負荷（常時１００ｋＷｈ程度消費電力量）に供給します。電池から供給される際には、電力会社からの電力がその分少なくなります。
このとき、期待していた１時間あたりの電力量１０ｋＷｈに対して８ｋＷｈしかなかった場合の理由が、負荷側に無効電力消費があるからであろうとのことでした。
知りたかったのは、電力が消費されない無効電力が影響して、電池が１０ｋＷｈ放電できない（結果８ｋＷｈ）理由というか理屈です。

定格が１０ｋＶＡの場合で、結果としての電池の消費電力量が８ｋＷｈであった場合には、皮相電力＝１０ｋＶＡ＝有効電力８ｋＷ＋無効電力２ｋＷ　にしかなりえないので、負荷側の影響で無効電力に２ｋＷｈ消費した、ということでしょうか？どうも、無効電力は電力が消費されないのに、なぜ２ｋＷｈ消費したことになるのかが分かりません。

以上、よろしくお願いします。

回答No.3

sailor

これはDCのみの回路であるのかAC（DC/AC変換を含む回路）を供給する回路であるかで考え方が替わってきます。

まず、DCのみで構成された回路であった場合は、電池は放電に伴い内部インピーダンスが高くなっていくので、負荷が大きな電流を要求する（インピーダンス低い）物であったばあいは、より早く放電終止電圧に達してしまうことになり、要求電流の小さなものであれば、電池の内部インピーダンスの増加の影響が小さいため、より完全に電池を使い切ることが出来ると言うことが起こるからです。大電流での放電を要求されると残容量がかなりあっても、内部抵抗の増加のため、電池の電圧が大きく下がってしまい、放電限度の電圧に達してしまうのが早くなると言うことです。

AC回路を含む場合はAC/DC変換回路の変換効率や、AC側の負荷に対するDC側の供給電力の非直線性なども問題になってきます。

ただ、この設問では蓄電池の能力自体を問題にしているかと思われますので、電池の内部インピーダンスと負荷のインピーダンスの状態により、実際に使用できる電池の有効電力が変わるという話でしょう。

補足

ご連絡をいただきまして、ありがとうございました。当方があまり理解していないことはお察しの通りですが、皆様のご回答を拝見した上で、皆様に同じ補足をさせていただきます。説明が不十分で申し訳ありませんでした。

電池定格容量１２．５ｋＷｈ、ＤＣ／ＡＣインバータ（１０ｋＶＡ、変換効率９０％）です。ＡＣ回路の負荷（常時１００ｋＷｈ程度消費電力量）に供給します。電池から供給される際には、電力会社からの電力がその分少なくなります。
このとき、期待していた１時間あたりの電力量１０ｋＷｈに対して８ｋＷｈしかなかった場合の理由が、負荷側に無効電力消費があるからであろうとのことでした。
知りたかったのは、電力が消費されない無効電力が影響して、電池が１０ｋＷｈ放電できない（結果８ｋＷｈ）理由というか理屈です。

定格が１０ｋＶＡの場合で、結果としての電池の消費電力量が８ｋＷｈであった場合には、皮相電力＝１０ｋＶＡ＝有効電力８ｋＷ＋無効電力２ｋＷ　にしかなりえないので、負荷側の影響で無効電力に２ｋＷｈ消費した、ということでしょうか？どうも、無効電力は電力が消費されないのに、なぜ２ｋＷｈ消費したことになるのかが分かりません。

以上、よろしくお願いします。

回答No.2

nakammo

こんにちは。

>8kWhしか放電できていない。
ざまざまな要因が絡み合っています。

１.電池の容量として10kWhですか？それとも蓄電池のACインバータの損失を考慮された10kWhでしょうか？
蓄電池の充電、放電時は交流を直流に変えたりするため必ず損失が発生します。

2.
まずは無効電力の単語を検索して無効電力の概念を理解してください。

補足

ご連絡をいただきまして、ありがとうございました。当方があまり理解していないことはお察しの通りですが、皆様のご回答を拝見した上で、皆様に同じ補足をさせていただきます。説明が不十分で申し訳ありませんでした。

電池定格容量１２．５ｋＷｈ、ＤＣ／ＡＣインバータ（１０ｋＶＡ、変換効率９０％）です。ＡＣ回路の負荷（常時１００ｋＷｈ程度消費電力量）に供給します。電池から供給される際には、電力会社からの電力がその分少なくなります。
このとき、期待していた１時間あたりの電力量１０ｋＷｈに対して８ｋＷｈしかなかった場合の理由が、負荷側に無効電力消費があるからであろうとのことでした。
知りたかったのは、電力が消費されない無効電力が影響して、電池が１０ｋＷｈ放電できない（結果８ｋＷｈ）理由というか理屈です。

定格が１０ｋＶＡの場合で、結果としての電池の消費電力量が８ｋＷｈであった場合には、皮相電力＝１０ｋＶＡ＝有効電力８ｋＷ＋無効電力２ｋＷ　にしかなりえないので、負荷側の影響で無効電力に２ｋＷｈ消費した、ということでしょうか？どうも、無効電力は電力が消費されないのに、なぜ２ｋＷｈ消費したことになるのかが分かりません。

以上、よろしくお願いします。

回答No.1

EleMech

詳細が分かりませんので、理論的にお答えいたします。

電力には、無効電力と有効電力とがあります。
無効電力は、無駄に消費され捨ててしまう電力です。
これに対し有効電力は、消費電力とも呼ばれ、仕事を行う為に消費されます。
その為、放電量が変化しているわけではなく、無効電力で余分に捨てている為に、消費電力として使用できる分が減ってしまうという事です。

無効電力は、負荷の性質によって変化します。
無効電力が無い白熱電灯やホットカーペットなどでは、放電量を十分に使用できます。
しかし、エアコンや洗濯機など無効電力が多いものは、放電量を十分に使用できません。
これが、負荷の状況により、消費電力量として使用できる分が変化するという意味です。

ちなみに、無効電力と有効電力は単純に足し算では計算できません。
インバーターの効率を無視したとして、
　P = √(10^2 - 2^2)
　　= 9.8 (kWh)
有効電力は９.８ｋＷｈになるので、それほど変化した内にはならないと思います。

補足

ご連絡をいただきまして、ありがとうございました。当方があまり理解していないことはお察しの通りですが、皆様のご回答を拝見した上で、皆様に同じ補足をさせていただきます。説明が不十分で申し訳ありませんでした。

電池定格容量１２．５ｋＷｈ、ＤＣ／ＡＣインバータ（１０ｋＶＡ、変換効率９０％）です。ＡＣ回路の負荷（常時１００ｋＷｈ程度消費電力量）に供給します。電池から供給される際には、電力会社からの電力がその分少なくなります。
このとき、期待していた１時間あたりの電力量１０ｋＷｈに対して８ｋＷｈしかなかった場合の理由が、負荷側に無効電力消費があるからであろうとのことでした。
知りたかったのは、電力が消費されない無効電力が影響して、電池が１０ｋＷｈ放電できない（結果８ｋＷｈ）理由というか理屈です。

定格が１０ｋＶＡの場合で、結果としての電池の消費電力量が８ｋＷｈであった場合には、皮相電力＝１０ｋＶＡ＝有効電力８ｋＷ＋無効電力２ｋＷ　にしかなりえないので、負荷側の影響で無効電力に２ｋＷｈ消費した、ということでしょうか？どうも、無効電力は電力が消費されないのに、なぜ２ｋＷｈ消費したことになるのかが分かりません。

以上、よろしくお願いします。