電気の初心者です。

質問

お世話になります。電気の初心者です。
RL直列回路に進相コンデンサを繋いだときに、RL直列回路にはどんな電流が流れるのでしょうか？全体の合成電流が電圧と同位相になったとして、RL直列回路自体にはやっぱり遅れ位相の電流が流れるのでしょうか？

回答No.5

fujiyama32 · ベストアンサー

＞RL直列回路に進相コンデンサを繋いだときに、RL直列回路
＞にはどんな電流が流れるのでしょうか？
RL直列回路に進相コンデンサを並列に接続したときの考え方を
ベクトル図で作成しましたので、添付します。
参考にして下さい。なお、考え方は次の通りです。

１）RL直列回路の場合前回同様に電流を基準(水平線)にして、電圧、
　　電流のベクトル図を作成します。
　　直列抵抗Rの電圧ERは流れる電流I1と同相になります。
　　また、電流I1は電圧ERと重ねますと見難くなりますので上方向
　　にズラして表示してあります。
　　Lのリアクタンス分の電圧ELの位相は流れる電流I1より90°進み
　　ます。
　　逆に考えますと流れる電流I1は、Lのリアクタンス分の電圧EL
　　より90°遅れています。
　　また、ERとELのベクトルを合成したEが電源電圧(赤線)となり
　　ます。

２）コンデンサーを並列接続するので、電圧Eを基準(水平線)にして
　　考えます。
　　このため時計方向に回転して電圧のベクトルを水平にします。

３）コンデンサーCをRL直列回路と並列接続します。
　　コンデンサーに流れる電流をIC(青線)とし、この電流IC(青線)
　　の位相は電源電圧Eより90°進みます。

　　コンデンサーに流れる電流ICとRL直列回路に流れる電流I1は並列
　　に接続されていますので、電源から流れ出る電流I2(緑色)は双方
　　のベクトルを合成した値になります。
　　この図の左端の細い矢印(曲線)で示す位置に移動させて合成する
　　ことができ、合成した電流がI2(緑色)となります。

　　その結果、RL直列回路のみの電流I1(太い黒線)では電源電圧Eより
　　かなり遅れている力率cosθ1が、コンデンサーを並列に接続する
　　ことにより合成した電流I2(緑色)の力率cosθ2で示すように、
　　かなり力率が改善された状態になることが判ります。

図が小さくて見えずらい場合は図をクリックしますと拡大して
見易くなります。

回答No.4

fujiyama32

＞全体の合成電流が電圧と同位相になったとして、RL直列回路自体
＞にはやっぱり遅れ位相の電流が流れるのでしょうか？
RLC直列回路の場合では、合成電流が電圧と同位相と考えますと
Lのリアクタンス分とCのリアクタンス分の値が同じになったと
考えられます。
前回、同様にベクトル図を書きましたので、添付しますので参考
にすると良いでしょう。
なお、RL直列回路に進相コンデンサを並列に接続した場合ですと
ベクトル図が異なりますので、別に回答したいと思います。

補足

お世話になります。
RL直列回路に進相コンデンサを並列に繋いだときは、RL直列回路には皮相電流が流れるのでしょうか？

回答No.3

fujiyama32

＞RL直列回路に進相コンデンサを繋いだときに、RL直列回路
＞にはどんな電流が流れるのでしょうか？
RL直列回路に進相コンデンサを繋いだ回路のことをRLC直列回路
と称します。

LとCの値はそれぞれのリアクタンス分を計算して値を求めます。
L負荷に流れる電流の波形は電圧の波形より位相が90°遅れる。
C負荷の流れる電流の波形は電圧の波形より位相が90°進む。
と言われています。
RLC直列回路の場合、R、L、Cの値により流れる電流の位相が変化
します。
本来はRの抵抗値(Ω)、Lの場合はリアクタンス分＝XL(Ω)、Cの場合
はリアクタンス分＝XC(Ω)のそれぞれの値を計算して位相の値を
求める必要がありますが、位相がどのように変化するのかを理解し
易くするため、ベクトル図により説明します。
ベクトル図を書きましたので添付します。
合わせて参照してください。

なお、RLC直列回路の場合、流れる電流を基準線(０°)採ります。
次の２つの条件で作図します。
１）Lのリアクタンス分XLがCのリアクタンス分XCより大きい場合
右方向に順に見て行きます。
1-1)電圧ERは流れる電流Iと抵抗分Rとの積です。
1-2)電圧ELは流れる電流Iとリアクタンス分XLとの積です。
　なお、電流Iは電圧ELより90°遅れます。
1-3)電圧ECは流れる電流Iとリアクタンス分XCとの積です。
　なお、電流Iは電圧ECより90°進みます。
1-4)電圧ELと電圧ECとは位相が180°となります。
1-5)直列回路ですので電圧ELと電圧ECとを加算します。
　なお、位相が180°ですので「EL－EC」となります。
　円弧の矢印を参照します。
1-6)ベクトル図では「EL(頭に・)＋EC(頭に・)」の部分になります。
1-7)電源電圧Eは電圧ER(頭に・)の前項の1-6)をベクトル図の矢印で
　合成します。赤い矢印が電源電圧Eとなります。
1-8)図が判り難くなりますので電流Iを省略しましたが電流Iを書き
　入れますと右端の２）の図になります。
1-9)電源電圧Eと電流Iとの位相は図のθとなります。
1-10)このことから、電流の位相は電圧の位相より遅れていること
　　が判ります。

２）Lのリアクタンス分XLがCのリアクタンス分XCより小さい場合
考え方は１）と同様です。
リアクタンス分XLとリアクタンス分XCまた電圧EX、電圧ECの大きさ
が異なりますが、長さの違いによう上向きが下向きになるので方向
が変わるので電圧が右下がりとなる。
結果的に電圧の位相より電流が進むことが判ります。

なお、各要素(R、L、C)の大きさが変われば、図中の長さが当然変わ
ります。
変われば差し引く長さも変わります。その結果、位相も変化すること
になります。
(注)
・2番目の質問の図はできていますが、明日に回答したいと思います。
・添付した図をクリックしますと大きく表示されると思います。

回答No.2

m_and_dmp

RL直列回路自体にはやっぱり遅れ位相の電流が流れるのでしょうか？
＞＞＞ご明察の通り。進相コンデンサがあってもなくても、RL直列回路自体に流れる電流の位相は同じです。
余談ですが、RL回路に直列にコンデンサを接続するとRL直列回路自体に流れる電流の位相を電源電圧の位相と一致させる（同相にする）ことができると思います。

回答No.1

sirasak

フリーソフトLTspaiceで60Hzシミュレーションすると図のように遅れが出るようです。
進相コンデンサーをつけることで位相がゼロになる様子が観察できます。
図では出力が電圧ですが電流を見る方法もあると思います。
ソフトを使いこなすようになると種々回路のシミュレーションが出来て便利になりますので試して下さい。