「W（ワット）」と「VA（ボルトアンペア）」はなぜ違うのか——その答えが有効電力・無効電力・皮相電力という3つの電力です。この関係を押さえると、力率や力率改善の仕組みがすっきり理解できます。本記事では、リアクトル・トランスを扱う北川電機（KEC）が、3つの電力と力率の関係を解説します。
電力には3つの種類がある（電力の三角形）
交流回路では、電力を次の3つに分けて考えます。
- 有効電力 P（単位：W） … 実際に仕事（熱・光・動力）に変わる、役に立っている電力。
- 無効電力 Q（単位：var） … コイルやコンデンサが電源との間でやり取りするだけで、消費されずに往復する電力。
- 皮相電力 S（単位：VA） … 電圧×電流で計算される「見かけ上」の電力。電源や配線が実際に負担する電力。
この3つは、有効電力Pと無効電力Qを直角の2辺、皮相電力Sを斜辺とする直角三角形（電力の三角形）の関係にあります。
- S² ＝ P² ＋ Q²（S＝√(P²＋Q²)）
有効・無効・皮相電力の違い（早見表）
電力 | 記号 | 単位 | 意味 |
|---|---|---|---|
有効電力 | P | W | 実際に仕事に変わる電力 |
無効電力 | Q | var | 消費されず往復するだけの電力 |
皮相電力 | S | VA | 電圧×電流の見かけの電力（設備が負担） |
力率との関係
力率とは、皮相電力Sのうち、どれだけが有効電力Pとして使われているかの割合です。
- 力率 ＝ P / S ＝ cosθ（θは電圧と電流の位相差）
無効電力Qが大きいほど三角形はθが開き、力率は下がります。力率が低いと、同じ有効電力Pを得るのにより大きな電流が必要になり、配線損失の増加や設備容量のムダ、電力会社からの割増料金につながります。
無効電力を打ち消す ── 力率改善
無効電力には、コイル（誘導性）が生む「遅れ」と、コンデンサ（容量性）が生む「進み」があり、互いに打ち消し合います。多くの設備はモーターなど誘導性負荷で遅れの無効電力を持つため、進相コンデンサを並列に入れて無効電力を相殺し、力率を1に近づけます。これが力率改善です。投入時の突入電流や高調波共振を抑えるため、コンデンサには直列リアクトルを組み合わせるのが一般的です。
北川電機とリアクトル
北川電機は、力率改善設備で使われる直列リアクトルをはじめ、無効電力・高調波を扱うリアクトルを設計・製造しています。無効電力と高調波は密接に関係するため、設備条件に合わせたリアクトル設計で、力率改善と高調波対策を両立できることが強みです。
まとめ
- 有効電力P（W）は仕事に変わる電力、無効電力Q（var）は往復するだけの電力、皮相電力S（VA）は見かけの電力。
- 三者は電力の三角形の関係（S²＝P²＋Q²）にある。
- 力率＝P/S＝cosθで、無効電力が多いほど力率は下がり、電流・設備のムダが増える。
- 進相コンデンサやリアクトルで無効電力を打ち消すのが力率改善。
