力率改善（PFC)とは?

力率改善（PFC）は、AC電気システムの効率（力率）を向上させるプロセスです。力率は、システムの有効電力を皮相電力で割ることによって求められます。

• 有効電力は、モーターを回転させるなど、回路が有用な仕事をするために必要な実際の電力です。
• 一方、無効電力は有用な仕事に貢献せず、電源に戻される電力です。
• 有効電力と無効電力の関係は、90度の三角形プロットで表され、皮相電力が最も長い辺となります。

理想的には、力率が1に近づくと、つまり効率が100％に達すると考えられます。RSのPFCデバイスを使用することで、この目標に向けて進むことができます。

システムに必要なPFCの量を調べるには、電力品質アナライザーを使って回路の力率を直接測定するか、力率補正の計算式を使用します：

Qc = P (tan ϕ – tan ϕ')

• Qcは総無効電力(kVAr)
• P は有効電力 (kW)
• φは初期位相シフト角
• φ'は補償された位相シフト角

位相シフト角は、システムの電流と電圧のタイミング差を示します。これは、上記のPFC回路の例のプロットにおける水平オフセットであり、電力品質アナライザーで測定可能です。総無効電力が決まったら、それをコンデンサで実現する方法を決定する必要があります。個々のコンデンサ（理想的には負荷の隣）を使用するか、または大きなコンデンサで負荷のグループを処理するかは、システムの制約に基づいて決める必要があります。この力率補正計算のための値がない場合は、回路の複雑さによって異なりますが、抵抗のオーム値、インダクタのヘンリー値、およびソースのボルト値とヘルツ値を使用して、コンデンサに必要なファラド値を決定するために詳細な回路計算を行う必要があります。

力率改善(PFC)は、コンデンサバンク、静的変動補償装置（SVC）、能動力率補正（APFC）、ハイブリッド力率補正（HPFC）など、さまざまな種類の技術を使用して複数の手法で実現できます。

無効電力補償装置（SVC）は、システムの力率が低下している場合に、電圧または電流のバランスが崩れているかどうかにかかわらず、自動的に応答するPFC（力率補正）デバイスです。SVCには、容量性（先行）無効電力に対応するサイリスタ制御リアクトルと、誘導性（遅れ）無効電力を吸収するためのコンデンサが含まれています。

SVCの適応性の高さから、回路のインピーダンスの急激な変動に対応するのに適しています。

力率の低下とともに、回路は高調波によって電力品質も低下する可能性があり、これは機器にダメージを与える可能性があります。ハイブリッド力率補正は、コンデンサ・バンクのような標準的なPFCを使用して無効電力に対処し、能動高調波濾過（AHF）を使用してシステム高調波を除去することで、両方の問題に一度に対処します。

ハイブリッド力率改善システムは、PFC方式を組み合わせることもできます。システムの非定常、動的、充電期間にはAPFCを導入する一方、定常、静的運転にはコンデンサに頼ることができます。これにより、かなりの熱を発生させる可能性のあるAPFCの常時使用を避けることができます。

PFCは、エネルギー使用量や光熱費の削減、システムの冷却、部品の長寿命化、ダウンタイムの短縮、安全性の向上など、さまざまな側面でメリットをもたらします。

無効電力とは、発電されたにもかかわらず有効に利用されなかった電力のことです。そのため、電力会社は、力率を0.9以上に保てない事業者に対してペナルティを科すことが一般的です。

また、PFCは長いケーブルによる電圧降下を低減し、熱損失を削減し、供給された電力をより有用な作業に使用できるため、一般的に回路効率を向上させます。

無効電力によるエネルギー使用量の増加と相まって、電力会社による罰則は、力率補正を実施することのビジネス上の利点を示しています。不必要なエネルギーの使用を減らすことで、コストを削減し、環境に貢献することができます。

エネルギー効率の向上だけでなく、PFCはシステムコンポーネントの寿命にも寄与します。これは、電流の低減による発熱の軽減によって主に実現されます。高温で稼働する機器は寿命が短くなり、火災の危険性もあります。

無効電力に伴う急激な電圧変動は、電圧変化に敏感なコンポーネントに損傷を与える可能性があります。そのため、PFCはコンポーネントの故障リスクを軽減し、メンテナンスに関連する問題を減少させることができます。

当社の力率改善ICは、他の電源管理集積回路製品と共に、電気システムを効率的で耐久性があり、安全なものにするのに寄与します。