令和3年度 下期 学科試験 問23 解説 電力用コンデンサの用途

この写真に写っている機器は「進相コンデンサ」です。進相コンデンサの主目的は「力率の改善」であるため、選択肢イを選ぶのが正解となります。

進相コンデンサとは何か

電気設備において、モータや変圧器などの誘導負荷は、電流の位相が電圧よりも遅れる「遅れ力率」という特性を持っています。力率が低いと、同じ電力を供給するのにもより多くの電流が必要となり、電線や変圧器での損失が増加してしまいます。

進相コンデンサは、これとは逆の性質である「進み電流」を流す特性を持っています。これを誘導負荷と並列に接続することで、遅れ電流を打ち消し、全体としての力率を「1（100％）」に近づける役割を果たします。

写真から機器を識別する方法

試験対策において、機器を外観から判別する力は非常に重要です。進相コンデンサの外観には、以下のような特徴があります。

1. 箱型の金属ケースに、3つの碍子（がいし）が突き出ている。
2. 側面や銘板に「静電容量（μF）」や「定格電圧」「定格容量（kvar）」が記載されている。
3. 比較的小型のものは単体で設置されますが、高圧受電設備では盤内に格納されたり、力率改善用として系統に接続されたりします。

この特徴を覚えておくことで、「変圧器（トランス）」や「リアクトル」といった他の外観が似た機器と混同することを防げます。

なぜ力率改善が必要なのか

実務において、この機器を設置する意義は「電気料金の削減」と「設備利用率の向上」にあります。

多くの電力会社では、力率が85％を下回ると電気料金に割増が課され、逆に85％を上回ると割引が適用される仕組み（力率割引・割増制度）を採用しています。進相コンデンサを設置して力率を改善することは、電気代を直接的に安くする経済的なメリットがあります。

また、力率を改善すると、電線に無駄な電流を流さなくて済むため、同じ太さの電線でもより多くの有効電力を送れるようになります。つまり、変圧器や配線の容量に余裕が生まれ、設備をより有効に活用できるという技術的な利点もあります。試験ではこの「力率改善＝電気料金と設備負担の最適化」というセットで記憶しておくのが最も効率的です。

参考リンク

• 電気工事士試験の勉強法：進相コンデンサの役割と計算
• 【実務解説】工場でなぜ力率改善が必要なのか？進相コンデンサの効果を検証
• 電気学会：電気機器の定義と電気回路における力率の物理的意味