産業用電力システムにおいて力率補正が重要な理由

AC電力システムの力率（PF）は、主電源からの電力がどれだけ効果的に使用されているかを示す指標です。これは負荷によって吸収される有効電力（ワット）と回路を流れる皮相電力（ボルトアンペア）の比率です。有効電力は、電圧と電流の瞬時積の平均値として計算され、実際に作業を行うために利用できる電気エネルギーを表します。対照的に、皮相電力は電圧と電流の二乗平均平方根（RMS）値の積として計算されます。エネルギーが一時的に負荷に蓄えられて電源に戻されるとき、または非線形負荷が電流波形を歪ませるとき、皮相電力は有効電力を超えます。これにより、使用可能な電力を伝送するために必要な量よりも多くの電流が回路を流れることになります。

完璧な力率は1であり、これは電圧と電流が同位相であること、そしてすべての電力が有効に利用されていることを意味します。力率が1未満であることは、電圧と電流の位相がずれていることを意味し、有効な電力の伝送が減少します。AC回路では、容量性または誘導性リアクタンスが位相シフトを引き起こします。容量性負荷では電流が電圧よりも進み、誘導性負荷では電流が遅れます。CIVILという語呂合わせで覚えることができます：[容量性（C）ではIがVより先行し[前に来る]、誘導性（L）ではIがVより遅れます[後に来る]]。

産業環境では、誘導性負荷が主流です。モーター、トランス、溶接機、誘導加熱器などのほとんどの産業機器は、動作するために磁場に依存しており、これにより誘導性となります。その結果、これらの負荷は遅れ力率を引き起こします。

電力システムにおいて、力率が低い負荷は同じ有効電力を供給するために高力率の負荷よりも多くの電流を消費します。これにより、エネルギー損失が増加し、配電インフラへの負担が高まり、より大型で高価なコンポーネントが必要になります。さらに、力率の低さは電気機器自体に不必要な負担をかけ、早期故障につながる可能性があります。

例えば、力率0.6の300W電源ユニット（PSU）は、300Wの使用可能な電力を供給するだけで、電力網から500VAを消費し、500Wに相当するインフラ負担をかけることになります。力率の低いと、力率ペナルティやkVAベースの請求により、光熱費が増加します。これらのペナルティは、工場、病院、データセンターなどの産業施設や商業施設に特に影響を与えます。

産業用電源にPFCを実装することは、いくつかの利点をもたらします：

• エネルギーコストの削減（力率の低さによる電力会社からのペナルティの回避）
• 伝送損失の低減（ケーブルやトランスでのエネルギー損失の減少）
• システム容量の増加（他の負荷のための電力の解放）
• 電圧調整の改善（より安定した電力供給）
• 機器寿命の延長（電気部品の過熱やストレスの軽減）

当社は最も要求の厳しい産業用途に対応するため、RACPRO1ファミリーのDINレール電源をこのほど発表しました。RACPRO1-T240、-T480、-T960は、それぞれ240ワット、480ワット、960ワットを供給します。これらの電源は複数のPFC利点を提供し、産業オートメーションやミッションクリティカルなアプリケーションに最適な選択肢となります。以下はこれらのPFCの利点の一部です：

最大効率をもたらす高力率

• RACPRO1シリーズはアクティブPFCを搭載しており、高い力率（通常0.9以上）を確保しています
• これにより無駄なエネルギーを最小限に抑え、電力使用を最適化し、不必要な電流の引き込みを削減します

エネルギーコストと電力会社からのペナルティの軽減

• 高い力率は無効電力が少ないことを意味し、送電損失を削減します
• 多くの電力会社は低い力率にペナルティを課すため、RACPRO1電源を使用することで追加料金を回避できます

電気設備への負担軽減

• 力率を改善することにより、RACPRO1電源は電流需要を削減し、より小さな配線、トランス、サーキットブレーカーの使用を可能にします
• これにより設置コストが削減され、より効率的な電気システムが実現します

システム安定性と性能の向上

• システム内を循環する無効電力が少なくなることで電圧調整が改善され、接続されたデバイスのより安定した信頼性の高い動作につながります
• 電圧降下、フリッカー、電気部品の過熱を防止するのに役立ちます。

業界規格への準拠

• PFCと高調波低減のためのIEC 61000-3-2およびその他の国際規格に適合し、グローバルアプリケーションでの互換性を確保しています

ミッションクリティカルな産業オートメーションをサポート

• 高い効率と改善された電力品質により、RACPRO1電源は安定した性能が不可欠なPLCシステム、プロセス制御、自動化機械に最適となっています

コンパクトで信頼性の高いDINレール設計

• PFCを統合しているにもかかわらず、RACPRO1電源はコンパクトなままで、スペースが限られた制御パネルにも簡単に設置できます
• 高いMTBF（平均故障間隔）により、過酷な環境での長期的な信頼性が確保されています

さらに、アクティブな突入電流制限と0.9以上のPFCにより、ヒューズとサーキットブレーカーへのストレスが軽減されています。最先端のPFCを搭載していることは、RACPRO1シリーズが産業用PSUの新たなスタンダートとなる理由の一つに過ぎません。

RECOM AC/DC、DC/DC、およびEMCの知識の本は、AC/DC電源の設計を成功させるために必要な経験と知識を幅広く集めたものです。

また、RECOMのAC/DC電源における省エネルギー：エッセンシャルクイックガイドブログでは、エコデザイン規制についてわかりやすく紹介しています。これは、製品がそのライフサイクル全体を通じて環境への影響を最小限に抑えるように設計されていることを保証するために、政府または規制機関が定めた一連の規格やガイドラインです。これらの規制は主に、廃棄物、排出物、資源消費を削減することによってエネルギー効率を改善し、持続可能性を促進することに焦点を当てています。

RACPRO1ウェブページでは、この新しい魅力的なDINレールマウント電源ファミリーについての詳細情報をご覧いただけます。