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Beedy Academy · 計算ツール

プラント電気の計算ツール

単相・三相電力、モータ、力率、電圧降下、変圧器、蓄電池:プラントで使う 14 の計算。

基礎とエネルギー

オームの法則と直流電力

公式R = U ÷ I  ·  P = U × I = U² ÷ R = R × I²
V
A
抵抗 (R)—Ω
電力 (P)—W

純抵抗負荷なら交流でも成り立ちます。定格電力を超えて消費する抵抗器は過熱して焼損します。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

抵抗の直列と並列

公式Rs = R₁ + R₂ + R₃  ·  1 ÷ Rp = 1 ÷ R₁ + 1 ÷ R₂ + 1 ÷ R₃
Ω
Ω
Ω
直列合成抵抗 (Rs)—Ω
並列合成抵抗 (Rp)—Ω

並列合成抵抗は常に最小の抵抗より小さくなります。抵抗測定は無電圧・回路切り離し状態で行います。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

ヒータ素子:抵抗と電流

公式R = Un² ÷ Pn  ·  I = U ÷ R  ·  P = U² ÷ R
kW
V
V
素子抵抗 (R)—Ω
定格電圧での電流—A
実電圧での電力—kW
実電圧での電流—A

素子 1 本あたりで、抵抗は一定と仮定(温度で多少変化)。240 V 用素子を 208 V で使うと出力は約 25 % 下がります。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

消費電力量 (kWh)

公式E = P × α ÷ 100 × h × n
kW
%
h/d
日/年
平均消費電力—kW
1 日の電力量—kWh/d
年間電力量—kWh/年

負荷率=実際の平均消費電力 ÷ 設備容量。モータは銘板を当てにせず入力電力を測定します。

蓄電池・UPS のバックアップ時間

公式E = C × U × DoD ÷ 100  ·  t = E × η ÷ 100 ÷ P
Ah
V
W
%
%
蓄電池の使用可能エネルギー—Wh
推定バックアップ時間—h
推定バックアップ時間—min

推定値です。大電流放電(ポイケルト効果)、低温、経年で実容量は下がります。20〜25 % の余裕を見込み、放電試験で確認します。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

交流電力と配電

単相電力

公式S = U × I ÷ 1000  ·  P = S × cos φ  ·  Q = S × sin φ
V
A
皮相電力 (S)—kVA
有効電力 (P)—kW
無効電力 (Q)—kvar

力率は電力アナライザで測ります。ない場合は銘板値を使います(全負荷時のみ有効)。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

三相電力

公式S = √3 × U × I ÷ 1000  ·  P = S × cos φ  ·  Q = S × sin φ
V
A
皮相電力 (S)—kVA
有効電力 (P)—kW
無効電力 (Q)—kvar

U は線間電圧、I は線電流(三相平均)。平衡負荷を仮定します。各相電流の差が 10 % を超える場合は原因を調べます。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

力率改善(進相コンデンサ)

公式Qc = P × (tan φ₁ − tan φ₂)  ·  S = P ÷ cos φ
kW
必要コンデンサ容量 (Qc)—kvar
改善前の皮相電力—kVA
改善後の皮相電力—kVA
線電流の低減—%

目標は 0.95〜0.98 までにします。軽負荷時の過補償やインバータ高調波との共振の恐れがあります。コンデンサは遮断後も充電されているので、放電を待ち検電します。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

変圧器:定格電流と短絡電流

公式In = S × 1000 ÷ (k × U)  (k = √3 : 3φ, 1 : 1φ)  ·  Isc = In × 100 ÷ Z%
kVA
V
%
二次側定格電流 (In)—A
最大短絡電流 (Isc)—kA

上位系統を無限大とした二次側端子での短絡:遮断容量確認用の安全側の値です。アークフラッシュや保護協調の検討には詳細計算が必要です。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

ケーブルの電圧降下

公式ΔU = b × L × I × (ρ ÷ S × cos φ + λ × sin φ)  (b = √3 : 3φ, 2 : 1φ)  ·  ΔU% = ΔU ÷ U × 100
V
A
m
mm²
電圧降下 (ΔU)—V
電圧降下 (ΔU%)—%
負荷端電圧—V

IEC 60364-5-52 附属書 G の方法:運転時抵抗率 銅 0.0225・アルミ 0.036 Ω·mm²/m、λ = 0.08 mΩ/m。目安は合計 3〜5 % で、地域の電気規程に従います。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

モータとインバータ

モータの全負荷電流

公式P₁ = P ÷ η  ·  In = P₁ × 1000 ÷ (k × U × cos φ)  (k = √3 : 3φ, 1 : 1φ)
kW
V
%
入力電力 (P₁)—kW
全負荷電流 (In)—A

P は軸出力(銘板値)。推定値なので、過負荷保護は銘板電流で設定し、電線は電気規程の表で選定します。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

同期速度とすべり

公式Ns = 120 × f ÷ p  ·  s = (Ns − N) ÷ Ns × 100
Hz
min⁻¹
同期速度 (Ns)—min⁻¹
すべり (s)—%

p は極数(極対数 × 2)。誘導電動機の全負荷すべりは一般に 1〜5 % で、負荷とともに増えるため回転速度から負荷が分かります。

モータの始動電流

公式Id = In × k  ·  IY-Δ = Id ÷ 3
A
×
直入れ始動—A
スターデルタ始動—A

k は銘板またはモータデータシートの値(多くは 5〜8)。スターデルタでは始動トルクも 1/3 になります。始動電流は数秒続きます。 電気作業は有資格者が行い、必ずロックアウトします。

インバータ:速度低下時の動力(相似則)

公式P₂ = P₁ × (N₂ ÷ N₁)³  ·  E = (P₁ − P₂) × h
kW
%
h/年
新速度での電力 (P₂)—kW
削減電力—kW
年間削減電力量—kWh/年

理想的な 3 乗則:静的揚程のない遠心ポンプ・ファンの場合です。静的揚程、インバータ損失(2〜4 %)、モータ損失があると実際の削減量は小さくなるので測定します。

学習・確認用のツールです。示した範囲は一般的な目安です。必ず自施設の手順・許可・設定値に従ってください。データは送信されません。計算はブラウザ内で行われます。