電圧降下対策とコンデンサの活用方法

電圧降下対策とコンデンサ

電圧降下発生の仕組み

電圧降下は電線の抵抗成分により発生する現象で、建築業界の電気設備において深刻な問題となっています 。電流が電線を流れる際、抵抗により熱が発生し、その結果として電圧が低下します 。特に長距離配電や大電流を必要とする建築現場では、この現象が顕著に現れ、機器の正常動作に支障をきたすことがあります 。
参考）【最強のわかりやすさ】電圧降下の計算方法とは？対策方法をわか…

電圧降下の計算式は、ΔV = √3 × (IRcosθ + IXsinθ) で表され、抵抗成分Rと電流Iに比例して増加します 。建築現場では、コンクリートミキサーやクレーンなどの大型機器が多用されるため、電流値が大きくなりやすく、電圧降下対策が必要不可欠となっています 。
参考）電力用コンデンサによる力率改善

線路のインピーダンスZ = R + jXにおいて、抵抗成分Rは電力損失を引き起こし、リアクタンス成分Xは無効電力の流れに関係しています 。これらの要因を理解することで、効果的な電圧降下対策が可能になります 。
参考）電気業界でよく聞く「電圧降下」とは？計算式と対策方法をご紹介

電圧降下対策におけるコンデンサの役割

進相コンデンサは、遅れ無効電力を補償することで線路電流を削減し、電圧降下を効果的に抑制します 。コンデンサが供給する進み無効電流により、モーターなどの負荷が発生する遅れ無効電流を相殺し、結果として皮相電流が減少します 。
参考）https://industrial.panasonic.com/content/data/CP/PDF/%E3%81%94%E4%BD%BF%E7%94%A8%E3%81%AE%E6%89%8B%E5%BC%95%E3%81%8D.pdf

電力用コンデンサの容量を適切に選定することで、無効電力の流れが最小化され、電圧降下が大幅に改善されます 。特に建築現場では、電動機の使用頻度が高いため、コンデンサによる力率改善効果が顕著に現れます 。
参考）コンデンサとは？～目的と計算方法～

コンデンサの設置により、変圧器や配電線に流れる電流が減少し、線路損失が低減されます 。これにより電圧変動が少なくなり、質の良い電力供給が実現され、製品品質の安定と生産性の向上に寄与します 。
参考）力率改善用機器 ｜ 株式会社 指月電機製作所

電圧降下に対する進相コンデンサの設置効果

進相コンデンサの設置により、力率改善と線路電流の減少が同時に実現され、変圧器や線路のリアクタンスや抵抗による電圧降下が大幅に減少します 。この効果により電圧が安定し、負荷の生産能率が向上し製品品質の安定に直結します 。
参考）https://www.nichicon.co.jp/_assets/images/business/capacitors_power_equipment/tebiki/133.pdf

建築現場における電気設備では、コンデンサを負荷に近い位置に設置することで、より高い改善効果が得られます 。設置位置による改善効果は、負荷個別＞分電盤負荷一括＞変圧器二次側一括＞変圧器一次側一括の順となり、コストと効果のバランスを考慮した選択が重要です 。
電力用コンデンサによる無効電力の補償は、送電端と受電端の電圧差を縮小し、受電端電圧の向上を実現します 。特に6kV高圧配電線路では、SVCなどの無効電力補償装置により電圧降下補償や電圧変動幅の軽減が効果的に行われています 。
参考）https://www.daihen.co.jp/products/electric/pdf/other/SVC.pdf

電圧降下対策における建築設備でのコンデンサ選定

建築設備における進相コンデンサの容量選定では、契約電力を基準とし、改善前後の力率を考慮した計算が必要です 。コンデンサ容量（kvar）= 負荷容量（kW）× 設置容量係数（kθ）の公式により、適切な容量を算出します 。
建築現場では一般的に、進相コンデンサの容量は動力変圧器容量の30％が目安とされていますが、近年の電気機器の力率改善により10～20％程度に補正することが推奨されています 。負荷の特性を詳細に確認し、過度の進み力率を避けるための適正な容量選定が重要です 。
参考）進相コンデンサ 設置容量の選定 ｜ 株式会社 指月電機製作…

直列リアクトルとの組み合わせによる高圧進相コンデンサの設置は、高調波による系統の電圧ひずみを改善し、コンデンサ突入電流を抑制します 。これにより異常電圧からの保護も実現され、建築現場の電気設備の安全性が向上します 。
参考）知っておきたい 高圧進相コンデンサ設備の正しい取扱い

電圧降下と無効電力抑制による省エネルギー効果

進相コンデンサによる力率改善は、電力設備のロス低減と省エネルギー効果を同時に実現します 。無効電力の抑制により、変圧器や配電線に流れる無駄な電流が減少し、電気設備全体の効率が向上します 。
参考）https://nissin.jp/product/pdf/capacitor/catalog_0237.pdf

建築業界では、電気料金の力率料金制により、力率85％を基準として1％向上するごとに基本料金が1％割引されるため、経済的メリットも大きくなります 。コンデンサ設置による力率改善で、年間の電気料金を大幅に削減できる可能性があります 。
参考）電気代の「力率割引」って？仕組みや電気代削減の具体的方法を解…

電力中央研究所の研究によると、電力を大量送電する際にはコンデンサを接続して無効電力を供給し、電圧降下を防止する手法が広く採用されています 。この技術は建築現場の大型機器運用においても同様の効果を発揮し、安定した電力供給を実現します 。
参考）電気を安定して送るために　電力中央研究所