有効電流と無効電流について

質問

お世話になります。
あまり聞かれない言葉かと思いますが、
交流回路において、電圧を基準（回路の基準）に位相差θの電流が流れているとすると、
　Icosθを有効電流・・・電圧と同相成分
　Isinθを無効電流・・・電圧と90°の位相差を持つ成分
と呼ばれるようですが、これはR-L-Cの直列回路（回路における電圧と電流の関係を考える上で電流が基準）でも並列回路（回路における電圧と電流の関係を考える上で電圧が基準）でも同じように電流を分解して有効、無効と呼ばれるのでしょうか。
たぶん、単にそういう呼び方をするというだけのものかと思います。

このように呼ばれていますが、並列回路においては、電圧と電流の関係を考える上でも電圧を基準にしていることから、分解した電流Icosθ（有効電流）＝抵抗Ｒに流れる電流分、Isinθ（無効電流）＝リアクタンスXに流れる電流分と素直に考えることができる。
一方、直列回路においては、電圧と電流の関係を考える上では電流を基準にすることから、並列回路のような単純な考え方はできないという理解でよろしいでしょうか。

いろいろと申し訳ありませんが、
抵抗Ｒ、リアクタンスＸ、力率cosθの関係について
R=Zcosθ　Z^2＝R^2＋X^2　・・・　直列回路の場合
(1/R)＝(1/Z)cosθ　X＝電圧/無効電流　・・・　並列回路の場合
に限定されるのでしょか。

いつもわかりにくい質問ばかりで申し訳ありません。

回答No.5

ymmasayan · ベストアンサー

直列でも並列でも電流の有効分、無効分という言い方は同じです。
あくまでも素子からではなく電源側から見ます。
有効電流、無効電流という言い方はしないわけではありませんが
所詮は有効電力、無効電力の代理語であまり頻繁には使いません。

電流基準か電圧基準かという事ですが
電源側から見ればあくまでも電圧基準です。
直列回路の場合電流基準で考えたほうが楽で、一般にそうすることが多いですが
最終的にはベクトル図を電圧基準に回転させるべきだと
個人的には考えています。

お礼

ありがとうございます。端的にご説明いただき、理解しやすいです。

ちなみに、質問の最後の部分の抵抗、リアクタンスの計算方法についてはいかがでしょうか。

回答No.6

foobar

電力制御の分野のように、電圧源で給電する条件を考える場合、電圧基準で表記するほうが便利です。(たとえば、負荷が変化した場合、（送電端）電圧の大きさ、位相は変わりませんが、電流の大きさ、位相は変わります。変わらないものを基準にとるほうが何かと便利です）。このため、負荷の結線にかかわらず、電圧基準を使います。
（＃３さんも書かれていますが、直列回路と並列回路で基準をかえてしまうと、両者が混在する場合に、異なる基準が混在してしまい都合が悪くなります。）

逆に、電流源で駆動する場合には、電流基準で話を進めるほうが都合がいいので、電流基準が使われることになるかと思います。

電力・電流
用語として、有効/無効電力を使うか、有効/無効電流を使うかは、使う場所によりけりのようです。電力でも送配電網のように場所場所で電圧が違う（変圧器で送配電電圧を変えている）ようなときには、電力を使うようですし、電力機器制御のように電圧が一定の場合には、有効電流/無効電流を使うことも多いようです。（結局は、どちらで表記するのが便利か、ということのようです。）

余談
電圧や電流以外を基準にする取り方もあって、必要に応じて使われています。（たとえば、回転機だと内部の磁束を基準に取ったり、界磁極の位置を基準にしたりして、電圧や電流の位相を決めたりもします。）

回答No.4

noname#101087

>交流回路において、電圧を基準（回路の基準）に位相差θの電流が流れているとすると、
>　Icosθを有効電流・・・電圧と同相成分
>　Isinθを無効電流・・・電圧と90°の位相差を持つ成分
>と呼ばれるようですが、これはR-L-Cの直列回路（回路における電圧と電流の関係を考える上で電流が基準）でも並列回路（回路における電圧と電流の関係を考える上で電圧が基準）でも同じように電流を分解して有効、無効と呼ばれるのでしょうか。

どんな回路でも給電端に着目して、同じように電流を分解して有効、無効と呼びます。

>並列回路においては、電圧と電流の関係を考える上でも電圧を基準にしていることから、分解した電流Icosθ（有効電流）＝抵抗Ｒに流れる電流分、>>>Isinθ（無効電流）＝リアクタンスXに流れる電流分と素直に考えることができる。
>一方、直列回路においては、電圧と電流の関係を考える上では電流を基準にすることから、並列回路のような単純な考え方はできないという理解でよろしいでしょうか。

これは「言葉のあや」みたいな感じがします。
　並列回路では、R と L の両端電圧が同じで、R の電流はその電圧と同相、L の電流は電圧と90°の位相差をもつ。
　直列回路では、R と L の通過電流が同じで、R の両端電圧はその電流と同相、L の両端電圧は電流と90°の位相差をもつ。
構成素子ごとに見れば、実質的な差異はありません。
(質問の意図を誤解しているのかも知れませんけど .... )

電力屋さんは、有効/無効 電流という用語を平気で使うようです。

回答No.3

Denkigishi

＞直列回路においては、電圧と電流の関係を考える上では電流を基準にする　　？？？？？
何処からの情報か知りませんが、そんな規則は聞いたことがありません。もし、直列と並列が混在している回路だったらどうするおつもりでしょうか。
どんな場合でも電源電圧を基準にとって考えるのが一般的です。
直列の時のベクトル図は、電圧ベクトル（横軸で＋向き）からθの角度に電流ベクトルがきます。抵抗の電圧は電流と同位相です。リアクタンス分の電圧は抵抗の電圧と直角です。３つの電圧ベクトルで直角三角形を描きます。
作図をして見てください。

お礼

申し訳ありません。
規則というものではありません。
教科書や参考書などで、交流の直列回路についての説明ではベクトル図等を考えるとき、電流を基準にして考えられているという意味です。
電流を元にして、抵抗の電圧、コイルの電圧、コンデンサの電圧をとらえているのではないでしょうか。

回答No.2

outerlimit

有効電力・無効電力は　普通に使われますが
通常は、有効電流・無効電流とは言いません

それは質問者が理解している通り、電流単独では無意味だからです
電圧と電流の相互関係で有効電力・無効電力になります
電流単独、電圧単独で論じても無意味です

回答No.1

sanni

電気回路は、すべてR-L-Cの直列回路になります。
並列回路であっても、R-L-Cの直列回路が並列に組み合わさった回路と考えられます。
つまり、必ず、R、L、C成分は存在してしまうという事です。
そのC、L成分を無視した、Rのみ理論回路で考えるなら、有効電流のみを考えればいいのでしょうね。