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ここに回路図やベクトル図など…。
・コイルXLと抵抗R1が直列(間の点をaとする)
・コンデンサXCと抵抗R2が直列(間の点をbとする)
この二つの直列回路が、並列に繋がっており、電源Vが接続されている。
ここで、R1=20Ω、R2=30Ω、XL=20Ω、XC=10Ω、V=100V
が与えられている。
コイルに流れる電流ILを考える。コイルがある直列部分のインピーダンスは、
Z1=R1+jXL
なので、電流ILは、IL=V/Z1= 100/(20+j20)=2.5-j2.5
これより、a点の電圧は、ILによるR1での電圧降下を考えればよいので、
Va=R1IL=50-j50
同様にしてコンデンサのある側インピーダンスZ2、電流IC、b点の電圧Vbは、
Z2=R2-jXC=30-j10
IC=V/Z2= 100/(30-j10)=3+j1
Vb=R2IC=90+j30
これより、b点に対するa点の電圧、Vbaは、
Vba=Vb-Va=40+j80
また、電源から見た回路の総合力率は(合成電流で考えればよいので)
I=IC+IL=2.5-j2.5+3+j1=5.5-j1.5
これの大きさは、
|I|=√(5.5^2+1.5^2)
よって、力率は|I|で、Iの実部、5.5を割ったものとなる。
COSθ=5.5/|I|≒0.965→96.5%であり、虚部は負であるので遅れとなる。
また、端子a-bを短絡すると回路のインピーダンスZ’は、
XL,XCの並列と、R1,R2の並列、の、直列回路と見ることができるので…、
Z’を計算すると、
Z’=12-j20となる。
Z’の大きさと実部の関係からも力率は求める事ができ、それは、
COSθ’=12/|Z|≒0.514→51.4%
ここで、虚部の符号は-である→容量分であり、電流は進み、
これより、電圧と電流の力率は、51.4%の進み、となる。
(Zは電流に対して分母に来るので、虚部、-jの符号は逆転する)
回路図、ベクトル図、詳細の計算過程は、補足を参照してくださいね。