先行電流と遅行電流

進み電流と遅れ電流は、交流電流によって生じる現象です。交流回路では、電圧と電流の値は正弦波状に変化します。このタイプの回路では、電圧に対する電流を表すのに、進み、遅れ、同相という用語が用いられます。電流が電圧と同相であるのは、時間とともに変化する正弦波の間に位相差がない場合です。これは一般的に、電流を流す負荷が抵抗性である場合に起こります。

電力の流れにおいて、電流がどれだけ進みまたは遅れているかを知ることは重要です。なぜなら、それが有効電力（実効電力）とは対照的に、システム内の無効電力を生み出すからです。また、三相電力システムの運用においても重要な役割を果たします。

角度表記法を用いると、進み電流と遅れ電流を簡単に表現できる。

 ${\displaystyle A\angle \theta .}$^{[ 1 ]}

この式では、θ の値が進み電流と遅れ電流の重要な要素です。上記の導入で述べたように、進み電流または遅れ電流は、電流と電圧の正弦曲線間の時間シフトを表し、曲線が初期位置よりどれだけ進んでいるか、または遅れているかの角度で表されます。たとえば、θ がゼロの場合、曲線は時間ゼロで振幅がゼロになります。^{[ 2 ]}複素数を使用すると、 RLC 回路の特定のコンポーネントの解析を簡略化できます。たとえば、これらを極座標と直交座標の間で変換するのは非常に簡単です。極表記から始めると、 ${\displaystyle \angle \theta }$ベクトルを表すことができます ${\displaystyle (\cos \theta ,\sin \theta )\,}$ または長方形表記 ${\displaystyle \cos \theta +j\sin \theta =e^{j\theta },\,}$ どちらも大きさは1です。

 ${\displaystyle A\angle \theta =A\angle \delta -(\beta )}$

遅れ電流は、「それを生成する電圧よりも最大で90度遅れて最大値に達する交流電流」に関して正式に定義できます。これは、電流が電圧より遅れるのは、${\displaystyle \beta }$、任意の基準に対する現在の正弦波の角度は、以下より小さい。${\displaystyle \delta }$、これは同じ基準に対する電圧正弦波の角度です。したがって、角度が であれば、電流が遅れていることをすぐに特定できます。${\displaystyle \theta }$正の場合。たとえば、電圧の角度が${\displaystyle \delta }$がゼロの場合、電流は遅れます${\displaystyle \beta }$負の値になります。これは、電圧を基準としているためによく起こります。

主に誘導性負荷を持つ回路では、電流は電圧に遅れて発生します。これは、誘導性負荷では、誘導起電力によって電流が流れるためです。上記の定義では、電流は電圧によって生成されることに注意してください。誘導起電力は、インダクタのコイルを鎖交する磁束の変化によって生じます。

 ${\displaystyle A\angle \theta =A\angle \delta +(\beta )}$

進み電流は正式には「発生させる電圧よりも最大90度進んで最大値に達する交流電流」と定義できます。これは、電流が電圧よりも進むのは、${\displaystyle \beta }$任意の基準に対する現在の正弦波の角度は、${\displaystyle \delta }$、これは同じ基準に対する電圧正弦波の角度です。したがって、角度が${\displaystyle \theta }$負です。たとえば、電圧の角度が${\displaystyle \delta }$がゼロの場合、電流は進みます。${\displaystyle \beta }$正の値をとる。これは、電圧を基準とする場合が多いためである。

主に容量性負荷を持つ回路では、電流は電圧より進みます。これは、電流がまずコンデンサの2枚の極板に流れ、そこに電荷が蓄積されるためです。コンデンサの極板に電荷が蓄積されて初めて電圧差が生じます。したがって、電圧の挙動は電流の挙動と蓄積される電荷​​量に依存します。これが、正式な定義で「電流が電圧を生み出す」とされている理由です。言い換えれば、交流電圧が上昇し始めると、コンデンサの極板間に電荷が蓄積され始め、つまり電流が流れ始めます。この増加する電荷によってコンデンサの両端に電位差が生じ、電流が減少します。一方、交流電圧が下降すると、充電されたコンデンサの電圧が高くなり、電流が逆方向に流れ、コンデンサが放電されます。逆もまた同様です。

2 次元直交座標系とフェーザを用いた単純なフェーザ図は、ある時点における進み電流と遅れ電流を視覚化するために使用できます。実数-複素数座標系では、正弦波の 1 周期は複素平面上の完全な円に対応します。電圧と電流は同じ周波数を持つため、任意の時点でこれらの量は円上の静止点で簡単に表すことができ、円の中心からこれらの点への矢印はフェーザと呼ばれます。関数間の相対的な時間差は一定であるため、それらの間には一定の角度差があり、これは円上の点間の角度で表されます。^{[ 2 ]}

初期のデータソースとしては、1911年にアメリカ芸術科学アカデミーに掲載されたアーサー・E・ケネリーによる論文が挙げられる。ケネリーは、振動回路のベクトル図を解く際に従来の手法を用いており、これには交流回路も含まれる。

• 電気インピーダンス
• 力率
• ボルトアンペア
• ボルトアンペアリアクティブ

参考文献：

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