負荷計算¶

30秒まとめ¶

変圧器容量算定は「設備容量合計 × 需要率 × 不等率」で最大需要電力を求め、力率・効率を考慮して kVA 換算する。将来負荷は 15〜20% の余裕を見込む。需要率の見込み違いが変圧器の過負荷・容量不足の主因。

定義と関係式¶

用語	定義	単位
設備容量	機器の定格出力（銘板値）の総和	kW または kVA
需要率	実際の使用電力 / 設備容量	無次元（0〜1）
需要電力（最大需要電力）	ある期間中の最大電力 = 設備容量 × 需要率	kW
負荷率	平均電力 / 最大需要電力	無次元（0〜1）
不等率	各設備の個別最大需要電力の合計 / 合成最大需要電力	≥ 1.0

合成最大需要電力 = 設備容量合計 × 需要率 ÷ 不等率
変圧器必要容量 [kVA] = 合成最大需要電力 [kW] ÷ 力率

変圧器容量算定の手順（計算例付き）¶

前提条件¶

負荷種別	設備容量	需要率	力率
電動機（動力）	150kW	0.65	0.85
照明	10kW	0.90	0.95
計装電源	5kW	0.85	0.90
空調	20kW	0.75	0.85

計算¶

Step 1: 各負荷の最大需要電力を計算
  動力:   150 × 0.65 = 97.5 kW
  照明:    10 × 0.90 =  9.0 kW
  計装:     5 × 0.85 =  4.25 kW
  空調:    20 × 0.75 = 15.0 kW
  合計:                125.75 kW

Step 2: 不等率を考慮（工場動力の不等率 = 1.1 が目安）
  合成最大需要電力 = 125.75 ÷ 1.1 = 114.3 kW

Step 3: kVA 換算（総合力率 = 0.85 と仮定）
  必要変圧器容量 = 114.3 ÷ 0.85 = 134.5 kVA

Step 4: 将来余裕 20% を確保
  選定容量 = 134.5 × 1.20 = 161.4 kVA → 200kVA を選定

動力・電灯・計装負荷の集計方法¶

集計シートの構成¶

| 設備 TAG | 設備名 | 定格出力 [kW] | 効率 | 力率 | 需要率 | 最大需要電力 [kW] | 備考 |

集計ポイント：

電動機は「定格出力 [kW]」ではなく「電源側からの入力電力 [kW]」で計算（入力 = 出力 ÷ 効率）
インバータ付き電動機は可変速による実効需要率を設定（定速より低い需要率）
将来増設予定設備は「将来負荷」として別欄に記載

需要率の目安¶

負荷種別	需要率の目安
連続運転ポンプ・コンプレッサー	0.85〜1.0
間欠運転ポンプ（バックアップ含む）	0.50〜0.70
ファン・換気	0.70〜0.85
照明（全灯時）	0.90〜1.0
計装・制御電源	0.80〜0.90
空調	0.65〜0.80
工事用・点検用電源	0.30〜0.50

将来負荷の見込み（15〜20% の余裕）¶

状況	余裕の取り方
新設プラント	現時点の最大需要電力に 20% 加算して変圧器選定
既設プラント改造	既設変圧器の余裕容量を確認し、追加負荷が収まるか確認
長期（10 年先）	さらに 10〜15% を追加余裕として見込む

変圧器の過負荷は寿命を縮める

変圧器を 110% 超で長時間使用すると絶縁が劣化し寿命が著しく短くなる。増設・改造時は変圧器容量の空き確認を必ず行う。