リアクトルとは？種類と役割・高調波対策

インバータを入れた設備で、ブレーカーが落ちる、進相コンデンサが熱い、周辺機器が誤動作する。

その背景には、高調波や突入電流のように、目に見えない電流の乱れが隠れていることがあります。

リアクトルとは、コイルのインダクタンスを使って電流の急な変化を抑える静止誘導機器です。

ACリアクトルやDCリアクトル、直列リアクトルなどを使い分けることで、高調波抑制や力率改善に役立ちます。

本記事では、リアクトルの原理、種類、インバータや進相コンデンサでの使い方、選定時の注意点まで具体的に解説します。

1. リアクトルとは：電流変化を抑えるコイル

リアクトルとは、巻線に生じるインダクタンスを利用して、電流の変化を抑える機器です。

電力設備や産業機械では、電流を滑らかにしたり、高調波を抑えたりするために使われます。

電子部品として見ると、リアクトルは大きなコイルに近い存在です。

ただし、扱う電圧や電流が大きく、発熱や騒音、絶縁にも配慮した機器として設計されます。

電流の立ち上がりをなだらかにする

リアクトルの基本的な働きは、電流を急に変えにくくすることです。

電流が増えようとすると、それを妨げる向きの電圧が発生します。

反対に、電流が減ろうとすると、電流を保とうとする向きに働きます。

この性質によって、突入電流や脈動電流の立ち上がりがなだらかになります。

電源回路では、急激な電流変化を抑えることで、部品への負担や電源への悪影響を減らせます。

回路上の電流を単に小さくするのではなく、変化の速さを抑える部品と考えると理解しやすいです。

コイル・インダクタ・変圧器との違い

リアクトル、コイル、インダクタは、いずれも巻線によるインダクタンスを利用する点では同じです。

小信号や電子回路ではインダクタ、電力回路や設備用途ではリアクトルと呼ばれることが多くなります。

コイルの基礎は、コイルとは何かを押さえると理解しやすくなります。

一方、変圧器は一次巻線と二次巻線の電磁誘導で電圧を変える機器です。

変圧器の基本は変圧器とは何かで解説していますが、リアクトルは基本的に電圧変換ではなく、電流制御を目的にします。

電圧を変えるのが変圧器、電流の変化を整えるのがリアクトルという整理が実務上は分かりやすいです。

2. リアクトルの原理：インダクタンスとリアクタンス

リアクトルの原理を理解するには、インダクタンスと誘導性リアクタンスを分けて考える必要があります。

インダクタンスはコイルそのものが持つ性質で、誘導性リアクタンスは交流に対する流れにくさです。

同じリアクトルでも、周波数が変われば流れにくさが変わるため、高調波対策に利用できます。

インダクタンスは電流変化への抵抗

インダクタンスは、電流の変化を妨げる性質の大きさです。

単位はヘンリーで、記号は を使います。

電流が変化すると、コイルの周囲の磁界も変化し、その変化を妨げる向きに電圧が発生します。

この働きは、モーターやリレーを切った瞬間の逆起電力とも同じ根にある現象です。

蓄えられる磁気エネルギーは、次の式で表せます。

電流 が大きいほど、またインダクタンス が大きいほど、磁界として蓄えられるエネルギーは増えます。

このエネルギーの蓄積と放出が、電流をなだらかに保つ理由です。

誘導性リアクタンスは周波数で増える

交流に対するリアクトルの流れにくさを、誘導性リアクタンスと呼びます。

誘導性リアクタンスは、次の式で表されます。

は誘導性リアクタンス、 は周波数、 はインダクタンスです。

この式から、周波数が高いほどリアクトルは電流を流しにくくなることが分かります。

50Hzや60Hzの基本波に対しては比較的通し、250Hzや300Hzの第5次高調波にはより大きな抵抗として働きます。

つまりリアクトルは、周波数の高い成分ほど強く抑える性質を持つため、高調波やノイズの対策に適します。

用語	意味	実務上の見方
インダクタンス	電流変化を妨げる性質	リアクトル本体の基本性能
誘導性リアクタンス	交流に対する流れにくさ	周波数が高いほど大きくなる
磁気飽和	鉄心が磁束を受けきれなくなる現象	大電流時に性能低下を招く
電圧降下	リアクトルにより生じる電圧低下	負荷側電圧の余裕確認が必要

3. リアクトルの主な役割

リアクトルは、電流を整えるための機器ですが、実際の用途は一つではありません。

インバータの高調波抑制、直流回路の平滑、突入電流の抑制、力率改善設備の保護など、目的によって使い方が変わります。

高調波・突入電流・リプルを抑える

インバータや整流器は、電源から電流を連続的にきれいな正弦波として吸い込むわけではありません。

半導体のスイッチングや整流によって、電流波形がひずみ、高調波を含む電流になります。

リアクトルを入れると、急な電流変化が抑えられ、電源側へ流れ出る高調波を小さくできます。

また、電源投入時にコンデンサへ一気に流れ込む突入電流も、リアクトルによって立ち上がりが緩やかになります。

直流回路では、整流後の脈動する電流をならし、リプルを抑える目的でも使われます。

大電流機器では、電流ピークを下げることが、配線、半導体、遮断器の負担低減につながります。

力率改善とノイズ低減にも関わる

リアクトルは、力率改善設備の中でも重要な役割を担います。

進相コンデンサと直列に入れることで、高調波電流の流入や共振を抑え、コンデンサを守ります。

力率の基本は力率とは何かを確認すると、コンデンサとの関係も理解しやすくなります。

また、リアクトルは高周波成分を通しにくいため、ノイズ対策部品としても使われます。

電源ラインに入るチョークコイルやコモンモードチョークは、ノイズを外へ出さない、外から入れないための代表例です。

スイッチング回路では、スイッチング電源のフィルタ部品としても、インダクタンスの考え方が重要になります。

役割	何を抑えるか	代表的な使用場所
高調波抑制	基本波以外のひずみ成分	インバータ入力側、整流器周辺
電流平滑	直流電流の脈動	直流中間回路、電源回路
突入電流抑制	投入瞬間の大電流	コンデンサ回路、電源投入部
共振抑制	コンデンサと系統の高調波共振	進相コンデンサ設備
ノイズ低減	高周波ノイズ	電源ライン、通信線の入口

4. リアクトルの種類：AC・DC・直列・限流

リアクトルは、設置する場所と目的によって種類が変わります。

名称だけで選ぶのではなく、どの電流を、どの周波数で、どの程度抑えたいのかを整理することが大切です。

ACリアクトルとDCリアクトル

ACリアクトルは、交流電源側に入れるリアクトルです。

インバータの入力側に設置し、入力電流のピークを抑えたり、電源側へ流れ出る高調波を低減したりします。

電源側のサージやリカバリ電流の影響を抑える意味でも、入力側に入るACリアクトルは有効です。

一方、DCリアクトルは、整流後の直流中間回路に入れるリアクトルです。

直流リンク電流を平滑にし、入力力率や高調波特性の改善に役立ちます。

一般に、ACリアクトルは電源との協調や入力側保護を重視し、DCリアクトルは小型化や電圧降下の小ささを重視する場面で検討されます。

どちらを使えるかはインバータの仕様に依存するため、機種ごとの取扱説明書や技術資料を必ず確認します。

出力側リアクトルは入力側と目的が異なる

インバータの出力側に入れるリアクトルは、入力側の高調波対策とは目的が異なります。

出力側では、PWM波形による急峻な電圧変化や、長いモーターケーブルで生じるサージを和らげる目的で使います。

モーター巻線の絶縁や軸受電食、周辺へのノイズが問題になる場合に、出力リアクトルやフィルタを検討します。

ただし、出力側に任意のリアクトルを入れると、インバータの制御や保護動作に影響することがあります。

必ずインバータメーカーが指定する出力リアクトル、ノイズフィルタ、適用ケーブル長の条件に従います。

入力側は電源品質、出力側はモーターとケーブル保護というように、役割を切り分けて考えることが重要です。

直列リアクトルと限流リアクトル

直列リアクトルは、主に進相コンデンサと直列に接続して使われます。

進相コンデンサは力率改善に有効ですが、系統の高調波と共振すると、コンデンサに大きな高調波電流が流れ込むことがあります。

直列リアクトルを入れることで、回路を高調波に対して誘導性に寄せ、流入電流や共振拡大を抑えます。

進相コンデンサの基礎は、進相コンデンサとは何かで確認できます。

限流リアクトルは、短絡などで流れる大電流を抑える目的で入れるリアクトルです。

短絡と地絡のような事故では、電流が急激に増えるため、機器や遮断器の容量と保護協調を考えて限流を検討します。

電源系統の保護部品としては、ヒューズや遮断器と組み合わせて、安全側に設計します。

種類	主な設置場所	主な目的
ACリアクトル	インバータ入力側、交流電源側	入力高調波抑制、ピーク電流抑制、電源協調
DCリアクトル	整流後の直流中間回路	電流平滑、入力力率改善、高調波抑制
直列リアクトル	進相コンデンサと直列	高調波流入抑制、突入電流抑制、共振回避
限流リアクトル	電源系統や大電流回路	短絡電流やピーク電流の抑制
チョークコイル	電源フィルタ、ノイズフィルタ	高周波ノイズの抑制

5. 高調波対策としてのリアクトル

リアクトルの用途として特に重要なのが、高調波対策です。

高調波は、基本波の整数倍の周波数を持つ電流や電圧の成分で、設備の過熱、誤動作、コンデンサ損傷の原因になります。

高調波はなぜ問題になるのか

商用電源の基本波は、日本では50Hzまたは60Hzです。

高調波は、この2倍、3倍、5倍、7倍といった整数倍の周波数成分です。

たとえば50Hz系統の第5次高調波は250Hz、60Hz系統の第5次高調波は300Hzになります。

インバータ、整流器、UPS、スイッチング電源などの非線形負荷は、電流波形をひずませやすい機器です。

高調波が大きいと、変圧器やケーブルの発熱、進相コンデンサの過電流、保護機器の誤動作につながります。

高調波全体の考え方は、高調波とは何かで別途詳しく整理しています。

ACリアクトルとDCリアクトルで入力電流をなだらかにする

インバータの入力側では、整流回路と平滑コンデンサの影響で、電流が山のように集中して流れることがあります。

このピーク電流が大きいほど、電流波形はひずみ、高調波成分も増えやすくなります。

ACリアクトルを電源側に入れると、入力電流の急な立ち上がりが抑えられ、ピークがなだらかになります。

DCリアクトルを直流中間回路に入れる場合も、直流リンク電流の脈動が抑えられ、結果として入力側の高調波改善に寄与します。

ただし、リアクトルだけですべての高調波が消えるわけではありません。

設備容量、台数、電源短絡容量、ガイドライン対象の有無によっては、アクティブフィルタや多パルス整流器などの追加対策も検討します。

リアクトルは、比較的シンプルで基本的な一次対策として位置づけるのが実務的です。

対策要否は単体機器ではなく設備全体で見る

設備更新でインバータ台数が増えた後に、既設コンデンサや変圧器の温度が上がるケースもあります。

このような場合は、単品の故障だけでなく、電源系統全体の高調波と共振条件を見直します。

高調波対策は、インバータ一台だけを見ても判断しきれません。

同じ容量のインバータでも、電源容量、変圧器容量、同時運転台数、既設の進相コンデンサで影響は変わります。

特に複数台のインバータや整流器が同じ母線に集まる設備では、合計の高調波電流が大きくなります。

小さな機器では問題にならなくても、工場全体で見るとガイドラインや社内基準に近づくことがあります。

そのため、新設時だけでなく、設備増設時にも既設の高調波環境を確認します。

リアクトルは有効な基本対策ですが、必要な抑制量が大きい場合は、フィルタや電源方式の見直しまで含めて検討します。

実務では、リアクトル単体の有無だけでなく、負荷率の変化も確認します。

インバータは定格運転時と軽負荷時で入力電流波形が変わるため、測定するタイミングによって高調波の見え方が変わります。

代表負荷だけでなく、夜間や休日運転、段階的な設備停止時の状態も含めて見ると、対策漏れを防ぎやすくなります。

6. 進相コンデンサと直列リアクトルの関係

リアクトルは、進相コンデンサと組み合わせる設備でも欠かせません。

力率改善のためのコンデンサは便利ですが、高調波がある系統では、共振や過電流の原因になることがあります。

コンデンサだけでは高調波を拡大することがある

進相コンデンサは、遅れ無効電力を補償して力率を改善するために使います。

しかし、電源側のインダクタンスとコンデンサが組み合わさると、ある周波数で共振回路を作ることがあります。

共振点が高調波の周波数に近いと、高調波電流が拡大し、コンデンサや変圧器に大きな負担をかけます。

そのため、実務ではコンデンサ単独ではなく、直列リアクトルと組み合わせて検討することが多くなります。

コンデンサは周波数が高いほど電流を通しやすくなる性質を持つため、高調波環境では注意が必要です。

直列リアクトルを入れると、コンデンサ回路の合成特性を調整し、高調波流入と突入電流を抑えられます。

直列リアクトルは、コンデンサの前に単純に部品を足すだけではなく、コンデンサ容量とセットで成立する機器です。

既設コンデンサへ後から追加する場合も、銘板値、定格電圧、リアクタンス比、盤内スペースを確認します。

6%リアクトルと13%リアクトルの考え方

受変電設備の直列リアクトルでは、6%や13%という表現を見かけます。

これは、コンデンサ容量に対するリアクトルのリアクタンス比を表す考え方です。

一般的には第5次高調波を意識した6%リアクトルが多く使われます。

ただし、設置点の高調波ひずみが大きい場合や、第3次を含む高調波環境では、13%リアクトルが検討されることがあります。

重要なのは、数字だけで選ぶのではなく、系統の高調波状況、コンデンサ容量、既設設備との共振条件を確認することです。

特に高圧設備では、電気主任技術者やメーカーと相談し、規格や電力会社の要求を満たす構成にします。

進相コンデンサは力率改善の部品ですが、直列リアクトルなしでは高調波を悪化させる場合があります。

7. リアクトルの選定方法

リアクトルの選定では、名称だけでなく、定格、インダクタンス、電圧降下、発熱、設置環境をまとめて確認します。

電気的に合っていても、盤内温度や騒音、取付スペースで問題が出ることがあります。

インダクタンス・定格電流・電圧階級を合わせる

最初に確認するのは、使用する電圧階級、定格電流、インダクタンスです。

インバータ用なら、対象インバータの容量やメーカー指定に合うリアクトルを選びます。

直列リアクトルなら、組み合わせる進相コンデンサの容量と電圧階級に合わせます。

定格電流に余裕がないと、発熱や絶縁劣化の原因になります。

また、リアクトルには抵抗成分もあるため、負荷電流が流れれば銅損が発生します。

盤内に入れる場合は、周囲温度、換気、他機器との距離も確認します。

高温になる設備では、カタログの温度条件をそのまま鵜呑みにせず、温度上昇を見込んで余裕を持たせます。

たとえば盤内温度が高い場所では、同じ定格電流でも温度余裕が小さくなります。

リアクトルの発熱は周囲の機器にも影響するため、PLC、電源、コンデンサなど熱に弱い部品から距離を取ります。

油や粉じんの多い現場では、絶縁物の汚れや端子部の緩みにも注意が必要です。

長期運用では、初期の温度、運転音、端子締付け状態を記録しておくと、劣化や異常の比較がしやすくなります。

電圧降下・飽和・騒音を確認する

リアクトルを入れると、電流変化を抑えられる一方で、一定の電圧降下が発生します。

入力側にACリアクトルを入れる場合、負荷側電圧やインバータの許容入力電圧に影響がないか確認します。

鉄心入りリアクトルでは、大電流時に磁気飽和が起こると、インダクタンスが低下します。

飽和すると、期待した高調波抑制や突入電流抑制が得られにくくなります。

また、交流磁束によって鉄心や巻線が振動し、うなり音が発生することがあります。

静かな工場、研究室、商業施設では、低騒音タイプや設置場所の工夫も必要です。

選定は「電気的に動く」だけでなく、「温度・音・スペース・保守性まで成立する」ことを確認します。

確認項目	見るポイント	不適切な場合の問題
電圧階級	200V系、400V系、高圧系など	絶縁不足、過大な電圧降下
定格電流	連続電流と過負荷条件	過熱、寿命低下
インダクタンス	必要な抑制効果との整合	高調波抑制不足、電圧降下過大
耐熱条件	周囲温度と盤内換気	絶縁劣化、保護動作
騒音	設置場所の許容騒音	うなり音による苦情

8. 設置・保守で注意すべきポイント

リアクトルは受動部品に見えますが、設置が悪いと効果が出なかったり、別のトラブルを招いたりします。

特に盤内の配線、接地、温度、保護協調は、後からの不具合につながりやすい部分です。

配線は短く、熱と磁束に配慮する

リアクトルは、目的の場所に正しく入れて初めて効果を発揮します。

インバータ入力用なら電源とインバータの間、直列リアクトルならコンデンサと直列というように、接続位置を誤らないことが重要です。

配線が長すぎると、不要なインダクタンスやノイズ結合が増える場合があります。

また、大電流が流れるリアクトルの周囲には強い磁界が生じるため、信号線や弱電線を近づけすぎないようにします。

接地や盤内ノイズ対策の基本は、接地（アース）の考え方とも関係します。

本体は発熱するため、密閉した場所に押し込まず、放熱スペースと換気を確保します。

サージ・過電流保護と組み合わせる

リアクトルは電流変化を抑える部品ですが、過電圧保護や過電流遮断を単独で担うものではありません。

雷サージや開閉サージの対策には、サージ対策用のSPDやバリスタを併用します。

過電流や短絡に対しては、ヒューズ、遮断器、サーマルリレーなどの保護機器で切り離す設計が必要です。

リアクトルを追加すると、短絡電流や突入電流、保護機器の動作条件が変わることがあります。

そのため、既設設備に後付けする場合は、保護協調まで確認します。

通電後は、異常なうなり音、焦げ臭さ、端子の緩み、表面温度の上昇を点検し、初期不良や接続不良を早期に見つけます。

リアクトルは入れれば終わりではなく、保護機器と一体で成立させる設備部品です。

9. まとめ

リアクトルとは、コイルのインダクタンスで電流の変化を抑える静止誘導機器です。

誘導性リアクタンスは で表され、周波数が高いほど大きくなります。

この性質により、高調波やノイズのような高い周波数成分を抑えやすくなります。

代表的な役割は、高調波抑制、電流平滑、突入電流抑制、共振抑制、力率改善設備の保護です。

ACリアクトルはインバータ入力側、DCリアクトルは直流中間回路、直列リアクトルは進相コンデンサ回路で使われます。

高調波対策では、リアクトルで入力電流のピークをなだらかにし、電源側への高調波流出を抑えます。

進相コンデンサでは、直列リアクトルを組み合わせて高調波流入、突入電流、共振を防ぎます。

選定では、インダクタンス、定格電流、電圧階級、発熱、電圧降下、飽和、騒音まで確認することが重要です。

リアクトルを正しく使えば、電源品質を守り、インバータや受変電設備を安定して運用できます。