Bạn đã biết cách tính hệ số công suất cosφ hay chưa?

Trong thiết kế và truyền tải điện bằng đường dây dẫn thì hệ số của công suất cosφ có ảnh hưởng rất lớn vào việc vận hành lưới điện sao cho hiệu quả. Việc nâng cao hệ số cosφ còn có vai trò quan trọng, tiết kiệm nguồn điện năng tiêu thụ. Thế nhưng để có thể nắm bắt và kiểm soát được hệ số của công suất thì bạn cần biết cách tính hệ số công suất cosφ.

Hệ số công suất là gì?

Hệ số công suất là một trong những khái niệm quen thuộc trong kỹ thuật điện. Nhắc đến hệ số này thì rất nhiều bạn nhầm hiểu chỉ tương quan đến mạch điện xoay chiều. Hiểu rằng : so với mạch DC không có hệ số công suất. Vì trong trường hợp này tần số bằng 0. Hơn nữa, giữa dòng điện và điện áp sẽ không có độ lệnh góc pha ( Φ )
Vì vậy, hệ số công suất được hiểu là tỷ suất giữa công suất thực và biểu kiến. Đơn vị tính bằng volt-ampe. Trong mạch điện xoay chiều, đây chính là tỷ suất giữa điện trở và trở kháng. Hay là cosin góc giữa dòng điện với điện áp sẽ được gọi là hệ số công suất .

Giới thiệu về hệ số công suất cosφ

Hệ số công suất cosφ là gì ?

Hệ số công suất cosφ (không có thứ nguyên) là hệ số của công suất được tính bằng tỉ số của công suất tiêu thụ trên thực tế với công suất biểu kiến. Hệ số dao động của cos phi trong dải là [-1 + 1], còn trong điều kiện lý tưởng thì hệ số cos phi sẽ = 1. Tức công suất tiêu thụ sẽ bằng công suất biểu kiến và không có công suất phản kháng.

Thành phần công suất truyền từ nguồn đến tải

Công suất truyền từ nguồn đến tải luôn sống sót ở 2 thành phần đó là :

• Công suất tính năng :

Công suất này đặc trưng cho năng lực sản sinh ra công có ích của những thiết bị phụ tải, có đơn vị chức năng là W hoặc kW. Ví dụ : công suất cơ ( sức kéo ) của thiết bị động cơ .

Hệ số công suất là gì ? Có ý nghĩa như thế nào ?

• Công suất phản kháng :

Công suất này là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của những thiết bị phụ tải. Ví dụ như thể : động cơ điện, máy biến áp, những bộ đổi khác điện áp, … Tuy không sinh ra công hữu ích nhưng nó lại rất cần cho quy trình biến hóa nguồn năng lượng, đơn vị chức năng là VAR hoặc kVAR. Hiểu nôm na thì nó là thành phần từ hoá, tạo ra từ trường trong quy trình biến đổi điện thành những dạng nguồn năng lượng khác hoặc từ điện ra điện .

Công suất tổng hợp của 2 loại công suất trên được gọi là công suất biểu kiến, có đơn vị là VA hoặc KVA. Vậy cách tính hệ số công suất cosφ như thế nào?

Để nhìn nhận ảnh hưởng tác động của công suất phản kháng với mạng lưới hệ thống thì người ta sử dụng hệ số của công suất cosφ. Ba loại công suất này có mối quan hệ khá thân thương với nhau trải qua tam giác công suất như hình dưới đây .

Hình ảnh minh hoạ về mối quan hệ của 3 loại công suất

Ý nghĩa của nâng cao hệ số công suất

Nguồn cấp

Nếu xét trên phương diện nguồn cấp ( máy biến áp hoặc máy phát điện ). Bạn sẽ thấy rõ ràng một dung tích máy biến áp hoặc công suất của máy phát điện. Hệ số của công suất càng cao thì công suất tính năng càng cao ; và máy sẽ sinh ra nhiều công có ích .

Ứng dụng để tính hệ số cos phi của máy phát điện
Như vậy sẽ có rất nhiều vướng mắc : “ Sao không duy trì cosφ để máy phát điện hay biến áp hoạt động giải trí hiệu suất cao hơn ”. Sự thật là hệ số của công suất bao nhiêu sẽ nhờ vào vào thiết bị sử dụng điện. Do đó, nhu yếu của thiết bị sử dụng điện về công suất tính năng và công suất phản kháng cần phải cung ứng đủ thì mới hoạt động giải trí tốt được .
Chính thế cho nên mà giải pháp tốt hơn sẽ là nguồn sẽ chỉ phân phối cho tải một phần công suất phản kháng. Phần còn lại người dùng sẽ tự trang bị thêm bằng cách gắn thêm tụ bù vào .

Đường dây truyền tải

Còn xét ở phương diện đường dây truyền tải thì dòng điện này sẽ làm nóng dây và tạo ra một lượng sụt áp trên dây truyền tải. 

Nâng cao hệ số của công suất là một trong những cách quan trọng để tiết kiệm chi phí điện. Do động cơ không đồng điệu nên máy biến áp và đường dây trên không là những thiết bị hầu hết tiêu thụ công suất phản kháng của mạng lưới hệ thống điện .
Do đó để tránh việc phải truyền tải một lượng Q. lớn trên dây. Các thiết bị bù sẽ được đặt ở gần phụ tải để hoàn toàn có thể cung ứng Q. trực tiếp cho phụ tải. Và người ta gọi nó là công suất bù phụ tải để nâng cao hệ số của công suất cos phi .

Cách tính hệ số công suất cosφ

Cách tính hệ số công suất cosφ dựa vào công thức sau:

Cosφ = k = P/S

Nâng cao hệ số và triển khai tính tụ bù

Quy tắc bù công suất phản kháng

Để hoàn toàn có thể tính được công suất phản kháng cần bù để chọn tụ bù thích hợp cho tải ; bạn cần biết công suất ( P. ) và hệ số của công suất ( cosφ ) của tải đấy .
Quy tắc chung đó là : bạn cần phân phối vào nguồn điện 1 công suất phản kháng Q ’ có giá trị bằng với công suất phản kháng Q. nhưng ngược dấu. Căn cứ theo quy tắc tam suất thì Q. và Q ’ sẽ triệt tiêu nhau với khi đó hệ số cos phi sẽ giao động bằng 1 hay công suất biểu kiến S ’ ~ P. .
Ở điều kiện kèm theo thường thì cosφ = 1, S ’ = S = P.

Tại sao lại cần phải bù công suất phản kháng?

Lợi ích từ việc bù công suất phản kháng là gì ?
Công suất phản kháng Q. thường thì sẽ không sinh công nhưng lại gây ra những tác động ảnh hưởng xấu cho kinh tế tài chính và kỹ thuật :
– Về kinh tế tài chính : Chúng ta vẫn thường phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng đã tiêu thụ .
– Về kỹ thuật : Công suất phản kháng sẽ gây ra sụt áp trên đường dây và làm tổn thất công suất trên đường truyền .

Do vậy bên cạnh nắm rõ cách tính hệ số công suất cosφ. Chúng ta cần phải có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế các tác động xấu của nó hay cũng chính là nâng cao hệ số cosφ.

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất cosφ :

– Giúp giảm tổn thất công suất trên thành phần của mạng lưới hệ thống cấp điện ( máy biến áp, đường dây … ) .
– Giảm bớt tổn thất điện áp trên đường truyền tải .

– Tăng khả năng truyền tải nguồn điện của đường dây và máy biến áp.

>> Xem thêm:

Tìm hiểu cấu tạo điện trở và những thông tin cơ bản của điện trở

Bài viết trên đây vừa chia sẻ cho bạn đọc các thông tin liên quan đến khái niệm, ý nghĩa và cách tính hệ số công suất cosφ. Hy vọng bài viết trên sẽ cung cấp cho bạn các kiến thức Vật lý cần thiết phục vụ cho học tập và công việc.

Source: http://wp.ftn61.com
Category: Thủ Thuật