Công thức tính công suất phản kháng là gì? Những điều cần biết

Trong hệ thống nguồn điện luôn tồn tại hai công suất khác nhau gồm công suất phản kháng Q và công suất hữu dụng P. Trong đó, loại công suất hữu dụng sinh ra công có ích trong phụ tải. Vậy công suất còn lại là gì? Công thức tính công suất phản kháng như thế nào? Mời đọc giả tham khảo những thông tin quan trọng trong bài viết dưới đây. 

Tìm hiểu về công suất phản kháng là gì?

Công suất phản kháng luôn được hiểu là một khái niệm được dùng trong ngành kỹ thuật điện. Công suất được sử dụng để chỉ phần công suất điện, sẽ được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng ở mỗi chu kỳ.

Sự lệch pha giữa dòng điện I và hiệu điện thế U, sẽ tích trữ nguồn năng lượng ở trong các thành phần dung kháng và cảm kháng.

Trên thực tế, trong dòng điện lưới điện năng được phát ra từ máy phát nhà máy nhiệt điện, thủy điện truyền đi công suất thực và công suất phản kháng. Đây là hai dạng năng lượng quan trọng và cần thiết khi vận hành thiết bị trong bất kỳ hệ thống phụ tải nào. 

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-1

Công suất phản kháng là gì?

Công thức tính công suất phản kháng 

Sau đây là công thức tính công suất phản kháng:

Q= S*Sin ᵠ

Trong đó:  –  Góc ᵠ được tạo ra từ công suất biểu kiến S 

                  – Công suất phản kháng Q đơn vị kVAr

Dựa vào mối liên hệ giữa cách tính công suất phản kháng và công thức tính công suất biểu kiến, Q được tính theo công thức sau:

S= P + jQ => Q= ( S- P)/ j

Từ công thức trên, chúng ta có thể tự đánh giá sự ảnh hưởng của công suất phản kháng Q với hệ thống dòng điện được sử dụng qua hệ số công suất Cos ᵠ.

– Cos ᵠ càng nhỏ thì hệ số sin ᵠ sẽ càng lớn. 

Từ đó dựa theo công thức Q= S*sin ᵠ; nếu giá trị của Q sẽ nhỏ khi sin ᵠ lớn. Công suất phản kháng càng lớn thì công suất thực sẽ càng nhỏ.

– Cos ᵠ càng lớn thì hệ số sin ᵠ sẽ càng nhỏ. 

Từ đó dựa vào công thức Q= S*sin ᵠ; khi sin ᵠ nhỏ thì giá trị của Q sẽ nhỏ. Công suất phản kháng càng nhỏ thì công suất thực càng lớn.

Ví dụ: Đối với một chiếc máy hút bụi công nghiệp có hệ số công suất Cos ᵠ , khi đó công suất lớn => sin ᵠ nhỏ => Q nhỏ, do đó, Công suất thực của máy hút bụi công nghiệp sẽ lớn. Lúc này, người dùng sẽ thấy thiết bị vận hành ổn định và hiệu quả hơn.

Quy định về hệ số cos phi (cosφ) được dùng để đánh giá sự ảnh hưởng của công suất phản kháng đối với hệ thống điện do người dùng đang sử dụng. 

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-2

Sơ đồ công suất phản kháng

Phương pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng hiệu quả

Biện pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên

Nâng cao cosφ tự nhiên được hiểu là tìm các phương pháp để các hộ gia đình tiêu thụ điện giảm bớt lưu lượng công suất phản kháng, mà chúng cần ở nguồn cung cấp điện.

– Để các thiết bị điện hoạt động ở chế độ phù hợp nhất khi thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ. 

– Sử dụng những động cơ có công suất nhỏ hơn để thay thế khả năng làm việc của các động cơ hoạt động non tải. 

– Hạn chế chức năng vận hành của động cơ chạy không tải. 

– Đối với những khu vực công nghệ hoạt động được sự cho phép thì người dùng có thể sử dụng động cơ đồng bộ để thay thế cho những động cơ không đồng bộ. 

– Dùng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn để thay biến áp làm việc non tải. 

Biện pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Đối với phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo thường được thực hiện bằng cách đặt những thiết bị bù công suất phản kháng cho các hộ gia đình tiêu thụ điện. Những loại máy bù công suất phản kháng gồm:

Thiết bị bù đồng bộ: là động cơ đồng bộ vận hành ở chế độ không tải. 

– Ưu điểm: thiết bị bù đồng bộ có tính năng sản xuất ra công suất phản kháng và cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của lưới điện. 

– Nhược điểm: thiết bị bù đồng bộ được thiết kế bộ phận quay nên việc lắp ráp, bảo dưỡng và hoạt động khá phức tạp. Thiết bị bù đồng bộ thường được dùng để bù tập trung với dung lượng lớn. 

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-3

Tụ bù điện làm cho dòng điện trở với pha điện truyền sớm hơn so với nguồn điện áp

Tụ bù điện: hoạt động sẽ làm cho dòng điện trở với pha truyền điện sớm hơn so với nguồn điện áp. Thế nên, công suất phản kháng được sinh ra để cung cấp cho lưới điện. 

– Ưu điểm: 

+ Công suất hoạt động của thiết bị nhỏ, không được trang bị phần quay nên người dùng dễ bảo dưỡng và vận hành. 

+ Dung lượng bộ tụ bù có thể được sử dụng theo sự phát triển của tải. 

+ So với máy bù đồng bộ thì giá thành tụ bù điện thấp hơn. 

– Nhược điểm: 

+ Sự biến động của điện áp rất nhạy cảm và không chắc chắn. Hơn nữa, khi điện áp vượt quá định mức hoặc xảy ra tình trạng ngắn mạch, tụ bù điện dễ bị phá hỏng. Do vậy, độ bền của tụ bù có giới hạn. 

+ Dòng điện xung có thể xuất hiện tụ bù được đóng vào mạng điện. Lúc cắt tụ điện ra khỏi mạng điện trên cực của tụ bù điện, nguồn điện áp sẽ còn dư, có thể gây nguy hiểm cho những người vận hành thiết bị. 

+ Các hộ tiêu thụ công suất phản kháng quy mô vừa và nhỏ (dưới 5000 kVAr) nên sử dụng tụ bù điện.

Vì sao công suất phản kháng âm?

Công suất phản kháng bị âm nguyên do là vì quá trình truyền tải điện tiêu thụ nhiều đơn vị kVar. Chính thế, để giảm tổn thất trên hệ thống truyền tải điện thì việc bù công suất là cực kỳ cần thiết. Điều này đồng nghĩa với việc chi phí tiền điện hàng tháng tiết kiệm.

Sau khi xác định vị trí bù công suất phản kháng, các tụ bù được lắp đặt vào hệ thống, cường độ dòng điện sẽ giảm tới mức nhỏ nhất có thể, từ đó, các dòng điện phản kháng được thu hút.

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-4

Mạng lưới điện kết nối với động cơ máy

Lý do cần phải bù công suất phản kháng?

Bù công suất phản kháng là gì? – Công suất phản kháng Q không sinh công, nhưng gây ra những ảnh hưởng xấu về các vấn đề sau: 

– Về kỹ thuật: công suất phản kháng có thể gây ra sự sụt áp trên đường dây điện và làm tổn thất công suất trên đường truyền điện.

– Về kinh tế: người sử dụng cần phải trả chi phí cho định lượng công suất phản kháng tiêu thụ. 

Vì thế, bạn cần phải có biện pháp bù công suất phản kháng Q, nhằm hạn chế sự ảnh hưởng của nó gây ra cho các thiết bị điện. Tức là hệ số cosφ được nâng cao. 

Khi nâng cao hệ số công suất cosφ có những lợi ích gì?

– Trên đường truyền tải tổn thất nguồn điện áp được giảm tải.

– Trên phần tử trong hệ thống cung cấp điện (chẳng hạn như máy biến áp, đường dây…)

– Sự tổn thất về công suất được giảm xuống. 

– Khả năng truyền tải nguồn điện của đường dây và máy biến áp sẽ được tăng lên.

Cách tính tiền phạt công suất phản kháng sẽ dựa theo thông tư của Bộ Công Thương có hiệu lực từ ngày 10/12/2014 Thông tư đã quy định về việc mua, bán công suất phản kháng, người dùng điện sẽ bị phạt tiền nếu hệ số công suất cosφ luôn ở dưới mức cho phép.

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-5

Thiết bị vận hành với công suất phản kháng

Cách tính công suất phản kháng Q cần bù

Trước khi tính công suất phản kháng cần bù thì người dùng cần xác định được hệ số công suất thực (P) và công suất của tải đó. Công thức tính tổn thất công suất phản kháng cụ thể như sau:

Qb= P*(tᵠ1-tᵠ2)

Trong đó: 

  • Qb là công suất phản kháng cần bù
  • P là công suất thực
  • tgᵠ1 là hệ số công suất trước khi bù
  • tgᵠ 2 là hệ số công suất sau khi bù

Việc nâng cao hệ số công suất Cosᵠ sẽ giúp giảm thiểu hệ số công suất trên phần tử trong toàn hệ thống cấp điện. Bên cạnh đó, hệ số này cũng sẽ giảm thiểu tối đa sự tổn thất về điện áp trên đường truyền tải. Từ đây, công suất phản kháng làm tăng khả năng truyền tải của máy biến áp và đường dây điện.

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-6

Cách tính công suất phản kháng của máy hút bụi công nghiệp

Trên đây chúng tôi đã tổng hợp công thức tính công suất phản kháng. Khi cần thiết, người vận hành các thiết bị điện có thể áp dụng để tính toán công suất sử dụng phù hợp với quy mô hoạt động. 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *