Hệ số công suất là gì? Nâng cao hệ số công suất có ý nghĩa gì?

3 Tháng Ba, 2020 23 Quynh YP

Một trong những tiêu chí để đánh giá xí nghiệp sử dụng điện có tiết kiệm và hợp lý hay không cần dựa vào hệ số công suất cosφ. Câu hỏi mà rất nhiều người quan tâm khi sử dụng các thiết bị điện đó là ý nghĩa trong vấn đề nâng cao hệ số công suất cosφ. Nội dung sau sẽ giải đáp mọi thắc mắc về vấn đề mà bạn đang quan tâm.

Khái niệm cơ bản về hệ số công suất là gì?

Hệ số công suất là gì?Trong kỹ thuật điện, hệ số công suất Cosφ (không có thứ nguyên) của dòng điện xoay chiều được định nghĩa bằng tỉ số giữa công suất tiêu thụ thực tế và công suất biểu kiến. Trong dải [-1 + 1], hệ số Cosφ dao động. Ở trong điều kiện lý tưởng, hệ số Cosφ = 1 nghĩa là công suất tiêu thụ bằng công suất biểu kiến, đồng thời không tồn tại công suất phản kháng. 

Công thức tính hệ số công suất nói chung:

Cosφ = P/S

Trong đó: – Cosφ: hệ số công suất

  • P: công suất hiệu dụng ( đơn vị W)
  • S: công suất biểu kiến ( đơn vị VA)

hệ số công suất là gì nó có tác dụng gìCông thức tính hệ số công suất Cosφ

Hệ số công suất cosφ được định nghĩa như thế nào?

Hệ số công suất tức thời

Đây là hệ số công suất tại một thời điểm nào đó có thể đo được bằng dụng cụ đo cosφ hay đó bằng các dụng cụ đo điện áp, công suất và dòng điện.

Do hệ thống phụ tải luôn luôn biến động nên hệ số công suất tức thời luôn biến đổi theo, vì thế công suất cosφ tức thời không có giá trị trong tính toán.

Hệ số công suất trung bình

Đó là cosφ trung bình của thiết bị khi làm việc trung bình trong một quãng thời gian nào đó (1 ca, 1 ngày đêm, 1 tháng…).

Hệ số công suất cosφ trung bình được dùng để đáng giá mức độ sử dụng nguồn điện hợp lý, tiết kiệm điện của máy móc đó.

Hệ số công suất tự nhiên

Hệ số cosφ tự nhiên được tính cho cả năm khi không có thiết bị bù lại. Hệ số công suất tự nhiên được sử dụng để làm căn cứ giúp tính toán nhằm nâng cao hệ số công suất và bù lại công suất phản kháng.

tính hệ số công suất để làm gìHệ số công suất tự nhiên được tính khi không có máy bù lại

Ý nghĩa trong việc nâng cao hệ số công suất

Nâng cao hệ số cosφ được coi là một trong những biện pháp quan trọng nhằm tiết kiệm điện năng. Nguyên do động cơ không đồng bộ, thiết bị biến áp trong cùng đường dây không từ những máy móc chủ yếu tiêu thụ công suất phản kháng Q của hệ thống tải điện.

Các thiết bị sẽ được bù lại và đặt ở gần phụ tải để tránh truyền tải một lượng Q lớn ở trên đường dây. Từ đó phụ tải được cung cấp Q trực tiếp và bù lại công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất cosφ.

Việc nâng cao hệ số công suất sẽ mang đến những hệ quả như sau:

– Trong mạng điện, tổn thất công suất được giảm thiểu. Trên đường dây, tổn thất về công suất được tính trên nguyên tắc khi thành phần tổn thất công suất Q(Q) do Q gây ra bị giảm đi khi trên đường dây Q truyền tải giảm.

công thức tính hệ số

– Trong mạng điện, tổn thất dòng điện áp được giảm. Tổn thất điện áp được tính theo mức giảm Q truyền tải trên đường dây. Thành phần tổn thất điện áp ∆U(Q) do Q gây ra cũng được giảm.

công thức tính hệ số

– Khả năng truyền tải của máy biến áp và đường dây tăng lên, tức là khả năng truyền tải phụ thuộc vào dòng điện cho phép. 

Dòng điện chạy trên máy biến áp và đường dây được tính như sau:

công thức tính hệ số

Cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và thiết bị biến áp, biểu thức trên đã chứng tỏ khả năng truyền tải công suất tác dụng P tăng thì công suất phản kháng Q sẽ giảm đi.

Xem thêm >>> Cách tính công suất máy lạnh

Những biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ phản kháng

Phương thức nâng cao hệ số công suất tự nhiên

Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên nghĩa là tìm ra các biện pháp để dòng điện tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản kháng có từ nguồn cung cấp. 

– Hạn chế tình trạng động cơ chạy không tải.

– Thay thế động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng động cơ công suất nhỏ hơn.

– Nâng cao chất lượng sửa chữa mỗi động cơ.

– Sử dụng động cơ đồng bộ để thay thế động cơ không đồng bộ.

– Giảm tải điện áp cho những động cơ hoạt động non tải.

– Những loại máy biến áp làm việc với dung lượng nhỏ hơn sẽ được dùng để thay thế biến áp hoạt động non tải. 

công thức tính hệ số công suất trong vật lýHệ số công suất cosφ theo những công thức

Cách thức nâng cao hệ số công suất nhân tạo

Đối với phương pháp nâng cao này được thực hiện bằng cách bù công suất phản kháng của thiết bị ở các hộ tiêu thụ điện. Những máy móc bù hệ số công suất phản kháng gồm: 

– Thiết bị bù đồng bộ: là động cơ đồng bộ hoạt động ở trong chế độ không có tải.

* Ưu điểm: Thiết bị bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất để tạo ra công suất phản kháng. Đồng thời, máy bù đồng bộ cũng có khả năng tiêu thụ hệ số công suất phản kháng của mạng điện.

* Hạn chế: Thiết bị bù đồng bộ có bộ phận quay nên được lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành rất phức tạp. Chính thế, máy móc bù đồng bộ thường được dùng để bù tập trung với dung lượng lớn.

– Tụ bù điện: so với nguồn điện áp của tụ bù điện được dùng để làm cho dòng điện sớm pha hơn. Vì thế, công suất phản kháng có thể được sinh ra cung cấp cho mạng điện.

*Ưu điểm: 

+ Thiết bị dễ bảo dưỡng, vận hành với công suất nhỏ và không có phần quay.

+ Theo sự phát triển của tải, hệ số công suất có thể thay đổi dung lượng của bộ tụ bù.

+ So với thiết bị bù đồng bộ, tụ bù điện có giá thành thấp hơn.

* Điểm hạn chế: 

– Ở các hộ gia đình tiêu thụ công suất phản kháng nhỏ và vừa (thấp hơn 5000 kVAr) thì hãy sử dụng tụ bù điện.

– Thiết bị rất dễ nhạy cảm với sự biến động của nguồn điện áp và không chắc chắn. Thậm chí, khi điện áp bị vượt quá định mức hoặc ngắn mạch, thiết bị dễ bị phá hỏng. Độ bền của tụ bù có giới hạn, dễ bị hư hỏng sau thời gian làm việc lâu dài.

– Khi tụ bù được đóng lại, mạng điện sẽ có dòng điện xung, trên cực của tụ vẫn còn dòng điện áp dư trong lúc cắt tụ điện khỏi mạng có thể gây nguy hiểm cho người vận hành thiết bị.

bảng công thức chi tiết của bảng hệ số công suấtBảng tra hệ số tính dung lượng của tụ bù 

Hy vọng với những thông tin ở bài viết trên có thể giúp cho những người sử dụng thiết bị điện có thể hiểu được “hệ số công suất là gì?” và cách thức nâng cao hệ số công suất cosφ nhằm hỗ trợ máy móc hoạt động được lâu bền.

 

Bài viết liên quan