Hệ số công suất là gì?
Hệ số công suất là thuật ngữ được sử dụng trong kỹ thuật điện, nó là tỉ số giữa công suất thực và công suất biểu kiến (hay công suất toàn phần) được tính bằng volt-ampe. Hay nói cách khác nó là tỷ lệ giữa điện trở và trở kháng trong mạch xoay chiều hoặc cosin của góc giữa dòng điện và điện áp.
Thông thường, người ta dùng đơn vị volt-ampe cho hệ số này, cách quy đổi như chúng trong hệ đại lượng như sau:
1 MVA (mega vôn-ampe) = 1.000 kVA (kilô vôn-ampe) = 1.000.000 VA (vôn-ampe).
Đặc điểm của hệ số này
Để bạn hiểu rõ hơn về hệ số này, chúng tôi sẽ cung cấp thông tin chi tiết về đặc điểm của đại lượng này ngay dưới đây.
Biểu thức của công suất
Hệ số này được tính thông qua biểu thức sau:
Cosφ = PS
hay P = U.I.cos φ
Trong đó:
- cos φ: Hệ số công suất; |φ| <90o ⇒ ≤ cos φ ≤ 1
- P: Công suất hiệu dung (W)
- S: Công suất biểu kiến (VA)
Biểu thức của hệ số công suất
Tầm quan trọng của công suất
Hệ số công suất là đại lượng cần quan tâm khi sử dụng thiết bị, máy móc nào đó. Nếu thiết bị có công suất càng cao thì hệ số của nó cũng tỷ lệ thuận. Kết quả càng cao cho thấy các thành phần công suất tác dụng lớn và sinh ra nhiều công hữu ích, theo đó khi cos φ ~ 1 thì thiết bị điện hoạt động hiệu quả hơn.
Đồng thời hệ số này phụ thuộc vào tải và thiết bị sử dụng điện. Nếu nhu cầu của các thiết bị về công suất tác dụng và công suất phản kháng phải đáp ứng đủ thì chúng sẽ vận hành tốt. Vì vậy người ta có thể sử dụng phương pháp trung hòa - nguồn cung cấp cho tải 1 phần công suất phản kháng, phần còn lại sử dụng các tụ bù hoặc cải thiện công suất.
Tính hệ số công suất của mạch điện RLC nối tiếp
Trong mạch điện có 3 phần tử R, L, C mắc nối tiếp với nhau, ta có công thức tính bằng công suất tỏa nhiệt trên R.
- Cos φ = UR/U = R/Z
- Công suất trung bình tiêu thụ trong mạch điện xoay chiều bất kỳ tính như sau:
P = U.I.cos φ = I2.R
Phương pháp tính khi Zl = Zc
Trong mạch điện xoay chiều ta tính công suất như sau:
Nếu dung kháng (ZC) bằng cảm kháng (ZL) thì mạch điện xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Ta có cos φ =1
Công suất của mạch điện xoay chiều
Để tính công suất của mạch điện xoay chiều cần căn cứ vào từng trường hợp xét theo các phần tử có trong mạch, cụ thể trong bảng sau:
Công suất của mạch điện xoay chiều
Ta có:
- P = U.I.cos φ là công suất tiêu thụ trên toàn mạch
- P= I2.R là công suất tỏa nhiệt khi mạch có điện trở R
- Phần công suất hao phí (công suất tỏa nhiệt) và công suất có ích:
P = Pcoich + Phaophi ⇔ U.I.cos φ = Pcoich + I2R
Mà I = P/(U.cos φ) → Phaophi = [P/(U.cos φ) ]2.R
⇒ Dựa vào công thức tính công suất hao phí ta tìm được cách giảm Phaophi và tăng cách nâng công suất, trong thực tế không sử dụng thiết bị có hệ số hiệu suất cos φ < 0.85.
Các loại hệ số công suất khác
Được chia thành nhiều loại khác nhau tùy vào đặc điểm riêng, cụ thế:
#1: Hệ số công suất tức thời
Hệ số công suất tức thời cho biết hệ số điện của 1 thời điểm nhất định tính bằng cos φ. Vì đo ở một trời điểm nhất định, luôn có sự biến động nên thông số này không được sử dụng trong tính toán. Công thức tính như sau:
Cosφ = P3UI
#2: Hệ số công suất trung bình
Hệ số này có Cosφ tồn tại trong một khoảng thời gian nào đó được xác định được tính theo công thức:
Cosφtb = Ahc (Ahc 2+Avc2)
Trong đó:
- Cosφtb: Hệ số công suất trung bình
- Ahc: Điện năng tác dụng đo trong chu kỳ xác định
- Avc: Điện năng phản kháng trong chu kỳ xác định
#3: Hệ số công suất tự nhiên
Hệ số này được tính cho cả 1 năm khi có thiết bị bù nào. Nó được dùng để làm căn cứ giúp việc tính toán và nâng cao hiệu suất hiệu dụng và bù công suất phản kháng.
Các loại hệ số công suất khác
Các loại công suất trong hệ thống dòng điện xoay chiều
Công suất trong dòng điện xoay chiều có nhiều dạng khác nhau bao gồm công suất hiệu dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến. Cùng tìm hiểu chi tiết các loại công suất này trong nội dung dưới đây!
#1: Công suất hiệu dụng
Công suất hiệu dụng thể hiện khả năng sinh công có ích của dòng điện, nó là phần điện năng có thể biến đổi thành các dạng năng lượng hữu ích khác với công thức tính như sau:
P = U . I .cosφ
Trong đó:
- P: Đông suất hiệu dụng (P)
- U: Điện áp (V)
- I: Cường độ dòng điện (A)
- Cosφ: Hệ số công suất
#2: Công suất phản kháng
Công suất phản kháng hay công suất hư kháng, công suất ảo, phần công suất này không có lợi cho mạch điện. Điện năng này được chuyển về nguồn cấp sau mỗi chu kì khiến tích lũy trong thành phần dung kháng và cảm kháng. Chúng cũng có vai trò cần thiết trong việc làm biến đổi năng lượng. Công thức tính như sau:
Q = U . I .sinφ
Trong đó:
- Q: Công suất phản kháng (VAR - Volt amperes reactive)
- U: Điện áp (V)
- I: Cường độ dòng điện (A)
- φ: Pha lệch giữa U và I
#3: Công suất biểu kiến
Công suất biểu kiến hay công suất toàn phần cho biết công suất tổng của mạch điện gồm công suất phản kháng và công suất hiệu dụng. Đại lượng này được tính theo công thức sau:
S = U.I = (P2+Q2)
Trong đó:
- S: Công suất biểu kiến (VA)
- P: Công suất hiệu dụng (W)
- Q: Công suất phản kháng (VAR)
- U: Điện áp (V)
- I: Cường độ dòng điện (A)
Như vậy, trên đây là nội dung chi tiết về hệ số công suất, tầm quan trọng của nó trong việc lựa chọn công suất thiết bị. Hy vọng các thông tin trong bài viết sẽ hữu ích cho bạn, tiếp tục theo dõi và ủng hộ AME Group trong các bài viết tiếp theo nhé!
