Hệ số công suất là gì? Tăng hệ số công suất để làm gì? – VCC TRADING

Hệ số công suất là gì?

• Hệ số công suất là tỷ số giữa công suất thực của tải với công suất biểu kiến. Nó còn là đại lượng đo mức độ mà dạng sóng điện áp và dạng sóng dòng điện cùng pha với nhau trong một mạch điện.

Trong ví dụ trên, phần bia được gọi là công suất hoạt động. Phần bọt là công suất phản kháng, hay còn gọi là công suất hao phí, không mang lại lợi ích cho ứng dụng. Phần cốc đựng chính là công suất biểu kiến. Nó thể hiện công suất cần đáp ứng.

Đây là một đại lượng không thứ nguyên trong khoảng đóng từ -1 đến 1.

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 = Công suất thực / Công suất biểu kiến

Hệ số công suất tức thời

Hệ số công suất tức thời là 1 chỉ số biến động, được đo bởi dụng cụ đo Cosφ hoặc là các dụng cụ đo điện áp, công suất và dòng điện.

Chính vì hệ số này luôn luôn biến động nên không được sử dụng trong tính toán.

Công thức tính hệ số công suất tức thời: Cosφ = P3UI

Hệ số công suất trung bình

Đây là hệ số công suất Cosφ tồn tại trong một khoảng thời gian nào đó được xác định (1 ca, 1 ngày, 1 tháng).

Công thức tính: Cosφtb  = Ahc(Ahc2+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

Hệ số Cosφtb được dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện của một đơn vị có tiết kiệm hay không.

Hệ số công suất tự nhiên

Đây là hệ số công suất Cosφtb được tính cho cả một năm khi không có thiết bị bù. Hệ số công suất này được dùng để làm căn cứ để tính toán, nâng cao hệ số công suất hiệu dụng và bù công suất phản kháng.

Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng

Một máy phát điện chạy ở công suất 100 kW (Công suất làm việc). Công suất biểu kiến ​​do công ty Điện cung cấp là 125 kVA. 

Tại sao công suất làm việc của máy móc; và điện do công ty Điện lực cung cấp lại khác nhau? Để hiểu được điều này, chúng ta cần hiểu rõ về hệ số công suất. Lấy 100kW chia cho 125 kVA được hệ số công suất là 0,8. Có nghĩa là chỉ có 80% cường độ dòng điện được sử dụng 1 cách hữu ích. 20% còn lại là công suất phản kháng không có ích. 

Bởi vì Công ty Điện lực phải cung cấp tổng công suất biểu kiến ​​(kVA) cho người tiêu dùng; và đổi lại người tiêu dùng chỉ trả cho họ công suất thực (kW). Do PF thấp, người tiêu dùng trả ít số tiền hơn cho Power company.

Đây được coi là tổn thất cho công ty điện lực; cũng như không mang lại lợi ích gì cho người tiêu dùng. Vì vậy, công ty điện lực phạt người tiêu dùng vì duy trì PF kém. Vì vậy PF cao hơn có lợi cho cả các đơn vị cung cấp điện; cũng như người tiêu dùng.

Nếu hệ số công suất cos nhỏ thì công suất hao phí trên đường dây tải Php sẽ lớn, do đó người ta phải tìm cách nâng cao hệ số công suất.

Mối quan hệ giữa hệ số công suất của thiết bị và hệ số công suất của lưới điện?

Cuối cùng, đó là hệ số công suất của lưới điện và các mạch xoay chiều nhánh của nó, không phải của các thiết bị riêng lẻ được kết nối với lưới điện, mới là mối quan tâm đối với các tiện ích. Các tiện ích có thể làm tăng hệ số công suất của lưới điện bằng cách lắp đặt các thiết bị hiệu chỉnh hệ số công suất (tại các trạm biến áp lưới hoặc tại nơi sử dụng) hoặc bằng cách hạn chế tải kết nối của các thiết bị có hệ số công suất thấp.

Hệ số công suất là gì?

Nguyên nhân của hệ số công suất thấp

Hệ số công suất thấp là do các phụ tải cảm ứng (như máy biến áp, động cơ điện và ánh sáng phóng điện cường độ cao), là một phần chính của công suất tiêu thụ trong các cụm công nghiệp. Không giống như tải điện trở tạo ra nhiệt bằng cách tiêu thụ kilowatt, tải cảm ứng yêu cầu dòng điện để tạo ra từ trường, và từ trường tạo ra công việc mong muốn. Công suất tổng hoặc công suất biểu kiến ​​được yêu cầu bởi một thiết bị cảm ứng là tổng hợp của các yếu tố sau:

• Công suất thực (đo bằng kilowatt, kW)

• Công suất phản kháng, công suất không hoạt động do dòng điện từ hóa gây ra, cần để vận hành thiết bị (đo bằng kilôva, công suất kVAR)

Công suất phản kháng do tải cảm ứng yêu cầu làm tăng lượng công suất biểu kiến ​​(đo bằng kilovolt amps, kVA) trong hệ thống phân phối của bạn. Công suất phản kháng và công suất biểu kiến ​​tăng lên làm cho hệ số công suất giảm.

Tại sao phải cải thiện hệ số công suất?

Một số lợi ích của việc cải thiện hệ số công suất kém bao gồm:

• Tiết kiệm tiền điện. Hệ số công suất thấp đòi hỏi phải tăng khả năng phát và truyền tải của trạm điện để xử lý phần công suất phản kháng do tải cảm gây ra. Công ty điện lực sẽ tính phí phạt đối với khách hàng có hệ số công suất nhỏ hơn 0,95. 

• Tăng công suất nhánh của hệ thống điện. Hệ số công suất không được điều chỉnh sẽ gây ra tổn thất điện năng trong hệ thống phân phối của bạn. Bạn có thể bị sụt điện áp khi tổn thất điện năng tăng lên. Giảm điện áp quá mức có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt và hỏng sớm hệ thống chiếu sáng sưởi, động cơ và các thiết bị cảm ứng khác.

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.

– 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.

– 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:

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.

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. 

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.

Đánh giá post