Hệ số công suất cosφ là gì? Cách tính và ý nghĩa của hệ số công suất
Đồng Bảo HuynhCâu hỏi mà được nhiều người tiêu dùng quan tâm nhất khi sử dụng các thiết bị điện đó là hệ số công suất cos phi (cosφ) là gì, ý nghĩa của hệ số công suất như thế nào. Hãy cùng META.vn tìm hiểu nhé.
Những điều cần biết về hệ số công suất cosφ
Hệ số công suất cos phi (cosφ) là gì?
Hệ số công suất cos phi (cosφ) là gì?
Trong ngành kỹ thuật điện, hệ số công suất cos phi (cosφ) của các thiết bị điện trong dòng điện xoay chiều được định nghĩa là tỉ số giữa công suất tiêu thụ thực tế và công suất biểu kiến. Hệ số này không thứ nguyên, dao động trong đoạn [-1; + 1] . Công suất tiêu thụ bằng công suất biểu kiến, đồng thời không tồn tại công suất phản kháng khi hệ số cosφ= 1 (ở điều kiện lý tưởng).
Công thức tính cos phi:
| Cosφ = P.S |
Trong đó:
- P: Công suất hiệu dụng (W).
- S: Công suất biểu kiến (VA).
Đơn vị của cosφ
Hệ số công suất cosφ nếu là công suất tác dụng sẽ có đơn vị là W hoặc kW, nếu là công suất phản kháng sẽ có đơn vị là VAR hoặc kVAR.
Xem thêm: Tụ điện là gì? Cấu tạo, phân loại và công dụng, ứng dụng của tụ điện
Phân loại và cách tính hệ số công suất
Hệ số công suất tức thời
Hệ thống công suất tức thời là hệ số công suất tại một thời điểm bất kỳ được đo được bằng dụng cụ đo cosφ hay đồng hồ đo hệ số công suất, điện áp, dòng điện…
Bởi vì hệ thống phụ tải luôn trong trạng thái biến động nên hệ số công suất tức thời luôn biến đổi, vì vậy hệ số công suất cosφ tức thời không được sử dụng nhiều trong tính toán.
Công thức:
| Cosφ = P.3.U.I |
Hệ số công suất trung bình
Hệ số công suất trung bình là cosφ trung bình của thiết bị khi làm việc trung bình trong một khoảng thời gian nhất định nào đó (1 ca, 1 ngày đêm, 1 tháng…).
Hệ số công suất cosφ trung bình thường được sử dụng để đánh giá mức độ tiết kiệm điện hay mức độ sử dụng nguồn điện hợp lý của máy móc nào đó.
Công thức:
| Cosφtb = Ahc.(Ahc2 + Avc2) |
Trong đó:
- Cosφtb: Hệ số công suất cos phi trung bình.
- Ahc: Điện năng tác dụng được đo trong chu kỳ xác định.
Hệ số công suất tự nhiên
Hệ số công suất tự nhiên hay hệ số cosφ tự nhiên được tính cho cả năm khi mà không có thiết bị bù lại. Hệ số công suất tự nhiên thường được dùng để làm căn cứ tính toán nhằm mục đích nâng cao hệ số công suất và bù lại công suất phản kháng.
Xem thêm: Cường độ dòng điện là gì? Cách tính, cách đo và ý nghĩa
Phân loại hệ số công suất cos phi trong dòng điện xoay chiều
Công suất hiệu dụng
Công suất hiệu dụng là công suất đặc trưng của khả năng sinh ra công có ích trên các thiết bị điện tử và cũng là phần điện năng trong mạch có thể biến đổi thành năng lượng có ích như cơ, nhiệt hay hóa. Công suất hiệu dụng ký hiệu là P, đơn vị là W.
Công thức:
| P = U.I.Cosφ |
Trong đó:
- P: Công suất hiệu dụng, đơn vị P.
- U: Điện áp (V).
- I: Cường độ của dòng điện với đơn vị tính là A.
- Cosφ: Hệ số công suất.
Công suất phản kháng
Công suất phản kháng còn có tên gọi khác là công suất hư kháng hoặc cũng có thể gọi là công suất ảo. Lượng điện năng này sẽ chuyển ngược về nguồn trong mỗi chu kỳ nhờ vào năng lượng đã được tích lũy trong thành phần cảm kháng và dung kháng. Công suất phản kháng rất cần thiết cho quá trình biến đổi năng lượng của hệ thống nhưng không có lợi cho mạch điện.
Ký hiệu: Q. Đơn vị đo: VAR.
Công thức:
| Q = U.I.Sinφ |
Trong đó:
- Q: Công suất phản kháng có đơn vị là VAR.
- U: Điện áp, đơn vị V.
- I: Cường độ dòng điện với đơn vị tính là A.
- φ: Pha lệch giữa U và I.
Công suất biểu kiến
Công suất biểu kiến (công suất toàn phần) là công suất tổng của mạch điện, bao gồm công suất hiệu dụng và công suất phản kháng. Ký hiệu: S, đơn vị: VA.
Công thức:
| S = U.I = (P2 + Q2) |
Trong đó:
- S: Công suất biểu kiến, đơn vị VA.
- P: Công suất hiệu dụng, đơn vị W.
- Q: Công suất phản kháng với đơn vị tính là VAR.
- U: Điện áp, đơn vị V.
- I: Cường độ dòng điện với đơn vị tính là A.
Xem thêm: Hiệu điện thế (điện áp) là gì? Cách tính, cách đo như thế nào?
Ý nghĩa của hệ số công suất cos phi
Nếu nguồn điện là máy biến áp hoặc máy phát điện thì hệ số công suất cos phi càng cao, máy biến áp hoặc máy phát điện sẽ sinh ra càng nhiều công hữu ích hơn.
Xét ở phương diện đường dây truyền tải thì cần để ý đến dòng điện truyền trên đường dây. Dòng điện làm nóng dây sau đó sinh ra một lượng sụt áp trên đường dây truyền tải.
- Hệ thống điện 1 pha, thì công thức tính công suất biểu kiến là: S=U.I.
- Hệ thống 3 pha, công thức tính công suất biểu kiến là: S=(3)U.I , với U (điện áp dây), I (dòng điện dây).
Nguồn điện 3 pha và 1 pha đều có công suất biểu kiến S tỉ lệ với dòng điện. Công suất biểu kiến gồm 2 thành phần là công suất phản kháng và công suất tác dụng, ta có nhận xét:
- Nếu cùng 1 tải, có trang bị tụ bù, công suất phản kháng được phát ngay tại tải, đường dây chắc chắn sẽ mát hơn thì chỉ cần chuyển tải dòng điện trong đường dây của công suất tác dụng.
- Nếu chấp nhận đường dây đó phát nhiệt ở mức hiện tại, ta có thể bắt đường dây tải nhiều hơn hiện tại một chút nếu trang bị tụ bù phát công suất phản kháng.
Xem thêm: Cách kiểm tra rò điện bằng đồng hồ vạn năng chi tiết, chuẩn nhất
Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cos phi?
Việc nâng cao hệ số cosφ là một trong những phương pháp giúp tiết kiệm điện năng hiệu quả hơn. Nâng cao hệ số công suất cosφ sẽ làm cho đường dây và máy biến áp hoạt động hiệu quả hơn, giúp giảm hao tổn công suất và điện áp trên đường dây.
Giúp giảm tổn thất công suất trên hệ thống cung cấp điện (ví dụ như ở máy biến áp, điều hòa, đường dây …)
Công thức:
Trên đường dây khi giảm Q truyền tải, sẽ giảm được tổn thất công suất ∆Q(Q) do Q gây ra.
Giúp giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải
Công thức:
Trên đường dây khi giảm Q truyền tải, sẽ giảm được tổn thất điện áp ∆U(Q) do Q gây ra.
Nâng cao khả năng truyền tải điện của máy biến áp và đường dây
Phụ thuộc vào điều kiện phát nóng (hay dòng điện cho phép của chúng), khả năng truyền tải của máy biến áp và đường dây thay đổi. Công thức tính dòng điện chạy trong máy biến áp và trên đường dây:
Ngoài ra, việc nâng cao hệ số công suất cosφ còn góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện, giảm được chi phí kim loại màu…
Xem thêm: Nội trở pin là gì? Cách đo nội trở pin bằng đồng hồ vạn năng
Cách nâng cao hệ số công suất cos phi
Phương pháp tự nhiên
Phương thức nâng cao hệ số công suất tự nhiên là tìm cách để dòng điện tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản kháng có từ nguồn.
- Hạn chế xảy ra tình trạng động cơ chạy không tải.
- Thường xuyên thay động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng động cơ công suất nhỏ hơn.
- Sửa chữa mỗi động cơ thật tốt.
- Thay thế động cơ không đồng bộ bằng các động cơ đồng bộ hơn.
- Giảm tải điện áp trên động cơ hoạt động non tải.
- Thay thế biến áp hoạt động non tải cho loại máy biến áp làm việc với dung lượng nhỏ hơn.
Phương pháp nhân tạo
Phương pháp này được thực hiện bằng cách bù công suất phản kháng của thiết bị ở các hộ tiêu thụ điện. Thiết bị bù hệ số công suất phản kháng gồm:
Máy bù đồng bộ: Hoạt động ở trong chế độ không có tải.
- Ưu điểm: Vừa có có thể tạo ra công suất phản kháng vừa có thể tiêu thụ hệ số công suất phản kháng của mạng điện.
- Hạn chế: Lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành rất phức tạp.
Tụ bù điện: Được dùng để làm cho dòng điện sớm pha hơn, vậy nên công suất phản kháng có thể được sinh ra cung cấp cho mạng điện.
Ưu điểm:
- Dễ bảo dưỡng, vận hành.
- Hệ số công suất có thể thay đổi dung lượng của bộ tụ bù theo sự phát triển của tải.
- Giá thành thấp.
Điểm hạn chế:
- Nên sử dụng tụ bù điện nếu công suất phản kháng nhỏ và vừa (thấp hơn 5000 kVAr)
- Thiết bị không chắc chắn, rất nhạy cảm với sự biến động của nguồn điện áp. Độ bền có giới hạn, dễ bị hư hỏng sau thời dài sử dụng.
- Có thể gây nguy hiểm cho người vận hành thiết bị khi tụ bù được đóng lại, mạng điện sinh ra dòng điện xung, trên cực của tụ vẫn còn dòng điện áp dư.
Xem thêm: VOM là viết tắt của từ gì? Đồng hồ vạn năng VOM dùng để đo gì?
Trên đây là những thông tin mà chúng tôi muốn chia sẻ tới bạn về hệ số công suất cosφ, cách tính và ý nghĩa của hệ số công suất này. Hy vọng bài viết của chúng tôi đã đem lại nhiều thông tin có ích với bạn. Hãy thường xuyên truy cập META.vn nhiều hơn để tham khảo thêm các bài viết hữu ích khác nhé! Hẹn gặp lại bạn trong các chủ đề sau!
Nếu có nhu cầu sử dụng các loại đồng hồ đo điện, máy phát điện, biến áp... thì bạn hãy đặt hàng ngay tại website META.vn hoặc gọi tới hotline dưới đây để được hỗ trợ nhanh nhất. META cam kết Hàng chính hãng, Uy tín lâu năm, Dịch vụ Giao hàng & Bảo hành trên toàn quốc.
