Hệ số công suất là mối quan tâm hàng đầu của mọi người khi mọi người có nhu cầu mua bất kỳ thiết bị điện nào. Đây là chi tiết để người dùng có thể đánh giá được khả năng mà sản phẩm tiết kiệm điện của hệ thống. Cùng nhau đi tìm hiểu tất cả những thông tin có liên quan ở ngay bài viết dưới đây nhé.
Định nghĩa về hệ số công suất
Thuật ngữ này có tên tiếng anh là Power Factor được nghe đến rất nhiều trong kỹ thuật điện. Theo đó, hệ số chính là tỷ lệ giữa công suất thực và công suất biểu kiến được tính bằng đơn vị volt-ampe. Nói cách khác, đây cũng là tỷ lệ giữa điện trở và trở kháng trong mạch điện xoay chiều.
Hơn nữa khi đề cập đến hệ số của công suất, người dùng chỉ cần hiểu đơn giản là chúng liên quan tới mạch điện xoay chiều. Bởi dòng điện một chiều với khái niệm là dòng điện không biến thiên, không có hệ số công suất, trong đó không có độ lệch pha giữa điện áp với dòng điện và tần số bằng 0.
Các loại hệ số công suất
Có 3 loại hệ số trong khoa học điện. Cụ thể là:
Hệ số dẫn
Hệ số công suất dẫn đầu biểu thị tải trong mạch điện có đặc trưng của điện dung. Khi tải điện cung cấp công suất phản kháng cho mạch sẽ khiến cho thành phần phản kháng của công suất điện sẽ âm.
Hơn nữa, nếu đoạn mạch điện có điện trở lớn hơn suất điện động cảm ứng thì hệ số của đoạn mạch sẽ đạt đến công suất lớn nhất. Với tình huống này, dòng điện hoạt động sẽ dẫn phasor điện áp một góc θ. Ngược lại, trong đoạn mạch thuần điện dung, dòng điện sẽ dẫn đến điện áp một góc θ = 90o
Hệ suất công suất trễ
Hệ số trễ sẽ hiển thị tải trong mạch là cảm ứng. Bởi tải sẽ tiêu thụ công suất phản kháng, thành phần phản kháng của công suất điện sẽ dương. Nếu mạch điện có điện kháng nhiều hơn điện dung, hệ số của mạch sẽ hệ công suất trễ. Đối với tình huống này, dòng điện hoạt động sẽ làm trễ phasor điện áp góc θ. Trong đó, đoạn mạch thuần cảm, dòng điện trễ pha điện áp góc θ = 90o.
Hệ số thống nhất
Hệ số công suất thống nhất sẽ biểu thị tải trong mạch hoàn toàn là điện trở. Bởi tải sẽ tiêu thụ công suất có tác dụng nên thành phần phản kháng của công suất điện bằng 0. Trường hợp tổng công suất biểu kiến sẽ được sử dụng trong mạch.
Trong mạch điện, nếu cảm kháng và điện kháng cân bằng nhau dẫn đến mạch ở điều kiện cộng hưởng, được hiểu là điện trở thuần dẫn đến hệ số trong mạch là hệ số hợp nhất. Lúc này, dòng điện hoạt động sẽ cùng pha với phasor điện áp θ sẽ là 0 độ.
Công thức tính hệ số của công suất chính xác nhất
Hệ số công suất trong mạch điện được chia ra thành nhiều loại khác nhau, đảm bảo được những yếu tố tại thời điểm khác nhau. Cụ thể là:
Hệ số tức thời
Khi đã biết được khái niệm về hệ số thì bạn cũng nên tìm hiểu chi tiết về hệ số điện tại một thời điểm. Hệ số tức thời là hệ số tại một thời điểm nào đó, được đo bởi các dụng cụ đo điện áp, công suất.
Phụ tải luôn có sự biến động nên hệ số tức thời cũng biến đổi theo. Chính vì vậy, hệ số không có giá trị trong tính toán.
Công thức tính Cosφ = P3UI
Hệ số công suất trung bình
Hệ số trung bình tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định nào đó. Thời gian xác định có thể là 1 ca, 1 ngày hay một tháng. Hệ số có thể đánh giá được mức độ sử dụng điện của gia đình hay doanh nghiệp xem có thực sự phù hợp, tiết kiệm hay không.
Công thức tính: Cosφtb = Ahc (Ahc 2+Avc2). Trong đó:
- Cosφtb: hệ số trung bình
- Ahc: điện năng sử dụng trong chu kỳ xác định
- Avc: điện năng phản kháng trong thời gian đó
Hệ số tự nhiên
HSCS tự nhiên sẽ được trong suốt 1 năm khi không có bất kỳ thiết bị bù nào. Hệ số này sẽ được dùng làm chỉ số tính toán, nâng cao hệ số hiệu dụng và công suất phản kháng.
Tính hệ số công suất ra sao có kết quả chính xác nhất?
Công thức: Cosφ = PS
Trong đó:
- P: công suất hiệu dụng (W)
- S: công suất biểu kiến (VA)
Quy trình vận hành công suất trong mạch điện
Hệ số trong mạch điện sẽ hoạt động hiệu quả nếu máy biến áp và đường dây làm việc ổn định, tổn hao công suất và điện áp trên đường dây giảm đáng kể.
Khi xét ở phương diện đường dây truyền tải điện, người dùng sẽ quan tâm đến dòng điện truyền trên đường dây. Từ dòng điện sẽ làm cho dây nóng lên và tạo ra lượng sụt áp trên đường dây truyền tải.
- Nếu xét ở hệ thống 1 pha, công suất biểu kiến sẽ được tính với công thức: S=U*I
- Nếu xét hệ thống 3 pha, công suất biểu kiến sẽ được tính với công thức: S=căn(3)U*I
Đặc biệt, cả trong lưới 1 pha và 3 đều cho thấy dòng điện sẽ có tỷ lệ thuận với công suất biểu kiến. Bởi hai thành phần công suất có tác dụng và công suất phản kháng tổng hợp lại tạo nên. Từ đó, có thể đi đến hai kết luận:
- Trong trường hợp cùng 1 tải, nếu ta trang bị tụ bù để phát công suất phản kháng ngay lại tải, đường dây sẽ chỉ truyền tải dòng điện của công suất. Đương nhiên tác dụng của nó sẽ làm cho đường dây mát hơn.
- Nếu bạn chấp nhận đường dây phát nhiệt ở mức hiện tại, nếu trang bị tụ bù phát công suất phản kháng ở tại tải, chúng ta có thể bắt đường dây tải nhiều hơn hiện nay.
Ý nghĩa quan trọng của hệ số này trong mạch điện?
Khi sử dụng thiết bị điện trong nhà hoặc doanh nghiệp, hệ số trong mạch điện có công suất càng cao thì công suất sẽ càng lớn. Từ đó, dẫn tới các thành phần công suất tác dụng lớn sinh ra nhiều công hữu ích khác.
Ý nghĩa của hệ số của công suất trong mạch điện
Có những ý kiến đưa ra trong cùng dung lượng máy biến áp hoặc với công suất của máy phát điện tại sao không duy trì cos phi ~ 1 để chúng hoạt động một cách hiệu quả nhất?
Tuy nhiên, hệ số đạt bao nhiêu sẽ phụ thuộc vào thiết bị và tải điện. Nhu cầu của tải về công suất tác dụng và phản kháng phải đáp ứng đủ thì thiết bị mới hoạt động tốt.
Từ đó, giải pháp tốt nhất là nguồn sẽ chỉ cung cấp cho tải 1 phần công suất phản kháng. Những phần còn sót lại, khách hàng sẽ gắn thêm tụ bù hoặc các phương pháp cải thiện khác.
Tác dụng của hệ số kém trong mạch điện
Ngoài ra, hệ số này còn có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khác trong mạch điện xoay chiều. Hệ số này sẽ so sánh công suất tiêu thụ thực tế, công suất biểu kiến và nhu cầu của tải. Hệ số kém sẽ cho hiệu quả sử dụng kém. Điều này có thể dẫn đến:
- Giảm năng lượng hữu ích
- Hư hỏng nhiệt cách điện cùng các thành phần trong mạch khác
- Chọn dây dẫn cho thiết bị có kích thước to
- Công ty sản xuất bị nhà cung cấp điện lực phạt
- Ảnh hưởng lớn tới chi phí của hệ thống phân phối điện. Nếu hệ số thấp yêu cầu dòng điện cao để cung cấp cho tải.
- Đối với các thiết bị chiếu sáng, công suất trong mạch điện có thể biểu thị đèn LED tiết kiệm điện được hay không? Hệ số đèn LED cũng sẽ phụ thuộc vào chất lượng của bộ nguồn Driver.
Lời kết
Trên đây là những thông tin liên quan đến hệ số công suất mà bạn nên tham khảo. Hy vọng bạn sẽ có cái nhìn tổng quát về công thức, các loại hệ số, cách vận hành, ý nghĩa của hệ số và có thêm kiến thức riêng cho mình. Từ đó bạn sẽ có biện pháp tốt nhất giúp cho gia đình, doanh nghiệp tiêu thụ ít điện hơn.
