[CHUẨN NHẤT] Hệ Số Công Suất Là Gì - TopLoigiai

Hệ số công suất cosφ của hệ thống điện xoay chiều trong ngành kỹ thuật điện được định nghĩa là tỷ lệ công suất được hấp thụ bởi tải và công suất biểu kiến chảy trong mạch. Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu rõ hơn về hệ số công suất qua bài viết dưới đây!

Hệ số công suất là gì?

Hệ số công suất cosφ của hệ thống điện xoay chiều trong ngành kỹ thuật điện được định nghĩa là tỷ lệ công suất được hấp thụ bởi tải và công suất biểu kiến chảy trong mạch. Hệ số này là một đại lượng không thứ nguyên trong khoảng đóng từ -1 đến 1.

Hệ số công suất thể hiện cho tỷ lệ giữa công suất tác dụng (công suất có ích, hữu công, đơn vị kW) và công suất biểu kiến (KVA). Bên cạnh đó nó cũng gián tiếp biểu thị cho người ta thấy tỷ lệ công suất phản kháng (công suất vô ích, đơn vị kVar).

Hệ số công suất nói chung được tính bởi công thức: 

Cosφ = PS

Trong đó: 

- P: công suất hiệu dụng (W)

- S: công suất biểu kiến (VA)

Mục lục nội dung Phân loại hệ số công suấtÝ nghĩa của hệ số công suất trong cuộc sống 

Phân loại hệ số công suất

a. Hệ số công suất tức thời

Khi bạn nắm được khái niệm hệ số công suất là gì tại một thời điểm nào đó được đo bởi dụng cụ Cosφ là các dụng cụ đo điện áp, công suất và dòng điện là một điều cần thiết. Hệ số công suất tức thời luôn biến động nên không được sử dụng nhiều trong tính toán.

Công thức tính của hệ số công suất tức thời:

Cosφ = P3UI

b. 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. Ví dụ: 1 ca, 1 ngày hoặc 1 tháng.

Công thức tính: Cosφtb = Ahc(Ahc2 + Avc2)

Trong đó:

- Cosφtb: là hệ số công suất trung bình

- Ahc: Là điện năng tác dụng đo trong chu kỳ xác định 

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

c. Hệ số công suất tự nhiên 

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

* Các loại hệ số công suất trong hệ thống dòng điện xoay chiều

Công suất trong hệ thống dòng điện xoay chiều được truyền từ nguồn cấp đến tải luôn tồn tại rất nhiều công suất khác nhau. Cụ thể:

+ Công suất hiệu dụng

Công suất này được xem là công suất đặc trưng cho khả năng sinh ra công hữu ích của các thiết bị và là phần điện năng trong mạch có thể biến đổi thành các dạng năng lượng hữu ích như: nhiệt, cơ hoặc hóa. Công suất hiệu dụng được ký hiệu là P, đơn vị của nó là W.

Công thức tính của công suất hiệu dụng là: 

P = U . I . Cosφ

Trong đó:

- P: là công suất hiệu dụng, đơn vị P

- U: là điện áp (V)

- I: là ký hiệu cường độ của dòng điện, đơn vị A

- Cosφ: là hệ số công suất

+ Công suất phản kháng

Công suất này còn có tên gọi khác là công suất hư kháng hay công suất ảo. Lượng điện năng này sẽ được chuyển ngược về nguồn cung cấp trong mỗi chu kỳ nhờ năng lượng được tích lũy trong thành phần dung kháng và cảm kháng. Công suất này tuy không có lợi cho mạch điện nhưng lại rất cần thiết cho quá trình biến đổi năng lượng của hệ thống.

Công suất phản kháng được ký hiệu là Q. Đơn vị đo là VAR.

Công thức tính của công suất phản kháng là: 

Q = U . I . Sinφ

Trong đó:

- Q: là công suất phản kháng, đơn vị VAR

- U: là điện áp, đơn vị V

- I: là ký hiệu của cường độ dòng điện, có đơn vị là A

- φ: à pha lệch giữa U và I.

+ Công suất biểu kiến

Công suất biểu kiến còn được biết đến với cái tên là công suất toàn phần. Đây là công suất tổng của mạch điện, nó bao gồm công suất phản kháng và công suất hiệu dụng. Công suất biểu kiến có ký hiệu là S, đơn vị là VA (Volt ampe).

Công suất biểu kiến thường được tính bằng công thức:

S = U . I = (P2 + Q2)

Trong đó:

- S: là công suất biểu kiến, đơn vị VA

- P: là công suất hiệu dụng, đơn vị W

- Q: là công suất phản kháng, đơn vị VAR

- U: là điện áp, đơn vị V

- I: là ký hiệu cường độ dòng điện và có đơn vị là A

Ý nghĩa của hệ số công suất trong cuộc sống

Nếu như nguồn cung cấp điện là máy phát điện hoặc thiết bị biến áp có cùng dung lượng, công suất tính bằng KVA thì hệ số công suất càng cao và thành phần của công suất tác dụng càng lớn. Chính lúc này máy có thể sản sinh ra được nhiều loại công hữu ích hơn. 

Hệ số công suất là gì hay chiếm bao nhiêu hiệu suất còn phụ thuộc vào tải (hay còn gọi là thiết bị sử dụng điện). Công suất tác dụng và công suất phản kháng cần phải đáp ứng đủ thì mới đảm bảo cho tải hoạt động tốt. 

Nếu như xét ở phương diện đường dây truyền tải thì ta cần quan tâm đến dòng điện truyền bên trong đường dây. Đây là dòng điện có thể làm cho dây nóng và tạo ra hiện tượng sụt áp cho đường dây truyền tải điện. 

Hệ số công suất có ý nghĩa quan trọng trong đo lường điện năng

– Với hệ thống 1 pha thì công suất biểu kiến sẽ được tính toán dựa trên công thức là: S = U*I

– Với hệ thống 3 pha thì công suất biểu kiến sẽ được tính theo công thức: S = (3)U*I). U là điện áp của dây, I là dòng điện chạy trong dây. 

Chung quy lại, ý nghĩa của hệ số công suất bao gồm: 

(1) Giảm được các tổn thất công suất xảy ra trong mạch điện. Lượng tổn thất này được tính toán như sau: 

        

Nếu như giảm được Q truyền tải trên đường dây thì ta có thể giảm được những phần tổn thất công suất ∆Q(Q) do Q gây ra.

(2) Giảm các tổn thất điện áp bên trong mạng điện. Loại tổn thất này được tính toán như sau: 

                   

Giảm thiểu được các tổn thất truyền tải trên đường dây thì ta sẽ giảm được phần lớn những tổn thất điện áp ∆U(Q) do Q gây ra.

(3) Tăng các khả năng truyền tải cho đường dây cũng như máy biến áp. Khả năng truyền tải của dây và máy biến áp phụ thuộc nhiều vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên đường dây cũng như máy biến áp sẽ được tính toán dựa theo công thức. 

                                                  

Đây là biểu thức thể hiện tình trạng phát nóng nhất định của đường dây và máy biến áp (I = const). Chính vì vậy, chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải cho công suất tác dụng P của chúng bằng việc giảm công suất phản kháng Q mà đường dây điện phải tải đi. 

Ngoài ra, việc có thể nâng cao được hệ số công suất cosφ sẽ mang lại hiệu quả là làm giả được chi phí kim loại màu cũng như góp phần ổn định điện áp và gia tăng khả năng phát điện cho các loại thiết bị phát điện.