HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSΦ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN - Công Ty Tư ...

1. Công suất DC

Công suất được định nghĩa là tỉ lệ năng lượng được chuyển qua một bề mặt trong một đơn vị thời gian. Đối với dòng điện một chiều (Direct Current – DC ) do đặc tính của nó với các hạt điện tử chỉ chuyển động theo một hướng với chiều từ âm sang dương (dòng quy ước có chiều từ dương sang âm ) nên công suất mà nó tạo ra được tính bằng công thức:

P=U.I

Trong đó: P là giá trị công suất với đơn vị tính là W (Watt)

U là hiệu điện thế với đơn vị tính là V (Volt).

I là cường độ dòng điện với đơn vị tính là A (Ampe).

Do vậy, khi nói đến công suất trong mạch điện một chiều thì đó luôn luôn là công suất thật. Công suất trong mạch điện xoay chiều không đơn giản như vậy vì nó có chứa tới 3 thành phần công suất khác nhau là công suất thật, công suất biểu kiến và công suất phản kháng.

2. Công suất AC

Trong mạch điện xoay chiều (Alternating Current – AC) do trong mạch điện xoay chiều đều tồn tại 3 thành phần cuộn cảm (L), tụ điện (C) và điện trở (R). Trong đó L và C được coi như các kho tích luỹ năng lượng có thể làm đảo ngược định kỳ dòng chảy của năng lượng hay nói cách khác, là khi tồn tại L hoặc C trong mạch điện xoay chiều thì năng lượng đưa vào không được tiêu thụ hết. Trung bình trong một chu kỳ hoàn thành của một dạng sóng AC, năng lượng do dòng điện tạo ra sẽ có 2 phần, năng lượng đi theo một hướng vào thiết bị được gọi là công suất thật hay công suất tiêu thụ (P). Phần năng lượng được tích luỹ quay trở lại nguồn trong mỗi chu kỳ được gọi là công suất phản kháng (Q).

- Công suất thật, công suất biểu kiến và công suất phản kháng :

Ví dụ, trong một mạch điện AC đơn giản với nguồn điện cung cấp và một tải tuyến tính, nguồn điện có điện áp và dòng tải dạng hình sin. Nếu tải hoàn toàn thuần trở (tải chỉ mang tính trở kháng – R), hai giá trị điện áp và dòng điện sẽ tăng đồng pha (tăng giảm cùng lúc), năng lượng sẽ dịch chuyển theo một hướng duy nhất, trong trường hợp này chỉ có công suất thật đi qua.

Nếu tải không thuần trở, trong mạch chỉ chứa thành phần cảm kháng L hay dung kháng C, sẽ có sự lệch pha giữa điện áp và dòng điện trong mỗi chu kỳ của dạng sóng AC . Ví dụ, lệch pha 90 độ giữa điện áp và dòng điện (đối với dung kháng thì dòng điện nhanh pha hơn hiệu điện thế còn đối với cảm kháng thì dòng điện chậm pha hơn so với hiệu điện thế), giá trị điện áp nằm ở chu kỳ dương của dạng sóng và giá trị dòng điện thì bằng không, dòng năng lượng được chuyển tới rồi trả về, trong trường hợp này ta gọi là công suất phản kháng – Một công suất thể hiện sự tiêu tốn năng lượng được tạo ra khi có sự nạp và phóng năng lượng từ các thành phần L-C, công suất này hoàn toàn không tham gia vào quá trình thực hiện công của thiết bị nên còn được gọi là công suất “vô công”.

Công suất biểu kiến là giá trị công suất chứa 2 thành phần công suất thực và công suất phản kháng. Công suất biểu kiến có thể xem như là công suất tổng của thiết bị với 2 giá trị điện áp vào và dòng điện vào có thể thấy được.

Trong thực tế, ngoài các loại thiết bị mang tính thuần trở (bàn ủi, bóng đèn sợi đốt, bếp điện) thì các thiết bị khác đều mang 3 thành phần điện trở R, cảm kháng L và dung kháng C. Do đó trong việc cung cấp năng lượng cho thiết bị sẽ có 2 thành phần cùng “chảy” vào, đó là công suất tiêu thụ thực và công suất phản kháng. Để đo được việc sử dụng hiệu quả năng lượng cung cấp chuyển đổi thành năng lượng có ích, người ta đo tỉ lệ giữa công suất tiêu thụ thực với công suất phản kháng, được gọi là phép đo hệ số công suất (Power Factor – PF).

Phương pháp thông dụng nhất để làm giảm đi công suất phản kháng của các thiết bị thuần cảm là mắc song song với cuộn dây một tụ điện (người ta thường gọi là tụ bù), lúc này dòng điện sinh ra bởi cảm kháng và dung kháng lệch pha nhau 1800, dòng điện chảy vào tụ điện và cuộn dây có xu hướng triệt tiêu nhau (trung hoà). Đây là phương pháp làm giảm công suất phản kháng hiệu quả nhất trong việc truyền dẫn điện năng hiện nay.

- Các thuật ngữ và đơn vị để mô tả công suất AC

Công suất tiêu thụ thật : Real power (P) – đơn vị Watt (W)

Công suất phản kháng : Reactive power (Q) – đơn vị volt-ampere reactive (var)

Công suất biểu kiến : Apparent Power (S) – đơn vị Volt-Ampere (VA)