Hệ Số Công Suất Là Gì? Ý Nghĩa Và Công Thức Tính Hệ Số Công Suất

Hệ số công suất là gì? Công thức tính hệ số công suất như thế nào? Nó có ý nghĩa như thế nào mà tại sao các doanh nghiệp, nhà máy sản xuất lại đặc biệt quan tâm tới hệ số này tới như thế?

Hệ số công suất là gì? Nó có ý nghĩa như thế nào?

Nội dung bài viết

• 1 Hệ số công suất là gì?
• 2 Công thức tính hệ số công suất
  • 2.1 Hệ số công suất trung bình
  • 2.2 Hệ số công suất tức thời
  • 2.3 Hệ số công suất tự nhiên
• 3 Các loại công suất thường gặp trong thực tế
  • 3.1 Công suất hiệu dụng
  • 3.2 Công suất phản kháng
  • 3.3 Công suất biểu kiến
• 4 Ý nghĩa của hệ số công suất
• 5 Giải pháp nâng cao hệ số công suất cosφ
  • 5.1 Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên
  • 5.2 Nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Hệ số công suất là gì?

Trong kỹ thuật điện, khi nói tới hệ số công suất là gì thì chúng ta cần ngầm hiểu ý chỉ và duy nhất liên quan tới mạch điện xoay chiều. Tức là, không có hệ số công suất trong mạch DC do tần số bằng 0 và không có độ lệch góc pha giữa điện áp và dòng điện.

Hệ số công suất chính là tỷ lệ giữa công suất thực tế và công suất biểu kiến được tính bằng Volt-ampe. Và trong mạch điện xoay chiều thì hệ số công suất chính là tỷ lệ giữa điện trở với trở kháng, hoặc cosin giữa góc giữa dòng điện và điện áp.

Công thức tính hệ số công suất

Hệ số công suất nói chung sẽ được tính theo công thức: 

Cosφ = P/S

Trong đó:

• P là công suất hiệu dụng 
• S là công suất biểu kiến

Bên cạnh đó, hệ số công suất cũng được chia thành 2 loại khác nhau:

Hệ số công suất trung bình

Đây là hệ số công suất tồn tại trong 1 khoảng thời gian nào đó có thể là 1 tháng, 1 ngày hoặc 1 ca,… Việc tính được hệ số này sẽ đánh giá được mức độ sử dụng điện của 1 đơn vị có tiết kiệm hay không. Công thức tính:

Cosφtb = Ahc(Avc2 + Ahc2)

Trong đó:

• Cosφtb là hệ số công suất trung bình
• Ahc là điện năng tác dụng trong chu kỳ xác định
• Avc là điện năng phản kháng trong chu kỳ xác định

Hệ số công suất tức thời

Đây là hệ số công suất tại 1 thời điểm nhất định nào đó được đo bởi dụng cụ đo công suất, điện áp và dòng điện. Hệ số này sẽ luôn luôn biến động. Công thức tính:

Cosφ = P.3UI

Hệ số công suất tự nhiên

Đây là hệ số công suất được tính cho cả 1 năm khi không có thiết bị bù. Hệ số này được sử dụng để làm căn cứ tính toán và nâng cao hệ số công suất hiệu dụng và bù công suất phản kháng.

||Xem thêm: Quán tính là gì? Lực quán tính trong các hệ quy chiếu

Các loại công suất thường gặp trong thực tế

Công suất truyền từ nguồn tới tải luôn tồn tại 2 thành phần là công suất phản kháng và công suất hiệu dụng. 

Mối quan hệ của các loại công suất

Công suất hiệu dụng

Công suất tác dụng hay còn gọi là công suất hiệu dụng, đây là công suất có tác dụng đặc trưng cho khả năng sinh ra công hữu ích của thiết bị. Và đây là phần trong mạch điện có thể biến đổi hành các dạng năng lượng hữu ích (cơ, hóa, nhiệt). Công suất được ký hiệu là P và đơn vị đo là W. Công thức tính:

P = U . I . cosφ

Trong đó: 

• P là công suất tác dụng (P)
• I là cường độ dòng điện (A)
• U là điện áp (V)
• cosφ là hệ số công suất

Công suất phản kháng

Công suất phản kháng không sinh ra công hữu ích, nhưng nó lại vô cùng cần thiết đối với quá trình biến đổi năng lượng. Các bạn có hiểu đơn giản công suất phản kháng là thành phần từ hóa tạo ra từ trường trong quá trình biến đổi năng lượng điện sang năng lượng điện hoặc năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác.

Công suất phản kháng được ký hiệu là Q và đơn vị đo là VAR. Công thưc tính:

Q = U . I . sinφ

Trong đó:

• Q là công suất phản kháng
• I là cường độ dòng điện
• U là điện áp
• φ là pha lệch giữa I và U

Công suất biểu kiến

Công suất biểu kiến còn được gọi là công suất tổng hợp của công suất phản kháng và công suất tác dụng. Công suất biểu kiến được ký hiệu là S và đơn vị VA. Công thức tính công suất tổng hợp:

S = U.I = (P2 + Q2)

Trong đó:

• S là công suất dự kiến
• P là công suất tác dụng
• Q là công suất phản kháng
• I là cường độ dòng điện
• U là điện áp

Ý nghĩa của hệ số công suất

Hệ số công suất là đại lượng vật lý có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất so sánh công suất thực được tiêu thụ với công suất biểu kiến hoặc nhu cầu của tải. Hệ số công suất mà kém thì cũng đồng nghĩa với việc bạn sử dụng kém hiệu quả. Điều này vô cùng quan trọng đối với các công ty bởi nó có thể dẫn tới việc:

• Giảm năng lượng hữu ích có sẵn
• Hư hại nhiệt cho cách điện cùng các thành phần mạch khác
• Bị nhà cung cấp điện lực phạt
• Yêu cầu tăng kích thước dây dẫn, thiết bị
• Hệ số công suất có ảnh hưởng tới chi phí chung của hệ thống phân phối điện. Bởi nếu hệ số công suất thấp hơn thì đòi hỏi cần có dòng điện cao hơn để cung cấp cho tải.

Giải pháp nâng cao hệ số công suất cosφ

Cải thiện hệ số công suất cosφ sẽ giúp máy biến áp, đường dây hoạt động hiệu quả hơn, ít tiêu hao công suất, điện áp trên đường dây sẽ được giảm xuống. Để nâng cao hệ số cosφ có 2 cách:

Giải pháp nâng cao hệ số công suất cosφ

Nâng cao hệ số cosφ tự nhiên

Để nâng cao hệ số cosφ tự nhiên thì các bạn cần tìm ra các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt lượng công suất phản kháng (CSPK) mà chúng cần có ở nguồn cung cấp như:

• Cải tiến và thay đổi quá trình công nghệ để thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
• Hạn chế động cơ chạy không tải
• Thay thế các động cơ/ máy biến áp làm việc non tải bằng các động cơ/ máy biến áp có công suất nhỏ hơn.
• Sử dụng các động cơ đồng bộ thay thế cho những động cơ không đồng bộ.

Nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Đây là phương pháp được thực hiện bằng việc đặt các thiết bị bù CSPK ở các hộ tiêu thụ điện. Thiết bị này bao gồm:

• Máy bù đồng bộ: Tức là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải. Ưu điểm khi sử dụng thiết bị này là vừa sản xuất ra CSPK, đồng thời tiêu thụ CSPK của mạng điện. 
• Tụ bù điện: Giúp cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp đó và có thể sinh ra CSPK cung cấp cho mạng điện. Ưu điểm là công suất nhỏ, dễ vận hành, bảo dưỡng, đặc biệt là có thể thay đổi dung lượng bộ tụ theo sự phát triển của tải. 

Qua bài viết trên đây chúng tôi đã cung cấp đầy đủ các thông tin chi tiết về hệ số công suất là gì và những kiến thức cơ bản nhất về hệ số công suất. Trong quá trình hoàn thành nội dung thì không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được thêm những ý kiến đóng góp thì các bạn để bài viết hoàn thiện hơn. Và cũng đừng quên truy cập website kienthuctonghop.vn để cập nhật thêm những kiến thức hữu ích khác nhé!

Bài viết liên quan khác:

• Gia tốc là gì? Có những loại gia tốc nào? Công thức tính gia tốc
• Nguyên tử là gì? Cấu tạo và khối lượng của nguyên tử
• Ý nghĩa điện trở suất là gì? Bảng điện trở suất của kim loại
• Sóng điện từ là gì? Đặc điểm, cấu tạo và ứng dụng của sóng điện từ