News

Specialized News

Công suất là gì, phản kháng, hiệu dụng, hệ số công suất ?

Wednesday, 07/12/2022, 00:07

 

Công suất là gì ? phản kháng, hiệu dụng, hệ số công suất ... là những khái niệm thường xuyên được sử dụng trong ngành điện để thiết kế và lắp đặt các thiết bị điện phù hợp với nhu cầu, đảm bảo an toàn điện trong quá trình sử dụng. Đặc biệt hiện này các hệ thống điện năng lượng mặt trời, điện gió, truyền tải và các tủ điện phân phối (trong đó có trang bị thêm các thiết bị chống sét ac) ngày càng được quan tâm hơn về công suất.

Công suất là gì

 

Công suất trong mạch điện được định nghĩa như là phần năng lượng được chuyển qua một đường dây điện trong một đơn vị thời gian.

Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị đo công suất là Oat (viết tắt là W; 1W = 1J/s), lấy tên theo James Watt. Ngoài ra, các tiền tố cũng được thêm vào đơn vị này để đo các công suất nhỏ hay lớn hơn như mW (milioat): 1mW = 0,001W; kW (kilooat): 1kW = 1.000W; MW (megaoat): 1MW=1.000.000W…
 

1. Công suất mạch điện DC


Đối với mạch điện một chiều, công suất, năng lượng mà mạch điện thực hiện chuyển đổi qua đường dây điện trong một đơn vị thời gian, được tính bằng công thức:

P= U.I

  • P là công suất (W)
  • U là điện áp (V)
  • I là cường độ dòng điện (A)

 

2. Công suất mạch điện AC

Đối với dòng điện xoay chiều có ba loại công suất và được biểu diễn như sau:

2.1. Công suất hiệu dụng (công suất tác dụng, công suất thực):

Ký hiệu P: là phần điện năng trong mạch điện có thể biến đổi thành các dạng năng lượng có ích khác (cơ, nhiệt, hay hóa), đây là phần công suất có lợi, có ích của mạch điện.  Đơn vị: W

P = U . I .cosφ

  • P : công suất hiệu dụng
  • U: là điện áp (V)
  • I: là cường độ dòng điện (A)
  • Cosφ: hệ số công suất
 

2.2. Công suất phản kháng (công suất hư kháng, công suất ảo)

Ký hiệu Q: là phần năng lượng điện được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng của mạch điện, đây là phần công suất không có lợi của mạch điện.
Đơn vị tính là VAR (volt amperes reactive)

Q = U . I .sinφ

  • Q : công suất phản kháng (var)
  • U: là điện áp (V)
  • I: là cường độ dòng điện (A)
  • φ : pha lệch giữa U và I
 

2.3. Công suất biểu kiến (công suất toàn phần)

Ký hiệu S: là công suất tổng của mạch điện bao gồm công suất hiệu dụng và công suất phản kháng.
Đơn vị: VA (vôn-ampe), 1 kVA = 1000 VA.

S = U . I  = √(P2 + Q2

  • S : công suất biểu kiến (VA)
  • P : công suất hiệu dụng (W)
  • Q : công suất phản kháng (var)
  • U: là điện áp (V)
  • I: là cường độ dòng điện (A)

 

3. Hệ số công suất

Tỷ số giữa công suất hiệu dụng và công suất biểu kiến trong mạch gọi là hệ số công suất.

Khi dòng xoay chiều có dạng hình sin lý tưởng, hệ số công suất là côsin của góc lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế của dòng xoay chiều. Do vậy hệ số công suất được ký hiệu là cosφ.

Hệ số công suất không có đơn vị riêng, giá trị của nó được thể hiện từ 0 đến 1 và có thể được diễn tả bằng tỉ lệ phần trăm, ví dụ như PF=50%.

Hệ số công suất = 1 khi hiệu điện thế và cường độ dòng điện cùng pha (các thiết bị có hệ số công suất bằng 1 như: đèn sợi đốt, bàn ủi, máy nước nóng, bếp điện,…), và = 0 khi dòng điện nhanh hoặc chậm pha so với hiệu điện thế 90o (các thiết bị có hệ số công suất dưới 1 như: đèn neon dùng chấn lưu, motor, van đóng cắt, các thiết bị điện tử, …)

 

 

Đối với hai hệ thống truyền tải điện với cùng công suất thực, hệ thống nào có hệ số công suất thấp hơn sẽ có dòng điện xoay chiều lớn hơn vì lý do năng lượng phản kháng bị trả lại nguồn lớn hơn, tạo ra nhiều thất thoát năng lượng và làm giảm hiệu năng truyền tải, làm tăng kích thước dây điện truyền dẫn. Hệ quả là nó còn có một công suất biểu kiến cao hơn với cùng một công suất thực được truyền tải.

Nên muốn nâng cao công suất thật P thì cần phải nâng cao hệ số cosφ. Tại sao phải quan tâm tới việc này? Cho dù công suất phản kháng thật sự không sinh ra công nhưng sự tồn tại của nó sẽ làm cho các dây dẫn nóng hơn. Những thiết bị có sử dụng các cuộn dây như motor, máy phát điện, máy biến thế,…phải được thiết kế với các cuộn dây lớn hơn để có thể chịu được công suất tổng bao gồm dòng có ích và dòng “vô công”.

Cũng chính vì lý do đó với giá trị đầu tư cho thiết bị và đường truyền cao nên giá điện dành cho các khu vực công nghiệp và thương mại có giá cao hơn so với khách hàng cá nhân, nơi có nhiều thiết bị sử dụng điện có hệ số công suất thấp. Nhà cung ứng điện ngoài việc tăng giá điện với các khách hàng lớn, họ còn kiểm soát công suất phản kháng bằng các máy đo đo điện chuyên dùng nhằm hỗ trợ khách hàng tìm các biện pháp làm gia tăng hệ số công suất, đồng thời phạt những khách hàng nào để hệ số công suất thấp hơn tiêu chuẩn.

Other news

Wednesday,07/12/2022
Khi sét đánh xuống từ đám mây xuống mặt đất, cây cối, công trình kiến trúc sẽ tác động trực tiếp và gián tiếp làm sẽ gây ra nhiều tổn thất về tài sản và con người. Không chỉ vậy, sét đánh giữa các đám mây cũng có thể làm hư hỏng các thiết bị điện và điện tử dưới đất.
Wednesday,07/12/2022
Điện trở suất của đất là gì ? Điện trở của một khối đất lập phương bằng 1m3, đối với dòng điện chảy từ một mặt của khối đất này sang mặt đối diện. Điện trở suất của đất có đơn vị là Ωm (ôm mét). Có thể đo điện trở suất của đất theo phương pháp Wenner hoặc Schlumberger .
Wednesday,07/12/2022
Sử dụng Type của thiết bị chống sét như thế nào ? Các thiết bị chống sét thuộc nhóm hay Type được các nhà sản xuất quy định trên mỗi sản phẩm, chúng phải đáp ứng theo các yêu cầu thử nghiệm của tiêu chuẩn IEC. Vậy khi nào thì sử dụng type 1, type 2 hay type 3, sử dụng như thế nào là phù hợp ?
Wednesday,07/12/2022
Sét là một hiện tượng khí tượng phức tạp. Nắm rõ được bản chất quá trình hình thành và tác động của sét đến các công trình xây dựng, ví dụ như các tòa nhà, kho tàng, bến bãi, các cột, tháp vô tuyến, phát thanh truyền hình, các đường dây điện lực, đường dây viễn thông, đường dây điện thoại, internet, cáp đồng trục anten phi đơ từ đó ta có các biện pháp phòng chống sét một cách có hiệu quả. Vậy sét là gì ?
Wednesday,07/12/2022
Hệ thống điện trong các nhà máy công nghiệp được thiết kế và lắp đặt từ tủ phân phối chính và nhiều tủ phân phối nhánh, chúng ta không chỉ chọn các thiết bị chống sét phù hợp về khả năng chịu được dòng xung sét, type bảo vệ mà phải được lắp đặt đồng bộ với các tủ phân phối điện hiện hữu để đảm bảo hiệu quả và an toàn nhất cho các thiết bị điện công nghiệp trong nhà máy.
Wednesday,07/12/2022
Hệ thống phân phối điện hạ áp thường sử dụng loại 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây để truyền tải, cấp nguồn cho các thiết bị điện hoạt động, vậy chúng vận hành và có sự khác nhau như thế nào ? Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế (IEC) đã đưa ra các quy định tiêu chuẩn hóa về cách gọi các loại mạng điện khác nhau như TT, IT, TN, TN-C, TN-S ...
Tuesday,06/12/2022
Biết cách chọn thiết bị chống sét như thế nào cho đúng thì sẽ có hiệu quả sử dụng tối ưu, vừa đảm bảo an toàn cao nhất mà chi phí lại thấp nhất ? Đó là một vấn đề mà bất kỳ ai cũng muốn nhưng không dễ đạt được, chúng ta chỉ có thể tối ưu hóa nó bằng cách phải tự tìm hiểu thêm các thông tin liên quan hoặc nhờ chuyên viên tư vấn mà thôi.
Tuesday,06/12/2022
Chọn thiết bị chống sét theo dòng cắt và điện áp Up về khả năng chịu được dòng xung điện trực tiếp hoặc lan truyền, điện áp bảo vệ .v.v. phù hợp với mật độ sét, cường độ sét ở vùng được lắp đặt, chọn các mức bảo vệ Up phù hợp với độ nhạy cảm của thiết bị cần bảo vệ là một vấn đề rất quan trọng khi chọn sản phẩm.
Tuesday,06/12/2022
Như bài viết trước đã đề cập về cách chọn thiết bị chống sét theo dòng cắt và điện áp Up - In / Imax càng cao càng tốt mà Up thì ngược lại - càng thấp càng tốt, nhưng khả năng của một thiết bị chống sét sẽ không thể đáp ứng đồng thời các các thông số đó một cách tốt nhất được (như Imax cao thì Up sẽ cao chứ không thấp hơn). Vì vậy, để đáp ứng thì chúng ta cần chọn thiết bị chống sét phối hợp với nhau theo nhiều cấp để có khả năng...
Tuesday,06/12/2022
Cấp đo lường CAT I, CAT II, CAT III, CAT IV là gì ? - Nhằm mục đích cung cấp sự bảo vệ tốt hơn cho người sử dụng, các tổ chức công nghiệp đã nêu ra những rủi ro và nguy hiểm thường xảy ra hiện nay trong môi trường làm việc có hoạt động điện năng. Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ (ANSI), hiệp hội tiêu chuẩn Canada (CSA) và hội đồng kỹ thuật điện quốc tế (IEC) đã thống nhất và đưa ra những tiêu chuẩn nghiêm ngặt, chặt chẽ hơn đối với các thiết bị kiểm...