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

Thứ tư, 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 và công suất tiêu thụ, đảm bảo an toàn điện trong quá trình sử dụng. Công suất điện cho biết điều gì, 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) 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 khoản thời gian, đơn vị thời gian quy ước.

Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị của 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…

 

Cách tính Công suất

 

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.

Công thức tính công suất điện một chiều như sau:

P= U.I

  • P là công suất (đơn vị W)
  • U là điện áp (đơn vị 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

Công thức tính công suất hiệu dụng xác định theo:

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 của công suất phản kháng là VAR (volt amperes reactive), công thức tính được xác định là

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 của công suất biểu kiến: 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, công suất tiêu thụ khá cao. 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.

Xác định công suất điện cũng hỗ trợ cho việc chọn các các sản phẩm bảo vệ quá áp, quá dòng và chống sét, tủ chống sét lan truyền phù hợp hơn trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

Các tin khác

Thứ bảy,13/05/2023
Cột thu lôi hay cột chống sét là các tên gọi thường dùng để nói đến một hệ thống lắp trên đỉnh của một tòa nhà hoặc trên cột cao, bao gồm 1 (hay nhiều) thanh kim loại có đầu nhọn, được nối với một dây dẫn điện bằng kim loại xuống mặt đất (tiếp địa) để bảo vệ tòa nhà trong trường hợp bị sét đánh. Khi sét có thể đánh xuống mục tiêu là tòa nhà thì chỉ đánh vào cột thu lôi mà thôi, không đánh trúng công trình, con người, cây cối .v.v.. tránh gây ra...
Thứ ba,06/12/2022
Biết cách chọn thiết bị bảo vệ 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.
Thứ hai,27/05/2024
Hệ thống chống sét là gì ? đó là một tập hợp các thiết bị và phương pháp kỹ thuật nhằm bảo vệ các công trình xây dựng, thiết bị điện tử và con người khỏi thiệt hại do giông sét gây ra.
Thứ bảy,13/05/2023
SPD là thiết bị triệt xung điện áp đột biến là các sản phẩm mang tính đặc thù trong ngành điện, các thông số kỹ thuật của sản phẩm trên tài liệu hoặc sản phẩm hiển thị các ký hiệu và tham số để mô tả đặc tính riêng của chúng. Dựa vào các tham số này chúng ta có thể hiểu và so sánh tính năng kỹ thuật của các sản phẩm khác nhau.
Thứ năm,23/05/2024
Chống sét là một phần không thể thiếu trong việc bảo vệ con người, tài sản và môi trường. Hiểu rõ về tác hại và nguyên nhân sẽ có quyết định đầu tư lắp đặt các hệ thống để bảo vệ hiệu quả và an toàn
Thứ bảy,13/05/2023
Các mạng điện khác nhau có nhiều đặc điểm kỹ thuật và đấu nối khác nhau nên các nhà sản xuất đã thiết kế ra các sản phẩm để lắp đặt bảo vệ tương ứng. Nếu chọn sai và lắp đặt không đúng kỹ thuật thì không chỉ mất tính hiệu quả mà còn có thể gây ra hư hỏng, cháy nổ, mất an toàn điện và ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
Thứ hai,03/04/2023
Gần đây, các nhà nghiên cứu Brazil đã may mắn quay lại được thời điểm tia sét tiếp cận với cột thu lôi, quay rõ được khoảnh khắc thu lôi phóng tia tiên đạo đi lên để kết nối với tia sét hướng xuống.
Thứ hai,13/03/2023
Một số văn bản và tiêu chuẩn chống sét, tiếp đất, liên kết và che chắn điện từ trường dông sét: Các tiêu chuẩn quốc tế gồm tiêu chuẩn của IEC (Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế), IEEE, các khuyến nghị của ITU-T. Các tiêu chuẩn Quốc gia gồm: Tiêu chuẩn Mỹ, Anh, Tây ban nha, Việt nam
Thứ tư,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 .
Thứ tư,07/12/2022
Sử dụng Type của thiết bị chống sét như thế nào ? CácTBCS 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 ?