Hệ sống công suất là gì? Để tính được công suất trong mạch RLC ta có thể áp dụng được những công thức nào? Hãy cùng Blog Thiết Bị Điện tìm hiểu chi tiết ngay trong bài viết sau đây.
Hệ số công suất trong mạch điện là một đại lượng có khá nhiều thông tin liên quan kiến nhiều người thắc mắc, đặc biệt là mạch RLC. Nhằm giúp bạn có thể dễ dàng tổng quan được hết “mớ” kiến thức đồ sộ này, Blog Thiết Bị Điện xin phép gửi đến bạn nội dung được trình bày cụ thể sau đây.
Hệ số công suất là gì?
Hệ số công suất là tỉ số giữa công suất giữa công suất thực tế và công suất toàn phần (công suất biểu kiến) có đơn vị tính bằng volt – ampe. Bên cạnh đó, hệ số công suất tỷ lệ giữa điện trở và trở kháng trong mạch xoay chiều hoặc cosin của góc giữa dòng điện và điện áp.
Về việc quy đổi hệ số công suất ta sẽ có quy cách chuyển đổi như sau:
1 MVA (mega volt – ampe) = 1.000 kVA (kilovolt – ampe) = 1.000.000 VA (volt – ampe)
Đặc điểm của hệ số công suất
Dưới đây sẽ là một số thông tin chi tiết liên quan đến đặc điểm của hệ số công suất mà bạn có thể tham khảo qua để biết thêm chi tiết.
Biểu thức của công suất
Hệ số công suất của thể được biểu diễn qua biểu thức như sau:
Cosφ = PS
hay P = U.I.cosφ
Trong đó:
- cosφ: hệ số công suất. Lưu ý: |φ| <90o ⇒ ≤ cos φ ≤ 1;
- P: công suất hiệu dung của mạch điện (W);
- S: công suất biểu kiến (VA).
Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng
Trong mọi thiết bị, máy móc thì hệ số công suất là đại lượng cần được quan tâm hàng đầu. Theo đó, công suất và hệ số của công suất sẽ tỷ lệ thuận với nhau, mặc khác, hệ số cho ra càng cao tức là thành phần công suất tác dụng sẽ lớn và có nhiều công dụng hữu ích. Bên cạnh đó, nếu φ ~ 1 thì các thiết bị sẽ hoạt động hiệu quả hơn.
Ngoài ra, hệ số công suất phụ thuộc nhiều vào tải và thiết bị sử dụng. Trường hợp người dùng có nhu cầu về các thiết bị có công suất tác dụng và công suất phản kháng cao cần phải đáp ứng đủ hệ số thì thiết bị mới có thể vận hành tốt được. Cho nên, người ta có thể sử dụng phương pháp trung hòa cho tải 1 phần công suất phản kháng, phần còn lại sử dụng các tụ để bù hoặc cải thiện công suất.
Tính hệ số công suất trong mạch điện RLC mắc nối tiếp
Đối với mạch điện RLC mắc nối tiếp với nhau, ta sẽ có công thức tính công suất tỏa nhiệt trên R như sau:
Cosφ = UR/ U = R/ Z
Theo đó, công suất tiêu thụ trên mạch được tính bằng công thức sau:
P = U.I.cosφ = I2.R
Phương pháp tính hệ số công suất khi ZL = ZC
Đối với trường hợp dung kháng bằng cảm kháng ZL = ZC thì ta có công thức tính công suất như sau:
cosφ = U/ U = R/ Z = R/ √R² + (Z – Z)
Nếu Z = Z => mạch điện xảy ra hiện tượng cộng hưởng => cosφ = 1
∆P = I²R = P²/ U²cos²φ. R
Công suất của mạch điện xoay chiều
Với mạch xoay chiều, ta sẽ phải xét từng trường hợp theo từng phần tử có trong mạch để tính được công suất mạch điện xoay chiều. Cụ thể là:
Theo đó, ta có:
- P = UIcosφ => công suất tiêu thụ trên toàn mạch;
- P = I²R => công suất tỏa nhiệt trên mạch R;
- Công suất tỏa nhiệt và công suất có ích được tính như sau
P = Pcó ích + Phao phí ⇔U.I.cosφ = Pcó ích + I2R
Mà I = P/ (U.cosφ) → Phao phí = [P/ (U.cos φ)]2.R
Từ công thức tính công suất hao phí ta sẽ tìm được cách giảm công suất hao phí và tăng cách nâng công suất trong thực tế khi không sử dụng thiết bị có hệ số hiệu suất cosφ < 0,85.
Các loại hệ số công suất khác
Hệ số công suất có thể được chia ra thành 3 loại chính như sau:
Hệ số công suất tức thời
Hệ số công suất tức thời sẽ cho bạn biết được hệ số điện của 1 thời điểm nhất định theo cách tính cosφ. Tuy nhiên, bởi vì được đo đạc ở một thời điểm nhất định nên hệ số luôn có sự biến động, do vậy mà hệ số công suất tức thời không khuyến khích sử dụng trong tính toán.
Cosφ = P3UI
Hệ số công suất trung bình
Về hệ số công suất trung bình có cosφ tồn tại trong một khoảng thời gian được xác định bởi công thức sau:
Cosφtb = Ahc (Ahc 2+Avc2)
Trong đó:
- Cosφ: là hệ số công suất trung bình;
- Ahc: là điện năng tác dụng đo trong chu kỳ xác định;
- Ahc: là điện tượng phản kháng trong chu kỳ xác định.
Hệ số công suất tự nhiên
Hệ số công suất tự nhiên sẽ được tính 1 năm khi không có thiết bị khác bù vào, theo đó hệ số này được làm căn cứ giúp cho việc tính toàn và nâng cao hiệu suất hiệu dụng và bù vào công suất phản kháng.
Các loại công suất trong hệ thống dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều sẽ có một số loại công suất như sau
Công suất hiệu dụng
Công suất hiệu dụng là loại công suất thể hiện khả năng sinh công có ích của dòng điện, đây là phần điện năng có thể biến đổi thành các dạng năng lượng hữu ích khác và có công thức tính như sau:
P = UIcosφ
Trong đó:
- P: Công suất hiệu dụng (P);
- U: Điện áp (V);
- I: Cường độ dòng điện (A);
- Cosφ: hệ số công suất.
Công suất phản kháng
Công suất phản kháng hay công suất hư kháng, công suất ảo, đây là phần công sức không có lợi cho mạch điện. Nguồn điện năng sẽ được chuyển về nguồn cấp sau mỗi một chu kỳ tích lũy trong thành phần của dung kháng và có cảm kháng. Theo đó, phần công suất phản kháng cũng có vai trò cần thiết trong việc biến đổi năng lượng.
Công thức tính công suất phản kháng: Q = UIsinφ
Trong đó:
- Q: công suất phản kháng VAR (Volt Amperes Reactive);
- U: điện áp (V);
- I: cường độ dòng điện (A);
- φ: pha lệch giữa U và I
Công suất biểu kiến
Công suất biểu kiến (công suất toàn phần) nghĩa là phần công suất tổng của mạch điện gồm công suất phản kháng và công suất hiệu dụng. Phần đại lượng này được tính bởi công thức:
S = U.I = (P2+Q2)
Trong đó:
- S: công suất biểu kiến (VA);
- P: công suất hiệu dụng (W);
- Q: công suất phản kháng VAR;
- U: điện áp (V);
- I: cường độ điện trường A.
XEM THÊM
- Khúc xạ ánh sáng là gì? Ứng dụng và Công thức tính
- Dòng điện trong chất khí – Khái niệm & Bản chất
- Hiện tượng siêu dẫn là gì? Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn
Chung quy lại, qua bài viết vừa rồi, blogthietbidien.com hy vọng bạn sẽ có thể hiểu được hệ số công suất là gì cũng như công thức để có thể tính được hệ số công suất. Nếu bài viết của chúng tôi mang lại giá trị cho bạn, hãy lan tỏa bài viết đến với nhiều đọc giả khác cùng biết đến nhé.
