Hệ số công suất cos phi thể hiện tỉ lệ giữa công suất tác dụng [có ích, hữu công, kW] và công suất biểu kiến [KVA] nó cũng gián tiếp cho thấy tỉ lệ công suất phản kháng [vô ích, vô công [kVar]]
Công suất truyền từ nguồn đến tải luôn tồn tại 2 thành phần : Công suất tác dụng và công suất phản kháng. Công suất tác dụng đặc trưng cho khả năng sinh ra công hữu ích của thiết bị, đơn vị W hoặc kW. Ví dụ như công suất cơ [sức kéo] của động cơ. Công suất phản kháng không sinh ra công hữu ích nhưng nó lại cần thiết cho quá trình biến đổi năng lượng, đơn vị VAR hoặc kVAR. Có thể hiểu nôm na đó là thànhphần từ hóa, tạo từ trường trong quá trình biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác, hoặc từ năng lượng điện sang chính năng lượng điện. Công suất tổng hợp cho 2 loại công suất trên được gọi là công suất biểu kiến, đơn vị VA hoặc KVA. Ba loại công suất được trình bày ở trên lại có một mối quan hệ mật thiết với nhau thông qua tam giác công suất
Hình 1 : tam giác công suất
Ý nghĩa của hệ số công suất
Nếu xét trên phương diện nguồn cung cấp [máy phát điện hoặc máy biến áp]. Rõ ràng cùng một dung lượng máy biến áp hoặc công suất của máy phát điện [tính bằng KVA]. Hệ số công suất càng cao thì thành phần công suất tác dụng càng cao và máy sẽ sinh ra được nhiều công hữu ích.
Sẽ có người nói "Nếu vậy tại sao ta ta không duy trì cos phi ~ 1 để máy phát hoặc máy biến áp hoạt động hiệu quả". Sự thật là hệ số công suất bao nhiêu phụ thuộc vào tải [thiết bị sử dụng điện]. Nhu cầu của tải về công suất tác dụng và công suất phản kháng cần phản đáp ứng đủ thì tải mới hoạt động tốt. Giải pháp trung hòa hơn là nguồn sẽ chỉ cung cấp cho tải 1 phần công suất phản kháng, phần thiếu còn lại, khách hàng tự trang bị thêm bằng cách gắn thêm tụ bù hoặc các phương pháp cải thiện hệ số công suất
Tại sao nên nâng cao hệ số công suất cos phi
Cải thiện hệ số công suất cos phi [tiến dần đến 1] sẽ giúp cho máy biến áp và đường dây hoạt động hiệu quả hơn, tổn hao công suất và điện áp trên đường dây giảm xuống
Bên mua điện có trạm biến áp riêng hoặc không có trạm biến áp riêng, nhưng có công suất sử dụng cực đại đăng ký tại hợp đồng mua bán điện từ 40 kW trở lên và có hệ số công suất cosφ< 0,9 phải mua công suất phản kháng [CSPK].
Trường hợp bên mua điện có công suất sử dụng cực đại đăng ký tại hợp đồng mua bán điện dưới 40 kW nhưng có công suất sử dụng điện thực tế cực đại từ 40 kW trở lên trong 3 chu kỳ ghi chỉ số công tơ liên tiếp thì bên mua điện thuộc đối tượng phải mua công suất phản kháng kể từ chu kỳ ghi chỉ số kế tiếp của 3 chu kỳ ghi chỉ số trên. Bên mua điện có trách nhiệm thỏa thuận lại hợp đồng mua bán điện với bên bán điện để thực hiện theo quy định tại khoản 3 Điều 15 Nghị định số 137/2013/NĐ-CP.
Trường hợp bên bán điện không đảm bảo chất lượng điện theo quy định tại Nghị định số 137/2013/NĐ-CP ngày 21 tháng 10 năm 2013 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Điện lực và Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Điện lực thì bên mua điện không phải mua công suất phản kháng khi hệ số công suất cosφ < 0,9.
Hệ số cos phi là tỷ số giữa công suất tác dụng và phản kháng. Hay hiểu cách khác, cos phi là góc tạo bởi công suất biểu kiến và tác dụng. Giá trị này đạt max bằng 1. Và khi cos phi càng lớn, công suất hiệu dụng sẽ càng cao. Việc nâng giá trị của cos phi có ý nghĩa với công suất của động cơ.
2. Cách tính hệ số cos phi theo công suất
K = P/Q
- K là tên viết tắt của cos phi
- P: Công suất hiệu dụng. Nó đặc trưng cho khả năng sinh công của thiết bị. Đây là giá trị ghi trên các motor kéo [động cơ và nhiều thiết bị khác]. Đơn vị tính là W hoặc KW.
- Q: Công suất phản kháng, vai trò quan trọng trong việc khởi động các động cơ có tính cảm. Chúng được sinh ra bởi các thành phần phản kháng trong hệ thống điện xoay chiều. Đơn vị tính là Var hoặc Kvar.
- S: Công suất biểu kiến, là công suất tổng của hai loại công suất trên. Đơn vị tính là VA hoặc KVA.
3. Cách tính hệ số cos phi theo đặc trưng của dòng điện
K= P/S [Trong đó: P = U x I x cosphi]
Do P và Q luôn nhỏ hơn S, nên cos phi không thể bằng 1. Nếu nó bằng 1 thì lúc đấy Q bằng 0 và điều này là không thể. Vì thế, việc tăng cos phi xấp xỉ bằng 1 để tăng công suất hiệu dụng là rất có ý nghĩa.
4. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số cos phi
4.1. Giảm tổn thất công suất ∆P trong mạng điện
Khi giảm được Q truyền tải trên đường dây thì sẽ giảm được thành phần tổn thất công suất do công suất phản kháng gây ra ∆PQ.
4.2. Giảm được tổn thất điện áp ∆U trong mạng
Khi giảm được Q truyền tải trên đường dây sẽ giảm được tổn thất thành phần điện áp do công suất phản kháng gây nên ∆UQ.
4.3. Tăng được khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp
Với cùng 1 trạng thái phát nóng nhất định của đường dây hay máy biến áp ta có thể tăng khả năng truyền tải công suất tác dụng P của mạng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng phải truyền tải.
5. Các phương pháp nâng cao hệ số cosⱷ
5.1. Bằng phương pháp tự nhiên
- Chọn đúng công suất động cơ không đồng bộ truyền động cho các máy công cụ.
- Thay động cơ non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn
- Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải
- Hạn chế động cơ không đồng bộ chay không tải
- Đề cao chất lượng sửa chữa động cơ.
- Vận hành máy biến áp hợp lý.
- Dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.
- Cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất,...
5.2. Bằng phương pháp nhân tạo
- Máy bù đồng bộ.
- Tụ điện tĩnh.
- Lắp biến tần cho động cơ.
Nếu bạn muốn tìm hiểu về Tự động hóa trong nhà máy và Giải pháp hệ thống, hãy liên hệ với chúng tôi. Với phương châm làm việc chuyên nghiệp, tận tâm Bảo An Automation luôn cam kết mang tới cho khách hàng sản phẩm với chất lượng tốt nhất, giá thành hợp lý và đảm bảo giao hàng đúng tiến độ.