Hệ số công suất cosφ là gì? Ý nghĩa và phương pháp tính

Lê Hồng Phong

Hệ số công suất cosφ là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện công nghiệp, có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của thiết bị và chi phí điện năng hàng tháng. KTH ELECTRIC sẽ giải thích ý nghĩa của cosφ và cách tính giá trị này trong thực tế, từ đó giúp các đơn vị vận hành hệ thống điện có phương pháp điều chỉnh phù hợp. Mời bạn tiếp tục theo dõi bài viết sau đây.

Hệ số công suất cosφ là gì?

Hệ số công suất cosφ hay hệ số PF là tỷ số giữa công suất thực và công suất biểu kiến ​​của một thiết bị điện hoặc toàn bộ hệ thống. Trong điện xoay chiều có 3 loại công suất: công suất thực (P), công suất phản kháng (Q) và công suất biểu kiến ​​(S).

Giá trị của cosφ nằm trong khoảng từ 0 đến 1 và giá trị càng lớn thì công suất hiệu dụng càng cao. Ngược lại, hệ số công suất càng thấp thì năng lượng bị lãng phí trong quá trình vận hành càng lớn dẫn đến công suất truyền tải giảm và tiết diện dây dẫn tăng. Việc tăng giá trị cosφ rất tốt cho hoạt động của các thiết bị điện.

Các loại hệ số công suất

Hiện nay có 3 loại hệ số công suất phổ biến bao gồm:

Hệ số công suất hàng đầu: Loại hệ số công suất này biểu thị công suất thực tế được sử dụng trước đường dây AC. Hệ số này xảy ra khi tải sử dụng năng lượng dự trữ trong các thành phần điện của mạch điện. Giá trị của hệ số công suất cao nhất là cosφ, nằm trong khoảng từ 0 đến 1.

Hệ số công suất trễ: Loại hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều có đặc tính trễ giữa dòng điện và điện áp. Để tính giá trị của hệ số này cần sử dụng cosin của góc trễ giữa pha điện áp và pha dòng điện trong mạch. Giá trị của hệ số này cũng nằm trong khoảng từ 0 đến 1.

Hệ số công suất tương tự: Là hệ số dùng để đo hiệu suất sử dụng điện trên mạch so với mạch tiêu chuẩn có cùng giá trị điện áp và cường độ dòng điện. Nếu hệ số này bằng 1 (tối đa) nghĩa là mạch hoạt động hiệu quả và không bị quá tải. Ngược lại, hệ số càng gần 0 thì mạch càng kém hiệu quả và càng lãng phí năng lượng.

Công thức tính hệ số công suất cosφ

Giá trị hệ số cosφ được tính bằng thương số giữa giá trị công suất thực và công suất biểu kiến. Cụ thể:

Trong đó:

• P: Công suất tiêu thụ thực tế của thiết bị (W)
• S: Công suất biểu kiến ​​hay công suất định mức (W), là tích của giá trị điện áp (U) nhân với giá trị cường độ dòng điện (I).

Giá trị cosφ được đặt trong khoảng từ 0 đến 1. Trên thực tế, mức tiêu chuẩn của hệ số này là 0,85 – 0,9.

Các phương pháp cải thiện hệ số cosφ

Việc nâng hệ số cosφ hoặc giảm công suất phản kháng giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ, đồng thời tăng công suất các thiết bị phía tải. Từ đó, công suất truyền tải của đường dây và máy biến áp được tăng lên. Mặt khác, việc nâng cosφ còn giúp tăng độ tin cậy khi cung cấp điện, giảm các sự cố về điện như quá tải điện, nhiễu điện hay các sự cố khi khởi động thiết bị điện.

Phương pháp tự nhiên

Các phương pháp nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên về cơ bản là vận hành hợp lý các thiết bị điện để giảm công suất phản kháng. Cụ thể các phương pháp này bao gồm:

• Thay thế động cơ không đồng bộ kém tải bằng động cơ tương ứng có công suất nhỏ hơn.
• Giảm điện áp phân phối cho động cơ thường xuyên phải làm việc có tải.
• Hạn chế hiện tượng động cơ không đồng bộ chạy không tải hoặc không tải.
• Ưu tiên sử dụng động cơ đồng bộ và hệ thống dây chuyền sản xuất thay thế động cơ không đồng bộ.

Phương pháp nhân tạo

Các phương pháp tăng cosφ nhân tạo bao gồm sử dụng tụ điện và tụ điện đồng bộ. Trong đó, máy bù đồng bộ là động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải. Ưu điểm của loại máy này là vừa làm tăng hệ số cosφ vừa có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng trên mạch. Tuy nhiên, ưu tiên chỉ sử dụng máy bù đồng bộ cho các mạch điện quy mô vừa và lớn vì thiết bị này có chức năng bù tập trung với công suất lớn.

Mặt khác, sử dụng tụ điện phù hợp với nhiều mạng lưới điện, từ công suất nhỏ đến công suất lớn. Công suất bù có thể thay đổi linh hoạt tùy theo hệ thống phụ tải. Tuy nhiên, các dãy tụ điện dễ bị dao động điện áp, dễ bị nổ khi đoản mạch hoặc quá điện áp và dễ bị ảnh hưởng bởi sóng hài. Khi ngắt tụ điện khỏi mạch điện, trên cực tụ vẫn còn điện áp dư, tiềm ẩn nguy cơ gây nguy hiểm cho người vận hành và nhân viên bảo trì.

Tăng hệ số cosφ bằng tụ khô KTH ELECTRIC

Sử dụng tụ khô KTH ELECTRIC là phương pháp nâng cao hệ số công suất cosφ đã được áp dụng ở nhiều dự án điện tại các nhà máy, công trình xây dựng, hệ thống điện truyền tải. Tụ khô BTB có dải công suất từ ​​5kVAr – 30kVAr, đạt tuổi thọ lên tới 130.000 giờ hoạt động. Cùng với đó, tụ điện được trang bị cầu dao ngắt dòng, kích hoạt khi quá áp.

Tụ khô BTB được sản xuất theo tiêu chuẩn IEC/EN 60831-1&2, đạt chất lượng vận hành trong nhiều hệ thống điện.