12-09-2025
Dung kháng tụ điện là gì? Công thức tính và ứng dụng
Dung kháng đóng vai trò quyết định cho phép dòng điện xoay chiều chạy qua mạch điện. Hiểu rõ về dung kháng của tụ bù điện và các vấn đề liên quan sẽ phần nào giúp bạn tối ưu hóa hoạt động của tụ bù trong hệ thống điện. Tham khảo ngay bài phân tích sau từ BTB Electric.
Dung kháng tụ điện là gì?
Tụ điện cho phép dòng điện xoay chiều chạy qua khi có tín hiệu. Tuy nhiên với tín hiệu dòng điện một chiều, tụ chỉ cho phép dòng điện chạy qua trong khoảng thời gian quá độ (khi nạp hoặc xả tụ). Khi tụ đã nạp đầy hoặc xả hết, dòng một chiều không thể chạy qua.
Dung kháng là đại lượng biểu thị cho khả năng cản trở dòng điện xoay chiều của tụ bù điện, phân biệt với trở kháng của điện trở thông thường. Giá trị dung kháng của tụ điện phụ thuộc và giá trị điện dung của tụ. Đồng thời khi thay đổi tần số của dòng điện đầu vào, sức cản dòng xoay chiều của tụ bù cũng sẽ thay đổi.
Ký hiệu và công thức tính dung kháng tụ điện
Tụ điện được sử dụng để đưa lượng điện dung nhất định vào trong mạch điện và khiến điện áp bị chậm pha 90 độ so với dòng điện. Dựa trên nguyên lý này, công thức tính dung kháng của tụ bù điện được biểu diễn như sau:
Trong đó:
- ZC là dung kháng của tụ điện (Ohm, Ω)
- ⍵ là tần số góc (radian/giây, rad/s), công thức là ⍵=2πf với f là tần số dòng điện (Hertz, Hz)
- C là điện dung của tụ điện (Fara, F)
- Hằng số
Dựa vào công thức trên, có thể thấy:
- Khi điện dung tụ bù tăng, dung kháng sẽ giảm, dòng điện qua tụ dễ dàng hơn
- Khi tần số dòng điện tăng, dung kháng sẽ giảm, dòng điện qua tụ tăng lên
Ví dụ, một tụ bù 10kVAr có điện dung C=114μF được mắc vào dòng điện xoay chiều tần số 50Hz, dung kháng của tụ sẽ được tính như sau:
- Bước 1: Đổi đơn vị: 114μF = 114 × 10⁻⁶ F
- Bước 2: Dùng công thức tính
Như vậy dung kháng của tụ bù điện trong trường hợp này là khoảng 27.92 (Ω)
Khi tụ điện lắp vào mạch điện, dung kháng gần như không cố định như trở kháng của điện trở mà thay đổi theo tần số dòng điện. Hiện nay tần số phổ thông cho dòng xoay chiều ở cả trong mạch 1 pha và mạch 3 pha là 50Hz hoặc 60Hz.
Cách tính toán dung kháng khi lắp đặt tụ bù điện
Mắc nối tiếp tụ bù
Nếu hai tụ bù được mắc nối tiếp trong mạch, dung kháng tương đương sẽ được tính với công thức đơn giản:
Trong trường hợp phức tạp hơn sẽ sử dụng công thức:
Ví dụ, một tụ điện 10 Ω được kết nối nối tiếp với tụ điện 1mF ở tần số 100Hz sẽ có dung kháng tương đương là:
Dung kháng hiệu dụng (độ lớn của dung kháng) sẽ được tính như sau:
Theo ví dụ trên, độ lớn của dung kháng là:
Mắc song song tụ bù
Độ dẫn (đơn vị là siemens, S) là thước đo khả năng của một phần tử cho phép dòng điện chạy qua. Giá trị nghịch đảo của đại lượng này là dung kháng.
Độ dẫn tương đương của hai tụ bù được kết nối song song bằng tổng độ dẫn riêng lẻ:
Sử dụng các giá trị tương đương ví dụ trước sẽ tính được dung kháng:
Độ lớn của dung kháng là:
Dung kháng của tụ bù điện là đại lượng quan trọng để xác định khả năng cản dòng xoay chiều của tụ điện. Đồng thời đại lượng này còn là yếu tố cần quan tâm khi chọn lựa tụ bù phù hợp với hệ thống điện. Bên cạnh dung kháng, bạn có thể tìm hiểu thêm các thuật ngữ khác trong ngành điện tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/
