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

Hệ số công suất cosφ là một phần không thể thiếu trong hệ thống điện công nghiệp, có tác động trực tiếp tới hiệu quả vận hành các thiết bị và chi phí tiền điện hằng tháng. BTB Electric sẽ giải thích ý nghĩa của cosφ và cách tính toán trị số này trong thực tế, từ đó giúp các đơn vị vận hành hệ thống điện có phương pháp điều chỉnh phù hợp. Hãy tiếp tục theo dõi trong bài viết sau đây.

Hệ số công suất cosφ là gì?

Hệ số công suất cosφ hay hệ số PF là tỉ số giữa công suất thực và công suất biểu kiến của 1 thiết bị điện hoặc cả hệ thống. Trong điện xoay chiều AC có 3 loại công suất là công suất thực (P), công suất phản kháng (Q) và công suất biểu kiến (S). 

Giá trị của cosφ dao động từ 0 đến 1 và khi giá trị này càng lớn, công suất hiệu dụng càng cao. Ngược lại, hệ số công suất càng thấp chứng tỏ càng nhiều năng lượng bị lãng phí khi hoạt động, dẫn đến giảm công suất truyền tải và tăng tiết diện dây dẫn. Việc nâng giá trị cosφ rất tốt cho hoạt động của 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 dẫn đầu: Loại hệ số công suất thể hiện công suất thực tế sử dụng sớm hơn so với dòng AC. Hệ số này xảy ra khi tải sử dụng năng lượng dạng lưu trữ trong các thành phần điện của mạch. Giá trị của hệ số công suất dẫn đầu là cosφ, nằm trong khoảng 0 đến 1.

Hệ số công suất trễ độ: Loại hệ số công suất nằm trong mạch AC có đặc tính trễ giữa dòng điện với điện áp. Để tính được giá trị của hệ số này cần dùng cosin của góc trễ giữa phasor của điện áp và phasor của dòng điện trong mạch điện. Giá trị của hệ số này cũng nằm từ 0 tới 1.

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

Công thức tính hệ số công suất cosφ

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

Trong đó:

• P: Công suất thực tế tiêu thụ 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. Trong thực tế, mức chuẩn của hệ số này là 0,85 – 0,9.

Các phương pháp nâng cao hệ số cosφ

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

Phương pháp tự nhiên

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

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

Phương pháp nhân tạo

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

Mặt khác, sử dụng tụ bù phù hợp cho nhiều mạng điện, từ công suất nhỏ tới công suất lớn. Dung lượng bù có thể linh hoạt thay đổi tùy theo hệ thống tải. Tuy nhiên tụ bù dễ bị tổn thương trước sự biến động của điện áp, dễ bị nổ khi ngắn mạch hay quá áp và dễ bị tác động bởi sóng hài. Khi cắt tụ khỏi mạch, trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư, tiềm ẩn nguy hiểm với người vận hành, bảo trì.

Tăng hệ số cosφ với tụ bù khô BTB Electric

Sử dụng tụ bù khô BTB Electric là phương pháp nâng cao hệ số công suất cosφ đã được ứng dụng trong nhiều dự án điện nhà máy, công trình xây dựng, hệ thống truyền tải điện. Tụ bù khô BTB có dải dung lượng 5kVAr – 30kVAr, đạt tuổi thọ lên đến 130.000 giờ hoạt động. Cùng với đó, trên tụ được trang bị bộ ngắt dòng, kích hoạt khi quá áp suất. 

Tụ bù khô BTB được sản xuất theo tiêu chuẩn IEC/EN 60831-1&2, đạt chất lượng vận hành trong đa dạng hệ thống điện. Tham khảo thông tin của sản phẩm tại: https://btb-electric.com/vi/tu-bu-kho/