Hệ số công suất là gì? Tại sao nên nâng cao Cos phi

Hệ số công suất là gì?

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 thành phần 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.

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.

• Nếu xét ở phương diện đường dây truyền tải điện ta quan tâm đến dòng điện truyền trên đường dây. Dòng điện này sẽ làm nóng dây và tạo ra một lượng sụt áp trên đường dây truyền tải.
• Nếu xét trong hệ thống 1 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công thức: S=U*I
• Nếu xét trong hệ thống 3 pha, công suất biểu kiến được tính bằng công thức: S=căn(3)U*I , U là điện áp dây, I là dòng điện dây.

Cả trong lưới 1 pha và 3 pha đều cho thấy dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến S. Vấn đề là công suất biểu kiến là do 2 thành phần công suất tác dụng và công suất phản kháng gộp lại tạo nên. Từ đó ta có 2 nhận xét:

• Một là: nếu như cùng 1 tải, nếu ta trang bị tụ bù để phát công suất phản kháng ngay tại tải, đường dây chỉ chuyển tải dòng điện của công suất tác dụng thì chắc chắn đường dây sẽ mát hơn.
• Hai là: Nếu ta chấp nhận đường dây phát nhiệt ở mức hiện tại, và nếu ta trang bị tụ bù phát công suất phản kháng ở tại tải, ta có thể bắt đường dây tải nhiều hơn hiện nay một ít.