Công suất phản kháng sinh ra từ đâu? Thông tin liên quan cần biết

Trong những năm gần đây, công suất phản kháng đã trở thành một trong những đề tài nghiên cứu cần thiết vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì điện áp an toàn của một hệ thống truyền tải điện với quy mô lớn. Công suất phản kháng rất cần thiết trong hoạt động của phần lớn các thiết bị điện từ. Hãy cùng maychasandon.com thảo luận xem công suất phản kháng sinh ra từ đâu cũng như tầm quan trọng của nó trong đời sống hiện nay nhé!

Công suất phản kháng là gì?

Công suất phản kháng tiếng Anh là gì? Reactive power chính là tên gọi tiếng Anh của loại công suất này. Đây là một thành phần quan trọng của tổng công suất trong mạch điện xoay chiều. Nó được bắt nguồn từ sự dịch pha giữa điện áp hình sin và dạng sóng của dòng điện. Được xem là đại lượng cơ bản để giúp bạn xem xét và đưa ra phân tích về hệ thống điện xoay chiều. Nói chung, đại lượng này chỉ được áp dụng để xác định cho các hệ thống điện xoay chiều (AC).

Công suất phản kháng được là đại lượng đặc trưng biểu thị cho công suất không truyền năng lượng, tức là công suất vô ích. Công suất của hệ thống điện xoay chiều truyền qua lại trong dây dẫn điện, chảy đến các tải từ một nguồn trong một nửa chu kỳ và quay trở lại nguồn trong nửa chu kỳ khác theo dạng sóng điện AC.

Công suất phản kháng sinh ra từ đâu?

Công suất phản kháng được sinh ra hoặc hấp thụ bởi nhiều thiết bị khác nhau và đều được kết nối với mạng hệ thống điện. Do đó, công suất phản kháng qua mạng điện thường được kiểm soát bởi những thiết bị dưới đây.

Máy phát điện

Máy phát điện đồng bộ có thể sinh ra hoặc hấp thụ công suất phản kháng tùy thuộc vào dòng kích DC vào cuộn dây của nó. Nó sẽ tạo ra công suất phản kháng nếu bị kích quá mức và hấp thụ công suất phản kháng khi dòng kích giảm xuống mức quá thấp. Được sử dụng phổ biến nhất hiện nay chính là nguồn công suất phản kháng để điều khiển điện áp.

Tụ điện, lò phản ứng

Những thiết bị điện cảm và điện dung thường được sử dụng trong các kỹ thuật bù dòng nhằm kiểm soát dễ dàng hơn công suất phản kháng cũng như để điều chỉnh điện áp và sự ổn định của cả hệ thống. Một bộ bù điện dung sẽ tạo ra công suất phản kháng còn bộ bù điện cảm sẽ hấp thụ công suất phản kháng.

Việc bù tụ điện thường được áp dụng với các đường truyền để tạo ra công suất phản kháng khi cần. Trong khi các tụ shunt được lắp tại các trạm biến áp trong khu vực tải để tạo ra công suất phản kháng và giữ điện áp trong mức giới hạn thì cuộn shunt thường được sử dụng để hấp thụ công suất phản kháng và giữ điện áp và cũng để bù tải điện dung.

Đường truyền cáp ngầm

Cả hai loại đường truyền và cáp ngầm đều hấp thụ và sinh ra công suất phản kháng. Một đường truyền tải nặng làm nhiệm vụ tiêu thụ công suất phản kháng và làm giảm điện áp trên đường dây còn đường truyền tải nhẹ tạo ra công suất phản kháng và làm tăng điện áp.

Xem thêm: Encoder là gì? tìm hiểu về ứng dụng của các loại encoder

Máy biến áp

Để tạo ra năng lượng từ trường, máy biến áp cần có sự xuất hiện của công suất phản kháng, do vậy nó là nguồn hấp thụ công suất phản kháng. Máy biến áp tiêu thụ công suất phản kháng phụ thuộc vào định mức và dòng tải.

Cách tính công suất phản kháng

Công thức tính được biểu thị như dưới đây:

Q = UIsinφ

Q = Ssinϕ

Q = Ptanϕ

Trong đó:

P: công suất phản kháng (var)

U: là mức điện áp (V)

I: là cường độ dòng điện (A)

φ: là pha lệch giữa I và U

Đơn vị công suất phản kháng là gì? Đơn vị tính công suất phản kháng được ký hiệu là VAR (volt amperes reactive). Trong đó, 1 kvar = 1000 var.

Công suất phản kháng bị âm nguyên nhân do đâu?

Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng công suất phản kháng bị âm là do quá trình truyền tải điện tiêu thụ tốn nhiều kVar. Chính vì vậy, việc bù công suất là điều vô cùng cần thiết để giảm tổn thất đến mức tối đa trên hệ thống truyền tải điện, đồng nghĩa với việc doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí tiền điện hàng tháng.

Các tụ bù sau khi được lắp vào hệ thống sẽ  làm giảm cường độ của dòng điện tới mức thấp nhất có thể và thu hút các dòng điện phản kháng.

Bù công suất phản kháng là gì?

Công suất phản kháng Q tuy không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu lên mặt kinh tế cũng như kỹ thuật: 

•  Về mặt kinh tế: Chúng ta phải trả nhiều tiền hơn cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ. 
•  Về mặt kỹ thuật: Công suất phản kháng sẽ gây ra sụt áp trên đường dây và dẫn đến những tổn thất liên quan đến công suất trên đường truyền. 

Do đó, bù công suất phản kháng chính là biện pháp nhằm giúp giảm thiểu sự tổn thất điện áp trên đường truyền dẫn, giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống điện cũng như làm tăng khả năng truyền tải điện.  Chính vì vậy, chúng ta cũng cần có biện pháp để bù công suất phản kháng Q nhằm hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng của nó. Cũng tức là ta cần tìm cách để nâng cao hệ số cosφ. 

Muốn tính công suất phản kháng cần bù để chọn tụ bù cho một tải nào đó bất kỳ thì ta cần biết công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ) của tải: Giả sử, công suất tải là P, hệ số công suất của tải là Cosφ1 → tgφ1, hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2. Công thức: Qb = P*(tgφ1 – tgφ2).

Phương pháp nâng cao hệ số cos

Thông dụng nhất hiện nay là hai phương pháp: nâng cao hệ số cosφ tự nhiên và nâng cao hệ số cosφ nhân tạo.

Đối với phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên

• Nhằm cải tiến công nghệ cũng như quy trình làm việc của các thiết bị luôn ở chế độ hợp lý nhất.
•  Giúp thay thế các động cơ có công suất nhỏ hơn, cho các động cơ làm việc non tải.
•  Hạn chế đến mức tối đa để động cơ chạy ở chế độ không tải.
•  Nếu đủ điều kiện thì nên dùng động cơ đồng bộ thay vì sử dụng động cơ không đồng bộ.

Đối với phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

•  Sử dụng máy bù đồng bộ: Chính là động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không có tải. Chúng vừa có khả năng sản sinh ra công suất phản kháng, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạch điện.
•  Bù bằng tụ: Tụ bù công suất phản kháng là gì? Đây là phương pháp làm dòng điện sớm pha hơn so với điện áp. Do đó, chúng có thể tạo ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện.

Như vậy, trên đây là toàn bộ những thông tin hữu ích mà chúng tôi sưu tầm được về công suất phản kháng. Hy vọng, với những thông tin trên đã đáp ứng đầy đủ nhu cầu tìm hiểu của quý vị bạn đọc.