Hệ số công suất là gì? Công thức tính hệ số công suất như thế nào? Bài tập tính hệ số công suất? Đây chính là những vấn đề quan trọng đang được rất nhiều người quan tâm, đặc biệt là các em học sinh. Hãy cùng Top Nổi Bật tìm hiểu câu trả lời cho những câu hỏi đó qua bài viết bên dưới nhé.
Xem thêm:
- Công thức tính công suất của dòng điện chạy qua một đoạn mạch là gì?
- Công thức tính công suất trung bình và bài tập có lời giải dễ hiểu
- Công thức tính công suất định mức và bài tập có lời giải dễ hiểu
Khái niệm về hệ số công suất
Hệ số công suất cosφ của hệ thống điện xoay chiều trong kỹ thuật điện chính là tỷ lệ công suất thực được hấp thụ bởi tải và công suất biểu kiến chảy trong mạch điện. Nó chính là một đại lượng không thứ nguyên trong khoảng đó từ -1 đến 1.
Hệ số công suất được tính bằng volt-ampe.
Ý nghĩa của hệ số công suất là gì?
Khi xét trên phương diện nguồn cung cấp (máy phát điện hay máy biến áp). Trên cùng một dung lượng máy biến áp hay công suất của máy phát điện (được 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 mang lại hữu ích.
Hệ số công suất bằng bao nhiêu là phụ thuộc vào tải (thiết bị sử dụng điện). Khi mà nhu cầu của tải về công suất tác dụng và công suất phản kháng cần phản đáp ứng đủ thì tải mới hoạt được được tốt nhất. Biện pháp trung hòa hơn là nguồn sẽ chỉ cung cấp cho tải 1 phần công suất phản kháng, phần còn lại thì khách hàng tự trang bị thêm bằng cách gắn thêm tụ bù hay những phương pháp cải thiện hệ số công suất.
Công thức tính hệ số công suất chính xác
Để tính hệ số công suất ta áp dụng công thức như sau:
Cosφ = P.S
Trong đó có P là công suất hiệu dụng (đơn vị W)
S là công suất biểu kiến (đơn vị VA)
Phân loại hệ số công suất
Hệ số công suất tức thời
Hệ số công suất tức thời luôn luôn biến động nên không được sử dụng nhiều trong việc tính toán. Công thức tính hệ số công suất tức thời là:
Cosφ = P.3.U.I
Hệ số công suất trung bình
Là hệ số công suất cosφ tồn tại được trong một khoảng thời gian nào đó được xác định (1 ca, 1 ngày hoặc 1 tháng). Công thức hệ số công suất trung bình là:
Cosφtb = Ahc(Ahc2 + Avc2)
Trong đó có cosφtb chính là hệ số công suất trung bình
Ahc là điện năng tác dụng đo trong chu kỳ xác định
Avc là điện năng phản kháng trong chu kỳ xác định
Hệ số công suất trung bình thường sử dụng để đánh giá mức độ sử dụng điện của một đơn vị có tiết kiệm điện hay không.
Hệ số công suất tự nhiên
Chính là hệ số công suất được tính cho cả một năm khi mà không có thiết bị bù. Hệ số công suất tự nhiên được sử dụng để làm căn cứ tính toán, nâng cao hệ số công suất hiệu dụng và bù công suất phản kháng.
Kiến thức mở rộng của hệ số công suất
- Công thức tính hệ số công suất của mạch điện xoay chiều là:
Cosφ = UR/U = R/Z = R/[√R2 + √(ZL – ZC)2
Khi ZL = Zc thì mạch sẽ xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện nên cosϕ = 1
ΔP = I2.R = P2/(U2.cos2φ).R
Một số bài tập tính hệ số công suất có lời giải chi tiết
Bài tập 1: Đoạn mạch điện xoay chiều được mắc nối tiếp gồm tụ điện, điện trở thuần và cảm thuần. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch và trên cuộn cảm lần lượt là 380V và 222V. Hệ số công suất của toàn mạch cosφ = 0,8.Hỏi điện áp hiệu dụng trên tụ bằng bao nhiêu?
Lời giải
Ta có:
Cosφ = UR/U = 0,8 => UR = 0,8U = 304 (V)
U2 = UR2 + (UL – UC)2 => 3802 = 3042 + (222 – UC)2 => UC =450 (V)
Bài tập 2: Đặt điện áp xoay chiều u = U√2cos(ωt) vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp (cuộn dây thuần cảm). Khi nối tắt tụ C thì điện áp hiệu dụng trên điện trở R tăng 3 lần và dòng điện trong hai trường hợp này vuông pha nhau. Tính hệ số công suất của đoạn mạch lúc sau bằng bao nhiêu?
Lời giải
Ta có công thức tính hệ số công suất trong 2 trường hợp của mạch như sau:
- Cosφ1 = UR/U
- Cosφ2 = 3UR/U
=> cosφ1 và cosφ2 = 1/3
Mặt khác, φ2 – φ1 = π/3 => cosφ1 = cos(φ2 – π/3) = sinφ2
Bài tập 3: Đặt một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng là 220V vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần mắc nối tiếp và điện trở thuần. Biết rằng điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở là 120V. Hỏi hệ số công suất của đoạn mạch bằng bao nhiêu?
Lời giải
Hệ số công suất của đoạn mạch xoay chiều là:
Cosω = R/Z = UR/U = 0,54
Bài viết trên đây là kiến thức tổng quan về hệ số công suất mà Top Nổi Bật chia sẻ đến bạn đọc. Bạn đọc hãy làm nhiều bài tập từ dễ đến khó để hiểu, nhớ công thức được tốt nhất nhé.
