Tụ điện hệ số công suất: Mục đích và chức năng

Tụ điện hệ số công suất là thiết bị được lắp đặt trong hệ thống điện để cải thiện hệ số công suất, là tỷ lệ giữa công suất hoạt động (thực) trên công suất biểu kiến trong mạch xoay chiều. Trong nhiều môi trường công nghiệp và thương mại, các tải như động cơ và máy biến áp là cảm ứng, khiến hệ số công suất bị lag và làm giảm hiệu quả của hệ thống156.

Tại sao hệ số công suất lại quan trọng

• Công suất hoạt động (kW): Công việc thực tế được thực hiện bởi hệ thống.

• Công suất phản kháng (kVAR): Nguồn điện cần thiết để từ hóa thiết bị, không thực hiện công việc hữu ích nhưng cần thiết cho hoạt động.

• Công suất biểu kiến (kVA): Tổng vectơ của công suất hoạt động và công suất phản kháng, đại diện cho tổng công suất do tiện ích cung cấp1.

Hệ số công suất thấp có nghĩa là cần nhiều dòng điện hơn cho cùng một lượng công việc hữu ích, dẫn đến:

• Chi phí năng lượng cao hơn

• Tăng tổn thất trong cáp và máy biến áp

• Các hình phạt có thể xảy ra từ các công ty tiện ích

• Giảm điện áp và giảm hiệu suất thiết bị15

Cách tụ điện cải thiện hệ số công suất

Tụ điện cung cấp công suất phản kháng hàng đầu, loại bỏ công suất phản kháng trễ từ tải cảm ứng. Bằng cách kết nối các tụ điện song song với các tải này, nhu cầu công suất phản kháng tổng thể từ tiện ích được giảm xuống, do đó cải thiện hệ số công suất126.

Hiệu ứng chính:

• Giảm tổng dòng điện rút ra từ nguồn cung cấp

• Giảm tổn thất và giảm điện áp

• Cho phép sử dụng cơ sở hạ tầng điện hiệu quả hơn

• Có thể giảm hoặc loại bỏ các hình phạt tiện ích đối với hệ số công suất thấp156

Các loại và cài đặt

• Chỉnh sửa cá nhân: Tụ điện được lắp đặt trực tiếp tại các cực của mỗi tải cảm ứng (ví dụ: động cơ).

• Chỉnh sửa nhóm: Các ngân hàng tụ điện được lắp đặt trên bus chính của bảng phân phối, phục vụ nhiều tải.

• Hệ thống tự động: Các ngân hàng tụ điện với bộ điều khiển tự động điều chỉnh lượng điện dung dựa trên các phép đo hệ số công suất theo thời gian thực16.

Kích thước tụ điện hệ số công suất

Tụ điện được đánh giá bằng kVAR (phản ứng kilovolt-ampe), cho biết khả năng cung cấp công suất phản kháng của chúng. Kích thước yêu cầu (QC) có thể được tính bằng cách sử dụng:

QC=P×(tan(⁡θ1)−tan(⁡θ2))

Với:

• P = Công suất hoạt động tính bằng kW

• θ1 = Góc hệ số công suất ban đầu (Cos⁡(Hệ số công suất ban đầu)^(-1))

• θ2 = Góc hệ số công suất mong muốn (Cos(Hệ số công suất mong muốn)^(-1))6

Để chuyển đổi kVAR thành điện dung (C) tính bằng microfarads (μF):

C=QC2/(πfV^2)

Với:

• QC = Công suất phản kháng tính bằng VAR

• f = Tần số tính bằng Hz

• V = Điện áp tính bằng vôn6

Những cân nhắc và hạn chế thực tế

• Hiệu chỉnh quá mức (hệ số công suất hàng đầu) có thể gây ra quá ápđiện áp và hư hỏng thiết bị.

• Không nên sử dụng tụ điện để sửa chữa thiết bị quá khổ hoặc được bảo trì kém.

• Hệ số công suất mục tiêu lý tưởng thường là khoảng 0,95; Đẩy gần hơn đến sự thống nhất có thể gây ra sự cộng hưởng và các vấn đề khác16.

Bảng tóm tắt: Tụ điện hệ số công suất

Tụ điện hệ số công suất rất cần thiết để hoạt động hiệu quả, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí của các hệ thống điện hiện đại, đặc biệt là khi tải cảm ứng phổ biến156.