Mục Lục
1. Công Suất Thực (Active Power)
Công suất thực (P) là phần công suất mà hệ thống điện hoặc thiết bị tiêu thụ để chuyển đổi thành công hữu ích, chẳng hạn như nhiệt hoặc cơ năng. Nó được tính bằng đơn vị Watt (W) hoặc kW.
- Ký hiệu: P
- Đơn vị: W hoặc kW
- Công thức:
Trong đó:
cos(φ) là hệ số công suất (power factor)
U là điện áp (V)
I là dòng điện (A)
2. Công Suất Phản Kháng (Reactive Power)
Công suất phản kháng (Q) là phần công suất mà hệ thống điện hoặc thiết bị cần để duy trì từ trường hoặc điện trường, nhưng không thực hiện công việc hữu ích. Công suất này thường có mặt trong các thiết bị như động cơ, máy biến áp, cuộn dây và tụ điện. Đơn vị đo là VAR (Volt-Amp Reactive).
- Ký hiệu: Q
- Đơn vị: VAR
- Công thức:
Trong đó:
- U là điện áp (V)
- I là dòng điện (A)
- sin(φ) là thành phần phản kháng.
3. Công Suất Biểu Kiến (Apparent Power)
Công suất biểu kiến (S) là tổng hợp của công suất thực và công suất phản kháng. Đây là công suất tổng mà hệ thống điện yêu cầu để vận hành thiết bị. Công suất biểu kiến được tính bằng đơn vị Volt-Ampere (VA) hoặc kVA.
- Ký hiệu: S
- Đơn vị: VA hoặc kVA
- Công thức:
- Hoặc theo định lý Pythagore:
4. Mối Quan Hệ Giữa Các Loại Công Suất
Ba loại công suất này liên hệ chặt chẽ với nhau và thường được biểu diễn qua tam giác công suất:
- Cạnh huyền: Công suất biểu kiến (S)
- Cạnh đối: Công suất phản kháng (Q)
- Cạnh kề: Công suất thực (P)
Hệ số công suất (cos(φ)) được tính từ tỉ lệ giữa công suất thực và công suất biểu kiến:
5. Tầm Quan Trọng
- Công suất thực là phần quan trọng đối với công việc có ích.
- Công suất phản kháng cần thiết cho việc duy trì hoạt động của hệ thống nhưng cần được quản lý để tránh gây tổn thất không cần thiết.
- Công suất biểu kiến giúp bạn hiểu được nhu cầu tổng thể của hệ thống.
Tính công suất phản kháng, công suất thực hoặc công suất biểu kiến
Theo quy luật, công suất thực là hàm số của các phần tử tiêu tán điện của mạch, thường là điện trở (R). Công suất phản kháng là hàm số của điện kháng của mạch (X).
Công suất biểu kiến là hàm của tổng trở kháng của mạch (Z). Vì chúng ta đang xử lý các đại lượng vô hướng để tính công suất nên mọi đại lượng phức tạp ban đầu như điện áp, dòng điện và trở kháng đều phải được biểu thị bằng độ lớn cực của chúng chứ không phải bằng các thành phần hình chữ nhật thực hoặc ảo.
Ví dụ: nếu tôi đang tính toán công suất thực từ dòng điện và điện trở, tôi phải sử dụng độ lớn cực cho dòng điện chứ không chỉ đơn thuần là phần “thực” hay “ảo” của dòng điện.
Nếu tôi đang tính công suất biểu kiến từ điện áp và trở kháng, cả hai đại lượng phức tạp trước đây này phải được giảm xuống độ lớn cực của chúng đối với số học vô hướng.
Phương trình sử dụng đại lượng vô hướng
Có một số phương trình công suất liên quan đến ba loại công suất với điện trở, điện kháng và trở kháng (tất cả đều sử dụng đại lượng vô hướng):
Xin lưu ý rằng có hai phương trình để tính công suất thực và công suất phản kháng.
Có ba phương trình để tính công suất biểu kiến, S=IE chỉ hữu ích cho mục đích đó.
Hãy xem xét các mạch sau đây và xem ba loại công suất này có mối liên hệ với nhau như thế nào: tải điện trở thuần, tải phản kháng thuần và tải điện trở/phản kháng.
Chỉ tải điện trở
Chỉ tải phản ứng
Tải điện trở/phản kháng
Tam giác điện
Ba loại công suất này—thực, phản lực và biểu kiến—có liên hệ với nhau dưới dạng lượng giác. Chúng tôi gọi đây là tam giác điện : (Hình bên dưới).
Sử dụng các định luật lượng giác, chúng ta có thể giải độ dài của một cạnh bất kỳ (lượng lũy thừa bất kỳ), khi biết độ dài của hai cạnh còn lại hoặc độ dài của một cạnh và một góc.
Tổng kết
- Công suất tiêu tán bởi tải được gọi là công suất thực . Công suất thực được ký hiệu bằng chữ P và được đo bằng đơn vị Watts (W).
- Công suất chỉ được hấp thụ và trả về trong tải do đặc tính phản kháng của nó được gọi là công suất phản kháng . Công suất phản kháng được ký hiệu bằng chữ Q và được đo bằng đơn vị Volt-Amps-Reactive (VAR).
- Tổng công suất trong mạch điện xoay chiều, cả tiêu tán và hấp thụ/trả về đều được gọi là công suất biểu kiến . Công suất biểu kiến được ký hiệu bằng chữ S và được đo bằng đơn vị Volt-Amps (VA).
- Ba loại công suất này có liên quan lượng giác với nhau. Trong một tam giác vuông, P = độ dài liền kề, Q = độ dài đối diện và S = độ dài cạnh huyền. Góc đối diện bằng góc pha trở kháng (Z) của mạch.
Xem thêm tại diencobacninh.com
