Tụ bù công suất phản kháng là gì? Cấu tạo của tụ bù công suất

Tụ bù công suất phản kháng hay còn được gọi chung là tụ bù công suất, hoạt động với mục đích bù lại công suất phản kháng để giúp cho hệ thống lưới điện được hoạt động một cách hiệu quả và tiêu tốn ít điện năng nhất. Vậy tụ bù công suất phản kháng là gì? Chúng có cấu tạo, nguyên lý hoạt động ra sao và có những ứng dụng gì trong thực tế? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu trong bài viết dưới đây. 

1. Tụ bù công suất phản kháng là gì?

- Tụ bù công suất phản kháng là gì? Tụ bù công suất phản kháng là một thành phần trong hệ thống điện được sử dụng để cải thiện hiệu suất của hệ thống. Trong một mạng điện xoay chiều, công suất phản kháng là một phần của công suất không tiêu thụ được do hiệu ứng cảm ứng của dòng điện qua các tụ hoặc cuộn dây. Công suất phản kháng này không hữu ích cho các thiết bị tiêu thụ điện như motor hoặc đèn, và nó thường dẫn đến mất mát năng lượng trong hệ thống.
- Tụ bù công suất phản kháng được sử dụng để giảm công suất phản kháng trong mạng điện. Bằng cách làm điều này, hệ thống điện có thể hoạt động hiệu quả hơn và giảm tiêu hao năng lượng. Tụ bù công suất phản kháng được thiết kế để tạo ra công suất phản kháng đối kháng với công suất phản kháng tự nhiên của hệ thống, từ đó làm giảm tổng công suất phản kháng đồng thời cải thiện yếu tố công suất và hiệu suất của hệ thống điện.

Hình 1: Tụ bù công suất phản kháng là gì?

2. Cấu tạo của tụ bù công suất

- Cấu tạo của tụ bù công suất bao gồm 2 bản cực của tụ được làm bằng kim loại đặt song song với nhau và được ngăn cách bởi một lớp chất điện môi. Vỏ của tụ thường được làm bằng kim loại hoặc keo phủ và 2 chân của bản cực tụ được để lộ ở phía bên ngoài. 

- Điện môi sử dụng cho tụ điện là những chất mà ở nó không có tính dẫn điện gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc không khí. Các điện môi này không dẫn điện, có chức năng tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.

3. Nguyên lý hoạt động của tụ bù công suất

Tụ bù công suất được lắp đặt song song với tải nằm trong tủ tụ bù, được điều khiển bằng bộ thiết bị tự động, các bộ phận này sẽ kết hợp với nhau để giúp mạng điện trở nên ổn định. Nguyên lý hoạt động của tụ bù công suất như sau:

- Khi bắt đầu sử dụng điện, công suất sẽ được truyền tới tải, từ đó có 2 thành phần công suất chính được sinh ra là công suất tác dụng (P) và còn lại là công suất phản kháng (Q). Phần công suất tác dụng đó tạo nên công hữu ích, có đơn vị tính là KW hoặc W.

- Phần còn lại là công suất phản kháng, loại công suất này không sinh ra công hữu ích trong quá trình biến đổi từ điện năng sang các năng lượng có ích nên cần có thiết bị để giảm công suất này, đó chính tụ bù. Công suất phản kháng có đơn vị tính là Kvar hoặc Var.

- Tổng của 2 công suất trên chính là công suất biểu kiến (S), mối quan hệ của chúng phụ thuộc vào nhau theo công thức sau: P= S. cosϕ và S²=P²+Q². Từ công thức trên ta thấy, khi cos phi càng tăng thì tải sẽ sinh ra được nhiều công hơn so với bình thường, tụ bù sẽ bù vào phần công suất phản kháng lại càng giúp nâng cao công suất tác dụng hơn nữa.

4. Phân loại tụ bù công suất

Tụ bù công suất được phân loại theo nhiều cách khác nhau, tuy nhiên chúng thường được phân loại theo cấu tạo và điện áp. Cụ thể như sau:

a. Phân loại theo điện áp

Theo điện áp, tụ bù công suất được phân loại thành tụ bù 1 pha và tụ bù 3 pha

- Tụ bù 1 pha: Loại tụ này thường được sử dụng với điện áp từ 230V đến 250V và thường sử dụng trong các hộ gia đình nhỏ, nơi tiêu thụ ít điện.

- Tụ bù 3 pha: Loại tụ này thường được sử dụng cho nhiều loại điện áp khác nhau, phổ biến là điện áp 415V và 440V. Tụ điện 3 pha thường được lắp đặt ở các hệ thống điện áp ổn định và ở mức điện chuẩn. Chúng được sử dụng trong các nhà máy, khu công nghiệp, chung cư,...

b. Phân loại theo cấu tạo

Theo cấu tạo, tụ bù công suất được chia làm 2 loại là tụ bù khô và tụ bù dầu: 

- Tụ bù khô: Tụ bù khô có cấu tạo hình tròn dạng dài, có kích thước nhỏ gọn, thuận tiện cho lắp đặt và bảo trì. Tụ bù khô thường được dùng trong các hệ thống có công suất nhỏ, chất lượng điện tốt

- Tụ bù dầu: Loại tụ bù này có thiết kế dạng hình chữ nhật, sử dụng được trong mọi hệ thống lưới điện, đặc biệt là những thiết bị có công suất lớn. Tụ bù dầu được lắp đặt trong các ngành sản xuất có quy mô lớn, các cơ quan, trường học. 

5. Ứng dụng của tụ bù công suất phản kháng

Qua các phần trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về tụ bù công suất phản kháng là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như phân loại tụ bù công suất. Vậy tụ bù công suất phản kháng có ứng dụng gì trong thực tế? Hãy cùng tìm hiểu trong phần dưới đây:

Tụ bù công suất phản kháng có nhiều ứng dụng trong các hệ thống điện khác nhau, một số ứng dụng của tụ bù công suất phản kháng có thể kể đến như sau:

- Ứng dụng trong công nghiệp: Trong các hệ thống điện công nghiệp, tụ bù công suất phản kháng thường được sử dụng để cải thiện yếu tố công suất của các máy móc và thiết bị, giảm tiêu hao năng lượng và tăng hiệu suất. Điều này giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì, cũng như tăng tuổi thọ của các thiết bị điện.

- Ứng dụng trong hệ thống điện phân phối: Trong hệ thống điện phân phối, tụ bù công suất phản kháng có thể được sử dụng để cải thiện công suất của mạng lưới, giảm mất năng lượng và tăng hiệu suất của hệ thống. Điều này giúp tăng cường khả năng truyền tải và phân phối điện, đồng thời giảm thất thoát năng lượng trong quá trình truyền tải.

- Ứng dụng trong điều khiển động cơ: Trong các ứng dụng điều khiển động cơ, tụ bù công suất phản kháng thường được sử dụng để cải thiện hiệu suất và yếu tố công suất của hệ thống, đồng thời giảm mất năng lượng do hiện tượng cảm ứng của dòng điện đối với động cơ.

- Ứng dụng trong điện tử: Trong các ứng dụng điện tử như nguồn điện chuyển đổi và các thiết bị điện tử tiêu thụ công suất cao, tụ bù công suất phản kháng có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất và tăng sự ổn định của hệ thống điện.

- Ứng dụng trong thống điều khiển và tự động hóa: Trong các hệ thống điều khiển và tự động hóa, tụ bù công suất phản kháng có thể được sử dụng để cải thiện yếu tố công suất của các thiết bị điện và tăng độ chính xác và ổn định của hệ thống điều khiển.
Tóm lại, tụ bù công suất phản kháng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điện khác nhau, từ công nghiệp đến điện tử, với mục tiêu cải thiện hiệu suất, tăng cường khả năng vận hành và giảm mất năng lượng.

Kết luận: Qua bài viết trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về tụ bù công suất phản kháng là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của tụ bù công suất phản kháng và một số ứng dụng của tụ bù công suất phản kháng trong thực tế. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho công việc của bạn.