Kiến thức, Kiến Thức Ngành Điện

Điện áp, dòng điện, công suất, hệ số công suất là gì?

Điện áp

Điện thế tại một điểm của mạch điện là giá trị đo bằng V giữa điểm đo và điểm được chọn làm chuẩn (điểm đất). Độ lớn của điện thế phụ thuộc vào điểm được chọn làm chuẩn, do đó với các mặt chuẩn khác nhau thì điện thế của cùng một điểm trên mạch điện vẫn có những giá trị khác nhau.

Điện áp giữa 2 điểm là hiệu điện thế giữa 2 điểm đó UAB=φA-φB. Độ lớn của điện thế không phụ thuộc vào việc chọn điểm đất nên điện áp được sử dụng trong tính toán.

Đơn vị đo điện áp là V hoặc kV.

Chiều của điện áp quy ước từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp.

Điện áp

Nguồn điện áp

Nguồn điện áp là đại lượng đặc trưng cho khả năng tạo ra và duy trì một giá trị điện áp, không phụ thuộc vào sự biến động của phụ tải.

Khả năng tạo ra tức là khả năng sinh ra điện áp của nguồn điện. Khả năng duy trì là khả năng đáp ứng công suất của nguồn điện cho phụ tải tiêu thụ điện. Khái niệm nguồn điện áp thường liên quan đến nguồn cung cấp điện như: máy biến áp, máy phát điện,…

Nếu máy biến áp, máy phát điện có công suất bé hơn tổng phụ tải tiêu thụ thì nó không phải là nguồn điện vì không có khả năng duy trì nguồn cung cấp.

Điện áp định mức của mạng điện

Với một mạng điện thực tế, giá trị điện áp đo được tại bất kỳ điểm nào đó không phải là một hằng số. Ví dụ trong ngôi nhà đang ở, hôm nay đo được 221V nhưng có thể ngày mai đo được 219V. Tuy nhiên mọi người đều nói điện áp của mạng điện là 220V – đây chính là giá trị điện áp định mức của mạng điện.

Điện áp định mức là giá trị điện áp định danh cho một mạng điện, được Nhà nước quy định và là thông số dùng để thiết kế, kiểm tra, lựa chọn thiết bị trong mạng điện.

Ký hiệu điện áp định mức là Uđm. Với mạng điện 3 pha Uđm là điện áp dây, với mạng điện 1 pha Uđm là điện áp pha.

Mạng cung cấp điện trong công trình xây dựng có Uđm=220V (mạng một pha) hoặc Uđm=380V (3 pha).

Công suất

Các thiết bị điện khi hoạt động sẽ tiêu thụ năng lượng điện để sinh công hữu ích như cơ năng của động cơ, quang năng của đèn điện, nhiệt năng trong bếp điện,…

Đối với các động cơ điện như quạt, bơm nước,… ngoài việc tiêu thụ công suất hữu ích nó còn tiêu thụ công suất phản kháng từ lưới điện để tạo ra từ trường của dây quấn trong cuộn dây. Đa số các thiết bị điện đều sử dụng động cơ như máy giặt, tủ lạnh,…nên nhìn tổng thể, các thiết bị điện có tới 3 loại công suất khác nhau:

Công suất tác dụng

Công suất tác dụng ký hiệu là P là công suất mà thiết bị điện tiêu thụ từ lưới điện để chuyển thành công suất hữu ích. Công suất hữu ích có thể ở dạng nhiệt (bếp điện), ở dạng cơ năng (quạt, bơm nước,…). ở dạng quang năng (đèn điện) và nhiều dạng năng lượng khác.

Đơn vị đo công suất tác dụng là W, kW, MW

Công suất phẩn kháng

Công suất phản kháng ký hiệu là Q là công suất mà thiết bị điện tiêu thụ từ lưới điện để tạo ra từ trường trong cuộn dây của các thiết bị điện. Công suất này không sinh ra công hữu ích nên còn gọi là công suất vô công.

Về mặt vật lý, công suất Q chỉ là những luồng công suất nạp/phóng qua thiết bị điện có cuộn dây như các động cơ điện, còn với các thiết bị không có cuộn dây như bếp điện, đèn điện thì Q=0.

Đơn vị đo công suất phản kháng là VAR, kVAR.

Công suất biểu kiến

Công suất biểu kiến ký hiệu là S thực tế thiết bị điện tiêu thụ 2 loại công suất P và Q, trong đó P là công suất hữu ích (người dùng phải trả tiền) còn Q là công suất vô công (người dùng không phải trả tiền). Công suất Q là công suất vô công nhưng nó lại nạp và phóng liên tục trên dây dẫn điện nên khi tính toán mạng điện, ngoài trị số P còn phải kể đến sự ảnh hưởng của Q thông qua một thông số chung gồm cả P và Q gọi là công suất biểu kiến.

Đây là công suất dùng để tính toán thiết kế mạng điện, từ khâu chọn lựa dây dẫn, xác định dòng điện, tổn thất điện áp,…

Công suất biểu kiến còn gọi là công suất toàn phần.

Đơn vị đo công suất biểu kiến là VA, kVA.

Dòng điện

Dòng điện ký hiệu là I là dòng chuyển dịch có hướng của các điện tích. Các dây dẫn điện đều làm bằng kim loại (đồng, nhôm) nên các điện tích dịch chuyển bên trong dây dẫn là các electron mang điện tích âm . Có thể hình dung một đoạn dây dẫn kim loại là một ống chứa đầy các electron, khi có nguồn điện tác động vào thì các electron này chuyển động tạo thành dòng điện.

Đơn vị đo dòng điện là A, kA.

Hệ số công suất

3 đại lượng P, Q, S lập thành một tam giác vuông gọi là tam giác công suất với cạnh thẳng đứng đứng là Q, cạnh nằm ngang là P và cạnh huyền là S, góc kẹp giữa S và P là j và trị số cosφ được gọi là hệ số công suất.

Do P là công suất hữu ích không thay đổi được còn Q là công suất vô công, do đó nếu Q bé thì có nghĩa là lượng công suất nạp/phóng trên dây dẫn điện ít đi, dẫn đến dòng điện sẽ giảm xuống nên có thể chọn dây dẫn và các thiết bị bé hơn. Mà khi Q bé có nghĩa là cosφ lớn nên có thể nói cosφ là một chỉ số nói lên hiệu quả sử dụng điện.

Thực tế người ta mong muốn giảm Q càng nhỏ càng tốt nhưng không thể triệt tiêu hoàn toàn vì nhiệm vụ của nó rất quan trọng là tạo môi trường từ hóa để truyền năng lượng từ phần đứng yên sang phần quay của động cơ.

Hệ số công suất

Điện năng

Điện năng ký hiệu là A là năng lượng hữu ích sinh ra trong một khoảng thời gian Δt bởi một thiết bị điện tiêu thụ công suất tác dụng ổn định P.

Điện năng được đo bằng Wh, kWh. Trong hóa đơn tiền điện hàng tháng, nhân dân hay gọi là số điện chính là số kWh.

Thiết bị dùng để đo điện năng gọi là công tơ. Số cuối cùng trên dãy số của công tơ có đơn vị 1/10kWh. Với mạng điện 3 pha người ta dùng công tơ 3 pha, với mạng điện 1 pha người ta dùng công tơ 1 pha.

Kết luận

Trên đay là thông tin về các đại lượng điện cơ bản nhất, qua bài biết chúng ta biết được các khái niệm về chúng và các đại lượng điện này có liên quan mật thiết với nhau. Mong bài viết giúp ích được bạn. Chúc bạn thành công!

Xem thêm: