Câu hỏi: Hệ số công suất của đoạn mạch
Trả lời:
Hệ số công suất đoạn mạch chính là tỷ lệ giữa công suất thực tế và công suất biểu kiến được tính bằng Volt-ampe. Và trong mạch điện xoay chiều thì hệ số công suất chính là tỷ lệ giữa điện trở với trở kháng, hoặc cosin giữa góc giữa dòng điện và điện áp.
Tìm hiểu thêm về hệ số công suất cùng Top Tài Liệu nhé
– Hệ số công suất là khái niệm thường được nghe đến trong kỹ thuật điện. Nhắc đến hệ số này thì bạn nhầm hiểu là chỉ liên quan đến mạch điện xoay chiều. Tức là không có hệ số công suất đối với mạch DC vì tần số bằng 0. Bên cạnh đó cũng không có độ lệch góc pha [Φ] giữa dòng điện và điện áp.
– Theo đó hệ số công suất chính là tỷ lệ giữa công suất thực và công suất biểu kiến được tính bằng volt-ampe. Đây là tỷ lệ giữa điện trở và trở kháng trong mạch điện xoay chiều. Hoặc là cosin của góc giữa dòng điện và điện áp được gọi là hệ số công suất.
– Hệ số công suất nói chung được tính bởi công thức: Cosφ = P/S
– Trong đó:
+ P: công suất hiệu dụng [W]
+ S: công suất biểu kiến [VA]
– Ngoài ra, hệ số công suất cũng được chia ra làm hai loại khác nhau đó là:
* Hệ số công suất tức thời
– Đây là hệ số công suất tại một thời điểm nào đó, đo bởi dụng cụ đo Cosφ, công suất, điện áp và dòng điện. Giá trị của hệ số công suất tức thời luôn biến động. Công thức:
Cosφ = P3UI
* Hệ số công suất trung bình
– Hệ số công suất trung bình thường tồn tại trong một khoảng thời gian nhất định nào đó. Chẳng hạn như 1 ca làm việc, 1 tuần hay một tháng. Hệ số công suất trung bình thường ký hiệu Cosφtb.
– Để tính hệ số công suất trung bình, bạn có thể sử dụng công thức:
Cosφtb = Ahc [Avc2 + Ahc2]
Trong đó:
+ Cosφtb là hệ số công suất trung bình
+ Ahc là điện năng tác dụng trong chu kỳ xác định
+ Avc là điện năng phản kháng trong chu kỳ xác định
– Dựa vào hệ số công suất trung bình người có thể đánh giá mức độ sử dụng điện năng có tiết kiệm hay không của một đơn vị nào đó.
Công suất truyền từ nguồn tới tải luôn tồn tại 2 thành phần là công suất phản kháng và công suất hiệu dụng.
* Công suất hiệu dụng
– Công suất tác dụng hay còn gọi là công suất hiệu dụng, đây là công suất có tác dụng đặc trưng cho khả năng sinh ra công hữu ích của thiết bị. Và đây là phần trong mạch điện có thể biến đổi hành các dạng năng lượng hữu ích [cơ, hóa, nhiệt]. Công suất được ký hiệu là P và đơn vị đo là W. Công thức tính:
P = U . I . cosφ
Trong đó:
+ P là công suất tác dụng [P]
+ I là cường độ dòng điện [A]
+ U là điện áp [V]
+ cosφ là hệ số công suất
* Công suất phản kháng
– Công suất phản kháng không sinh ra công hữu ích, nhưng nó lại vô cùng cần thiết đối với quá trình biến đổi năng lượng. Các bạn có hiểu đơn giản công suất phản kháng là thành phần từ hóa tạo ra từ trường trong quá trình biến đổi năng lượng điện sang năng lượng điện hoặc năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác.
– Công suất phản kháng được ký hiệu là Q và đơn vị đo là VAR. Công thức tính:
Q = U . I . sinφ
Trong đó:
+ Q là công suất phản kháng
+ I là cường độ dòng điện
+ U là điện áp
+ φ là pha lệch giữa I và U
* Công suất biểu kiến
– Công suất biểu kiến còn được gọi là công suất tổng hợp của công suất phản kháng và công suất tác dụng. Công suất biểu kiến được ký hiệu là S và đơn vị VA. Công thức tính công suất tổng hợp:
S = U.I = [P2 + Q2]
Trong đó:
+ S là công suất dự kiến
+ P là công suất tác dụng
+ Q là công suất phản kháng
+ I là cường độ dòng điện
+ U là điện áp
Câu hỏi: Công thức tính hệ số công suất
Trả lời:
Hệ số công suất nói chung được tính bởi công thức: Cosφ = PS
Bạn đang xem: Công thức tính hệ số công suất
Trong đó:
– P: công suất hiệu dụng [W]
– S: công suất biểu kiến [VA]
Cùng Sài Gòn Tiếp Thị tìm hiểu thêm về hệ số công suất nhé
1. Biểu thức của hệ số công suất
Trong công thức: P=UIcosφ thì cosφ được gọi là hệ số công suất.
Vì |φ| < 900 ⇒0 ≤ cosφ ≤ 1
2. Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng
a. Hệ số công suất tức thời
Khi biết được hệ số công suất là gì thì việc tìm được hệ số điện của một thời điểm nhất định sẽ được đo bằng Cosφ. Hoặc cũng có thể dùng các dụng cụ đo điện áp, công suất và dòng điện để tính. Hệ số này luôn có sự biến động nên không được sử dụng trong tính toán.
Công thức tính hệ số công suất tức thời: Cosφ = P/UI
b. Hệ số công suất trung bình
Đây là hệ số có công suất Cosφ tồn tại trong một khoảng thời gian nào đó được xác định. Công thức cụ thể là:
Cosφtb = Ahc [Ahc2 + Avc2]
Trong đó:
– Cosφtb: hệ số công suất trung bình
– Ahc: điện năng tác dụng đo trong chu kỳ xác định
– Avc: điện năng phản kháng trong chu kỳ xác định
Hệ số Cosφtb sẽ được dùng để đánh giá mức độ sử dụng điện của gia đình hay đơn vị nào đó có tiết kiệm, phù hợp hay không.
4. Tính hệ số công suất của mạch điện RLC nối tiếp
5. Bài tập vận dụng
Bài 1: Khi có một dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây có điện trở thuần 50 Ω thì hệ số công suất của cuộn dây bằng 0,8. Cảm kháng của cuộn dây đó bằng
A. 45,5 Ω.
B. 91,0 Ω.
C. 37,5 Ω.
D. 75,0 Ω.
Giải:
Bài 2: Hãy chọn câu đúng. Mạch điện xoay chiều nối tiếp R = 100; Z = 80; LC = 60 với tần số f. Giá trị của tần số để hệ số công suất bằng 1:
A. Là một số < f
B. Là một số > f
C. Là một số = f
D. Không tồn tại
Giải:
Bài 3: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện. Các điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch 120 V, ở hai đầu cuộn dây 120 V và ở hai đầu tụ điện 120 V. Hệ số công suất của mạch là
A. 0,125.
B. 0,87.
C. 0,5.
D. 0,75.
Giải:
Bài 4: Một đoạn mạch điện xoay chiều RLC không phân nhánh, cuộn dây có điện trở thuần. Điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch, trên điện trở R, trên cuộn dây và trên tụ lần lượt là 75 [V], 25 [V], 25 [V] và 75 [V]. Hệ số công suất của toàn mạch là
A. 1/7
B. 0,6.
C. 7/25
D. 1/25
Giải:
Bài 5: Mạch điện xoay chiều nối tiếp gồm có: R = 3000 ; L = 5.0/TimH ; C = 50/TT AF cung cấp bởi điện áp hiệu dụng 100V, f = 1kHz. Hãy xác định công suất tiêu thụ và hệ số công suất.
Giải:
Bài 6: Đoạn mạch điện xoay chiều mắc nối tiếp gồm tụ điện, điện trở thuần và cuộn cảm thuần có cảm kháng 80 Ω. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch và trên tụ lần lượt là 300 V và 140 V. Dòng điện trong mạch trễ pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch và hệ số công suất của mạch cosφ = 0,8. Cường độ hiệu dụng dòng qua mạch là
A. 1 [A].
B. 2 [A].
C. 3,2 [A].
D. 4 [A].
Giải:
ZL > ZC ⇒ UL > UC; cosφ = UR/U = 0,8 ⇒ UR = 0,8U = 240 [V]
U2 = UR2 + [UL – UC]2 ⇒ 3002 = 2402 + [UL – 140]2 ⇒ UL = 320 [V]
I = UL/ZL = 4 [A]
Bài 7: Cho mạch điện AB gồm 2 đoạn mạch AM nối tiếp với MB, trong đó AM gồm điện trở R nối tiếp với tụ điện có điện dung C, MB có cuộn cảm có độ tự cảm L. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = U√2cosωt [V]. Biết uAM vuông pha với uMB với mọi tần số ω. Khi mạch có cộng hưởng điện với tần số ω0 thì UAM = UMB. Khi ω = ω1 thì uAM trễ pha một góc α1 đối với uAB và UAM = U1. Khi ω = ω2 thì uAM trễ pha một góc α2 đối với uAB và UAM = U’1. Biết α1 + α2 = π/2 và U1 = [3/4]U’1. Xác định hệ số công suất của mạch ứng với tần số ω1 và tần số ω2.
A. cosφ = 0,75; cosφ’ = 0,75.
B. cosφ = 0,45; cosφ’ = 0,75.
C. cosφ = 0,75; cosφ’ = 0,45.
D. cosφ = 0,96; cosφ’ = 0,96.
Giải:
Ta luôn có UR = Ur
UAM = UABcosα = Ucosα [α là góc trễ pha của uAM so với uAB]
U1 = Ucosα1 [1]
U’1 = Ucosα2 = Usinα1 [2] [do α1 + α2 = π/2]
Từ [1] và [2] suy ra: tanφ1 = U’1/U1 = 4/3 ⇒ UMB = UAMtanφ1 = [4/3]U1
Hai tam giác vuông EAM và FBM đồng dạng [vì có ∠MAE = ∠MBF = φAM cùng phụ với φMB].
Tương tự ta có kết quả đối với trường hợp ω2
U1 = Ucosα1 = Usinα2 [1]
U’1 = Ucosα2 [2]
Từ [1] và [2] suy ra:
tanφ2 = U1/U’1 = 4/3 ⇒ UMB = UAMtanφ2 = [4/3]U’1
Hai tam giác vuông EAM và FBM đồng dạng [vì có ∠MAE = ∠MBF = φAM cùng phụ với φMB]
Từ đó suy ra:
Đăng bởi: Sài Gòn Tiếp Thị
Chuyên mục: Lớp 12, Vật Lý 12