Giới thiệu
Công cụ giúp tính dung lượng tụ bù công suất phản kháng (kVAR) để nâng hệ số công suất từ cos φ₁ hiện tại lên cos φ₂ mục tiêu cho hệ thống 1 pha và 3 pha, kèm điện dung, dòng điện qua tụ, cách chia bước tụ, gợi ý tụ điện và contactor đóng cắt. Tab Tụ / Cuộn kháng tính tụ bù hoặc cuộn kháng từ thông số tải hay từ công suất bù Qc, có biểu đồ vector minh họa trước và sau khi bù.
Công thức tính tụ bù
- Công suất phản kháng cần bù: Qc = P × (tan φ₁ − tan φ₂)
- Điện dung tụ: C = Qc / (2π·f·U²)
- Dòng điện qua tụ (3 pha): Ic = Qc / (√3 × U)
- Cuộn kháng: L = U² / (2π·f·QL)
- Công suất biểu kiến sau bù: S′ = P / cos φ₂
Trong đó P là công suất tác dụng (kW), U là điện áp (V), f là tần số (Hz), Qc là công suất phản kháng cần bù (kVAR). Công cụ cho phép chọn hệ số dự phòng 1,0 đến 1,2 (mặc định 1,1) để có dung lượng tụ thiết kế.
Bảng tan φ theo cos φ
| cos φ | tan φ |
|---|---|
| 0,70 | 1,020 |
| 0,75 | 0,882 |
| 0,80 | 0,750 |
| 0,85 | 0,620 |
| 0,90 | 0,484 |
| 0,95 | 0,329 |
| 1,00 | 0 |
Hiệu hai giá trị tan φ nhân với P cho ra Qc. Ví dụ nâng từ 0,75 lên 0,95: (0,882 − 0,329) × P ≈ 0,553 × P.
Ví dụ: tải 100 kW, 380 V, 50 Hz
Nâng cos φ từ 0,75 lên 0,95: Qc = 100 × (0,882 − 0,329) ≈ 55,3 kVAR. Với hệ số dự phòng 1,1 được dung lượng thiết kế ≈ 60,9 kVAR, dòng tụ Ic ≈ 92,5 A và điện dung khoảng 1 341 μF mỗi pha (đấu sao). Công suất biểu kiến giảm từ 133,3 kVA xuống 105,3 kVA, tức giảm khoảng 28,1 kVA. Công cụ gợi ý contactor có dòng từ 1,5 × Ic trở lên, trong ví dụ này khoảng 138,7 A.
Lưu ý khi chọn tụ bù
- Hệ số công suất cần giữ từ 0,90 trở lên tại điểm đấu nối để tránh bị phạt theo quy định mua bán điện; nên đối chiếu quy định và hợp đồng hiện hành của điện lực.
- Bù tĩnh phù hợp phụ tải ổn định, bù tự động (APFC) phù hợp phụ tải biến động.
- Dùng tụ bù kèm cuộn kháng (detuned) khi độ méo sóng hài THD lớn hơn 5%, và với tải biến tần hoặc hàn.
- Contactor đóng cắt tụ phải là loại chuyên dụng cấp AC-6b.
- Tiêu chuẩn tham khảo: IEC 60831-1/2 (tụ shunt hạ áp), IEC 61921 (bộ tụ bù), TCVN 7447.
Tab Tụ / Cuộn kháng
Tụ bù cung cấp công suất phản kháng để nâng cos φ của tải có tính cảm (chậm pha). Cuộn kháng hấp thụ công suất phản kháng, dùng khi tải có tính dung (sớm pha). Bạn có thể nhập từ thông số tải (P, cos φ₁, cos φ₂) hoặc nhập trực tiếp Qc, chọn hệ thống 1 pha hoặc 3 pha và tần số, kết quả gồm điện dung hoặc điện cảm, dòng điện và biểu đồ vector.
Câu hỏi thường gặp
Công thức tính dung lượng tụ bù là gì?
Qc = P × (tan φ₁ − tan φ₂), trong đó P là công suất tác dụng, φ₁ là góc pha trước bù và φ₂ là góc pha mục tiêu. Ví dụ tải 100 kW nâng cos φ từ 0,75 lên 0,95 cần khoảng 55,3 kVAR.
Nên bù đến cos φ bao nhiêu?
Công cụ để mặc định mục tiêu 0,95. Cần giữ tối thiểu 0,90 tại điểm đấu nối để tránh bị phạt theo quy định mua bán điện, bạn nên kiểm tra quy định hiện hành của điện lực.
Khi nào cần dùng tụ bù có cuộn kháng (detuned)?
Khi độ méo sóng hài THD lớn hơn 5%, hoặc tải là biến tần, máy hàn, biến áp. Cuộn kháng giúp tránh cộng hưởng và bảo vệ tụ.
Contactor đóng cắt tụ bù cần loại nào?
Cần contactor chuyên dụng cấp AC-6b dành cho tụ. Công cụ gợi ý dòng định mức từ 1,5 lần dòng điện qua tụ trở lên.
Khác nhau giữa bù tĩnh và bù tự động APFC?
Bù tĩnh dùng cho phụ tải ổn định. Bù tự động APFC tự đóng cắt các bước tụ theo tải thay đổi, phù hợp nhà máy có phụ tải biến động.
Tụ bù và cuộn kháng khác nhau thế nào?
Tụ bù cung cấp công suất phản kháng để nâng cos φ của tải chậm pha. Cuộn kháng hấp thụ công suất phản kháng, dùng khi tải có tính dung.
Kết quả tính có thay thế thiết kế của kỹ sư không?
Không. Đây là công cụ tính nhanh để tham khảo. Thiết kế thực tế còn phải xét sóng hài, điều kiện lưới, bảo vệ và quy định của điện lực.