Hệ số công suất (Power Factor - PF) là một chỉ số để đo đạc hiệu suất sử dụng công suất trong các mạch điện. Công thức để tính hệ số công suất là tỉ lệ của công suất thực tế (P) và công suất biểu kiến (S). Để nắm chắc kiến thức về mạch điện xoay chiều, mời các bạn tham khảo bài viết Cách tính hệ số công suất của mạch điện xoay chiều dưới đây.
Mục lục bài viết
1. Cách tính hệ số công suất của mạch điện xoay chiều:
Hệ số công suất (Power Factor – PF) là một chỉ số để đo đạc hiệu suất sử dụng công suất trong các mạch điện. Công thức để tính hệ số công suất là tỉ lệ của công suất thực tế (P) và công suất biểu kiến (S).
Công thức chung để tính hệ số công suất là: PF = P / S
Trong đó:
– P là công suất thực tế (đơn vị: Watt)
– S là công suất biểu kiến (đơn vị: VA)
Để tính hệ số công suất, ta cần biết giá trị công suất thực tế và công suất biểu kiến. Công suất thực tế (P) thường được tính bằng công thức: P = U x I x cosφ
Trong đó:
– U là điện áp (đơn vị: Volt)
– I là dòng điện (đơn vị: Ampere)
– cosφ là cosin của góc độ trễ giữa điện áp (U) và dòng điện (I)
Công suất biểu kiến (S) có thể được tính bằng công thức: S = U x I
Sau khi tính được giá trị công suất thực tế (P) và công suất biểu kiến (S), ta có thể tính hệ số công suất (PF) bằng cách chia công suất thực tế (P) cho công suất biểu kiến (S).
Công thức tính hệ số công suất của mạch điện xoay chiều là: Cosφ = P/S
Trong đó:
Cosφ là hệ số công suất
P là công suất thực tế của mạch (đơn vị Watt)
S là công suất biểu kiến của mạch (đơn vị VA)
Bước 1: Tính công suất thực tế P của mạch. Công suất thực tế P được tính bằng tích của điện áp U (đơn vị Volt), dòng điện I (đơn vị Ampere) và hệ số công suất Cosφ. Công thức tính hiệu suất là: P = U * I * Cosφ.
Bước 2: Tính công suất biểu kiến S của mạch. Công suất biểu kiến S được tính bằng tích của điện áp U và dòng điện I. Công thức tính công suất biểu kiến là: S = U * I.
Bước 3: Tính hệ số công suất Cosφ. Hệ số công suất Cosφ được tính bằng cách chia công suất thực tế P cho công suất biểu kiến S. Công thức tính hệ số công suất là: Cosφ = P / S.
Với các giá trị đầu vào của điện áp U, dòng điện I và các thông số mạch, bạn có thể áp dụng công thức trên để tính toán hệ số công suất của mạch điện xoay chiều.
2. Hệ số công suất là gì và vai trò của nó trong mạch điện xoay chiều?
Hệ số công suất (Cosφ) là một tham số quan trọng trong mạch điện xoay chiều, nó đo lường mức độ hiệu suất của một hệ thống điện. Hệ số công suất cho biết khả năng chuyển đổi năng lượng điện thành công suất hữu ích sử dụng trong các thiết bị điện. Đối với các mạch điện xoay chiều, hệ số công suất được tính dựa trên mối quan hệ giữa công suất biểu kiến (S), công suất thực (P) và công suất vô công (Q).
Hệ số công suất cho biết mức độ tương quan giữa công suất thực và công suất biểu kiến trong mạch điện. Nếu hệ số công suất gần bằng 1, tức là công suất thực gần bằng công suất biểu kiến, mạch điện hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Ngược lại, nếu hệ số công suất nhỏ hơn 1, tức là có sự lãng phí năng lượng trong hệ thống.
Vai trò của hệ số công suất là:
– Đo lường hiệu quả vận hành của các thiết bị điện: Hệ số công suất cho biết khả năng chuyển đổi năng lượng điện thành công suất hữu ích. Nó giúp đánh giá xem các thiết bị điện hoạt động hiệu quả hay không, từ đó đề xuất các biện pháp cải thiện và tiết kiệm năng lượng.
– Giảm lãng phí năng lượng: Nếu hệ số công suất thấp, mạch điện sẽ có hiện tượng mất công suất vô công, gây lãng phí năng lượng. Để giảm lãng phí năng lượng, cần tăng hệ số công suất bằng cách cải thiện công suất thực hoặc giảm công suất vô công.
– Tương thích với hệ thống điện: Các mạch điện xoay chiều có hệ số công suất gần 1 thì sẽ tương thích và tận dụng tối đa hiệu năng của hệ thống điện chung.
Vì vậy, để đảm bảo hiệu suất hoạt động và tiết kiệm năng lượng, cần quan tâm và tối ưu hóa hệ số công suất trong mạch điện xoay chiều.
3. Bài tập vận dụng có đáp án:
Bài 1: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng không đổi vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh, Tần số của mạch có giá trị thay đổi được, Khi f = f1 = f2 = 50Hz thì hệ số công suất của mạch đạt được cực đại. Khi f = f2 = 100 Hz thì hệ số công suất của mạch bằng 0,5. khi f=f3 = 150Hz, hệ công suất của mạch xấp xỉ bằng:
a. 0,3
b. 0,5
c. 0,4
d. 0,2
Đáp án: Chọn A. 0,3
Bài 2: Khi có một dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây có điện trở thuẩn 50
thì hệ số công cuất của cuộn dây bằng 0,8. Cảm kháng của cuộn dây đó bằng
A. 40
B. 90
C. 37,5
D. 70
Đáp án: Chọn C. 37,5. Gợi ý: áp dụng công thức tính hệ số công suất
Bài 3: Điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 200 V vào đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần mắc nối tiếp với điện trở thuần. Biết điện áp hiệu dụng ở hai đầu điện trở là 100V. Hệ số công suất của đoạn mạch bằng
A. 0,8
B. 0,7
C. 1
D. 0,5
Đáp án: Chọn D. 0,5
Bài 4: một đoạn mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với tụ điện, Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tự điện bằng một nửa điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch, Hệ số công suất của đoạn mạch bằng
A. 0.87
B. 0,92
C. 0,5
D. 0,71
Đáp án: Chọn D. 0,71
Bài 5: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, cuộn dây cảm thuần L và tụ điện C mắc nối tiếp. Biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu các phân tử theo thứ tự trên lần lượt là 40V, 80V, 50V. Hệ số công suất của đoạn mạch
A. 0,8
B. 0,6
C. 0,2
D. 0,7
Đáp án: Chọn A. 0,8
Bài 6: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 50V vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở thuần 10 và cuộn cảm thuần. Biết điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộc cảm thuần là 30V. Công suất tiêu thụ trong đoạn mạch bằng:
A. 130 W
B. 359 W
C. 200 W
D. 160 W
Đáp án: Chọn D. 160W
Bài 7: Một đoạn mạch điện gồm một điện trở thuần mắc nối tiếp với một tụ điện. Điện áp xoay chiều đặt vào hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng 150V, tần số 100Hz. Dòng điện chạy trong mạch có giá trị hiệu dụng 1A. Công suất tiêu thụ trong đoạn mạch là 120W. Điện dung của tụ điện là:
A. 17,68
B. 37,35
C. 74,6
D, 32,5
Đáp án: A. 17,68
Bài 8: Điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120 V vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây không cảm thuần và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Hệ số công suất của đoạn mạch là 0,8. Hệ số công suất của cuộn dây là 0,6. Điện áp dụng hiệu dụng hai đầu cuộn dây bằng
A. 80 V
B. 160 V
C. 60 V
D. 240 V
Đáp án: Chọn B. 160V
Bài 9: Đoạn mạch xoay chiều gồm điện trở Ro mắc nối tiếp với một hộp kín X. Khi đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U thì điện áp hiệu dung hai đầu Ro và hộp X lần lượt là 0,8U và 0,5U. Hệ số công suất của mạch chính bằng
A. 0,87
B. 0,7
C. 0,6
D. 0,1
Đáp án: Chọn A. 0,87. Không mất tính tổng quát, giả sử đoạn mạch X có tính cảm kháng
Bài 10: Một cuộn dây không thuần cảm. Nếu mặc cuộn dây vào điện áp không đổi 20 V thì cường độ dòng điện qua cuộn dây là 3A, còn nếu mắc điện vào điện áp xoay chiều 40V – 50Hz thì cường độ dòng điện hiệu dụng qua cuộn dây bằng 3,6 A. Hệ số công suất của cuộn dây là:
A. 0,6
B. 0.4
C. 0,5
D. 0,8
Đáp án: Chọn A. 0,6
Bài 11: Mắc điện trở thuần vào nguồn điện không đổi U = 12V thì cường độ dòng điện qua điện trở là 1,2 A. Nếu cho dòng điện xoay chiều chạy quay điện trở đó trong 30 phút thì nhiệt lượng toả ra là 900kJ, giá trị cực đại của dòng điện xoay chiều đó là:
A. 0,2 A
B. 10 A
C. 0,32 A
D. 7,7 A
Đáp án; Chọn B.10 A
Bài 12: Trên đoạn mạch xoay chiều không phân nhánh có 4 điểm theo thứ tự A, M, N và B. Giữa hai điểm a và M chỉ có điện trở thuần, giữa điểm M và N chỉ có cuộn dây, giữa 2 điểm N và B chỉ có tụ điện, Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp 175V – 50 Hz thì điện áp hiệu dụng trên đoạn AM là 25V, trên đoạn MN là 25V và trên đoạn NB là 175V. Tỉ lệ hệ số công suất của cuộn dây và hệ số công suất của mạch bằng
A. 7/25
B. 5/27
C. 24/7
D. 24/25
Bài 13: Điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R= 20 mắc nối tiếp với cuộn dây. Điện áp dụng trên hai đầu cuộn dây là 90V, dòng điện trong mạch lệch pha pi/4 so với điện áp hai đầu đoạn mạch và lệch pha pi/3 so với điện áp hai đầu cuộn dây. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là
a. 200 W
b. 128,4 W
c. 400 W
d. 346 W
Đáp án: B. 128,4 W
THAM KHẢO THÊM:
