Thiết Bị Đo Công Suất Tiêu Thụ Điện ( W – V – A – VAR – Cosφ – Hz )

Thiết bị đo công suất tiêu thụ điện ngày càng được quan tâm từ việc giám sát công suất tủ điện điều khiển cho tới giám sát công suất tiêu thụ của một nhà xưởng. Để đo công suất điện ta dùng các dụng cụ đo công suất điện như đồng hồ đo công suất điện năng, máy đo công suất điện chuyên dụng. Tùy vào mục đích sử dụng mà chúng ta lựa chọn các thiết bị đo công suất tiêu thụ điện cho phù hợp.

Công suất điện được đo bằng đơn vị chức năng nào ?

Đơn vị Watt được xem là đơn vị chức năng đo công suất điện tiêu chuẩn trong mạng lưới hệ thống thống kê giám sát quốc tế. Watt được đặt theo tên của nhà ý tưởng ra động cơ hơi nước góp thêm phần đổi khác sự tăng trưởng của trái đất .
1 W = 1J / s tương ứng với năng lực tiêu thụ nguồn năng lượng của 1 Jun trên mỗi giây. Nói cách khác Watt là đơn vị chức năng tiêu thụ nguồn năng lượng .

Đơn vị đo công suất điện

Các đơn vị đo công suất điện bạn cần phải biết :

• Watt : W
• Kilowatt : KW
• Megawatt : MW

Chúng ta sẽ có : 1 MW = 1.000 KW = 1.000.000 W

Các loại công suất điện xoay chiều

• Công suất phản kháng Q ( kVAR )
• Công suất hiệu dụng P ( kW )
• Công suất biểu kiến S ( kVA )

kVA = kVAR + kW

Trong những loại công suất này thì tất cả chúng ta chỉ chăm sóc tới công suất hiệu dụng P. ( kW ). Đây là công suất tiêu thụ điện trong thực tiễn mà tất cả chúng ta dùng trong đời sống .
Tuy nhiên, công suất phản kháng Q. ( VAR ) lại là một thành phần không hề thiếu trong quy trình truyền tải và sử dụng. Nó được sinh ra từ những máy phát điện, nhiệt điện, thủy điện song song với công suất thực sử dụng. Chúng ta cần hiểu rằng công suất phản kháng là thành phần không có ít và càng thấp thì càng tốt .

Tác hại của công suất phản kháng

Công suất phản kháng không sinh ra Công nhưng lại làm tác động ảnh hưởng tới kinh tế tài chính lẫn kỹ thuật :

• Về kinh tế, người sử dụng điện phải trả thêm tiền cho công suất phản kháng
• Về kỹ thuật, công suất phản kháng gây sụt áp trên đường dây. Điều này gây tổn thất công suất tiêu thụ điện. Ngoài ra, sụt áp làm nguy cơ cháy các thiết bị điện bởi điện áp càng thấp thì dòng càng cao. Dòng điện cao sẽ làm hư hỏng các thiết bị tiêu thụ điện.

Tụ bù công suất phản kháng

Để nâng hiệu suất điện và giảm công suất phản kháng người ta tìm cách nâng cao thông số cosφ. Chúng đều được học công suất hiệu dụng P = U x I x cosφ
Cosφ càng lớn thì công suất hiệu dụng càng cao. Cosφ lớn nhất là 1 ( theo đo lường và thống kê ). Trên thực tiễn người ta tìm cách để nâng Cosφ gần nhất bằng 1 để tránh bị phạt Cosφ, những cơ sở sản xuất công nghiệp sẽ bị phạt Cosφ nếu để Cosφ thấp hơn định mức pháp luật. Tại Nước Ta thì Cosφ được cho phép 0,9 – lao lý theo thông tư 32 của Chính Phủ Việt Nam .
Khi thông số công suất thấp, điện lực và người sử dụng điện phải dùng dây dẫn điện có tiết diện lớn hơn, máy biến áp lớn hơn, những thiết bị đóng cắt cũng lớn hơn … do công suất phản kháng vượt mức lao lý. Nói đúng chuẩn hơn là tất cả chúng ta phải nuôi thêm một công suất dư thừa dù nó không có lợi gì .

Việc bù công suất phản kháng không chỉ thực hiện ngay tại trạm trung thế mà cũng phải được thực hiện ngay tại các trạm hạ thế. Thông thường các nhà máy sử dụng rất nhiều các tụ bù công suất phản kháng ngay trạm trung thế nhằm tăng Cosφ và giảm công suất phản kháng.

Thiết bị đo công suất tiêu thụ điện

Ngày nay, các thiết bị ngày càng tiên tiến, tối tân có thể tự tính công suất tiêu thụ điện một cách chính xác. Tất cả các thiết bị đo công suất tiêu thụ điện đều hoạt động dựa vào công thức tính công suất tiêu thụ điện mà chúng ta đã từng được học trên ghế nhà trường.

Trước tiên tất cả chúng ta cùng xem công thức tính công suất tiêu thụ điện. Sau đó, tất cả chúng ta sẽ khám phá về cách đo công suất tiêu thụ điện trên trong thực tiễn .

Công thức tính công suất tiêu thụ điện

Công thức tính công suất tiêu thụ điện là :

P= U x I x Cosφ

• P : Công suất sử dụng điện. Ký hiệu ( W )
• U : Điện áp giữa 2 đầu dòng điện xoay chiều ( V )
• I : cường độ dòng điện ( A )
• Cosφ : hệ số công suất

Tôi sẽ lấy 1 ví dụ cho những bạn dễ hiểu. Giả sử bạn sử dụng 1 cái TV có công suất 100W. Như vậy, trong 1 h sử dụng bạn sẽ sử dụng 100W tương tự 0,1 kWh .
Giả sử, P = 100W = 0,1 kW, điện áp 220V ac, Cosφ = 1. Khi đó :
P. = U x I x Cosφ

• I = P/ U = 100 / 220V = 0,45 Ampe ( A )

Điều này nói lên điều gì ? Công suất của những thiết bị trong nhà hoặc những motor trong xí nghiệp sản xuất là cố định và thắt chặt. Tuy nhiên, điện áp hoàn toàn có thể đổi khác do sụt áp hoặc do Cosφ thấp … Khi đó cường độ dòng điện sẽ tăng tương ứng, khi cường độ dòng điện vượt mức được cho phép của những thiết bị sử dụng điện sẽ làm cho :

• Dây dẫn điện nóng, cháy
• Thiết bị sử dụng điện bị cháy do dòng điện quá cao

Đây chính là nguyên do mà tất cả chúng ta phải chăm sóc đến thông số Cosφ. Hay nói đúng mực tất cả chúng ta phải chăm sóc đến việc theo dõi những chỉ số điện : dòng điện, điện áp, Cosφ, công suất tiêu thụ điện .

Cách đo công suất tiêu thụ điện

Cách đo công suất tiêu thụ điện trọn vẹn dựa vào công thức tính công suất tiêu thụ điện và không hề có sự độc lạ nào. Thiết bị đo cần phải có : dòng điện và điện áp trực tiếp thiết bị đo .

Bộ chuyển đổi công suất AC

Bộ chuyển đổi công suất AC Model Z203-2 của Seneca được dùng cho dòng điện AC 220V cho các tủ điện, nhà xưởng hoặc các tủ điện với mục đích giám sát dòng điện, điện áp, công suất, Cosφ và cả tần số của điện lưới.

Thông số kỹ thuật của Z203-2

• Hãng sản xuất : Seneca – Italy
• Model : Z203-2
• Nguồn cấp : 24Vdc
• Input điện áp : max 500Vac, tần số 35 …75Hz
• Input dòng : 5 Arms, max 15A
• Output 1 : 4-20mA, 0-10V, 0-5V, 0-20mA
• Output 2 : Digital Output cho bộ đếm xung, mỗi xung 200ms, I max = V/R = 50mA
• Output 3 : Modbus RTU RS 485. Nếu bạn dùng modbus RRU thì bạn có thể đọc tất cả các thông số liên quan tới dòng điện đi vào thiết bị
• Kiểu lắp đặt : DIN RAIL trên tủ điện
• Cài đặt bằng DIP Switch hoặc phần mềm easy setup ( free ) của hãng Seneca
• Cách ly chống nhiễu tại 3750Vac
• Đèn Led báo hiệu : nguồn cấp, ngõ ra TX, TX, báo lỗi
• Các tín hiệu ngõ ra sẽ được tùy chọn cho các thông số : dòng điện, điện áp, tần số, công suất hiệu dụng, công suất phản kháng, Cosφ

Cách đo công suất tiêu thụ điện của Z203-2 trọn vẹn như công thức thống kê giám sát công suất tiêu thụ điện năng cổ xưa. Bộ chuyển đổi công suất Z203-2 sẽ nhận điện áp lưới 220V-500 Vac và dòng điện 0-5 A trải qua biến dòng sơ cấp .
Đối với điện áp tất cả chúng ta hoàn toàn có thể lấy trực tiếp từ điện áp lưới. Tuy nhiên, dòng điện thì bộ chuyển đổi công suất AC chỉ hoàn toàn có thể nhận theo tiêu chuẩn 0-5 A. Trên thực tiễn, những thiết bị sử dụng điện có công suất lớn điều đó đồng nghĩa tương quan với dòng điện lớn. Lúc này, tất cả chúng ta phải đo dòng điện một cách gián tiếp bằng biến dòng hay còn gọi là CT dòng sơ cấp .
Biến dòng sơ cấp này sẽ có nhiều tỉ lệ khác nhau như : 75A, 100A, 150A, 200A, 300A, 500A, 1000A … Tất cả những biến dòng sơ cấp này thường dùng chuẩn 0-5 A. Tức là, biến dòng 100 / 5A thì sẽ có tỉ lệ chia là 100 ampe thành 5 ampe tương ứng giảm xuống 20 lần .
Tương tự, những mạng lưới hệ thống có dòng điện lớn hơn như 1000A, 2000A thì ngõ ra vẫn là 0-5 A tương ứng với dòng điện của CT dòng đó. Chuẩn ngõ ra 0-5 A được hầu hết những hãng dùng chung thành một tiêu chuẩn chung so với việc đo dòng điện .
Bộ chuyển đổi công suất AC Z203-2 nhận cùng lúc dòng điện và điện áp. Khi đó, Z203-2 đóng vai trò như một máy tính thu nhỏ được dùng để tính công suất tiêu thụ điện AC đi qua nó. Chính do đó mà bộ chuyển đổi công suất AC Z203-2 hoàn toàn có thể xuất ra toàn bộ những giá trị tương quan tới mạng lưới hệ thống điện đi qua nó .

Như vậy, đối với các tủ điện AC cần giám sát công suất điện năng hoặc bạn cần một thiết bị để giám sát Cosφ chính xác để tránh bị phạt thì thiết bị đo công suất tiêu thụ điện Z203-2 là một thiết bị nhỏ gọn, đơn giản, dễ dùng đáp ứng được tất cả các yêu cầu liên quan tới hệ thống điện AC.

Thiết bị đo công suất tiêu thụ điện 3 pha

Việc sử dụng Z203-2 đóng vai trò là một thiết bị quy đổi công suất điện và truyền tín hiệu được về PLC trải qua 4-20 mA, 0-10 V hoặc Modbus RTU. Thiết bị đo công suất tiêu thụ điện 3 pha gắn tủ điện S711EROG được xem là một thiết bị tiên tiến và phát triển hiển thị rất đầy đủ những giá trị : dòng điện, điện áp, công suất hiệu dụng, công suất phản kháng và công suất biểu kiến, Cosφ, tần số … của từng pha cũng như tổng 3 pha .

Thông số kỹ thuật của S711EROG

• Hãng sản xuất : Seneca – Italy
• Model : S711EROG
• Nguồn cấp : 220Vac
• Input điện áp : max 500Vac, tần số 35 …75Hz
• Input dòng : 500, 4000, 20.000 Ampe
• Output 1 : 4-20mA, 0-10V, 0-5V, 0-20mA
• Output 2 : Digital Output cho bộ đếm xung, mỗi xung 200ms, I max = V/R = 50mA
• Output 3 : Modbus RTU RS 485. Nếu bạn dùng modbus RTU thì bạn có thể đọc tất cả các thông số liên quan tới dòng điện đi vào thiết bị
• Output 4 : Modbus TCP – IP thông qua cổng RJ45 kết nối qua Ethernet.
• Kiểu lắp đặt : mặt tủ điện
• Cài đặt bằng phím trên thiết bị hoặc phần mềm của hãng
• Các tín hiệu ngõ ra sẽ được tùy chọn cho các thông số : dòng điện, điện áp, tần số, công suất hiệu dụng, công suất phản kháng, Cosφ của từng pha và 3 pha.

Thiết bị đo công suất tiêu thụ điện 3 pha Seneca S711 Series có nhiều phiên bản. Trong đó, có phiên bản S711EROG đi kèm 3 dây cảm ứng dòng điện Rogowski coil tích hợp hoàn toàn có thể đo dòng điện lên tới 20.000 ampe .
S711EROG có 3 tùy chọn 500A, 4000A, 20.000 A bên trong phần setup. Nếu bạn không muốn tìm hiểu và khám phá thì S711EROG vẫn đọc được nhỏ nhất tới 1A mà không cần lo ngại về sai số bởi sai số của toàn thang đo là 0,4 % .
Một trong những ưu điểm lớn nhất của thiết bị đo công suất tiêu thụ điện S711EROG đó chính là bạn không cần phải tắt nguồn điện lưới để lắp ráp. Dây biến dòng Rogowski coil hoàn toàn có thể tháo rời thuận tiện để lắp vào những busbar trực tiếp mà không sợ bị điện giật .

Chính vì dễ lắp ráp, không cần tắt nguồn điện lưới mà vẫn hoàn toàn có thể đo dùng S711EROG để đo công suất điện năng nên nó còn được dùng để TEST công suất tiêu thụ điện di động cho những máy móc, nhà xưởng khác nhau trong một thời gian nhất định nào đó .
Seneca S711EROG là một thiết bị đo công suất tiêu thụ điện hoàn hảo nhất với việc đo đúng chuẩn, đo được dòng điện lớn, có màn hình hiển thị hiển thị 3 pha và truyền tín hiệu về TT trải qua tín hiệu : 4-20 mA, modbus RTU, Ethernet … với nhiều phiên bản khác nhau .

Trong bài viết này mình chia sẻ hai thiết bị đo công suất tiêu thụ điện Z203-2 và S711EROG với tương ứng với điện áp 1 pha và 3 pha. Tất nhiên, bạn có thể dùng Z203-2 với các chức năng khác đơn giản để giám sát Cosφ, dòng điện, điện áp. Trong khi đó, S711EROG là một phiên bản hoàn chỉnh có thể dùng cho nhiều trường hợp khác nhau từ 1 pha cho tới 3 pha cũng như có màn hình tích hợp.
S711EROG cũng có nhiều phương thức truyền tín hiệu khác nhau : Analog 4-20mA, 0-10V, Modbus RTU, Modbus TCP-IP ( ethernet ). Chính vì điều này mà S711EROG có giá thành cao hơn Z203-2 khá nhiều. Tất nhiên, tùy vào mục đích sử dụng mà chúng ta sẽ chọn thiết bị nào cho phù hợp.

Nếu những bạn có vướng mắc hoặc tìm hiểu và khám phá về thiết bị đo công suất tiêu thụ điện, đừng ngần ngại hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn .
Chúc những bạn thành công xuất sắc !

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Mobi : 0937.27.55.66

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn

Source: https://suachuatulanh.edu.vn
Category : Tư Vấn Hỗ Trợ