Bộ Chuyển Đổi Công Suất Điện

Bộ chuyển đổi công suất điện được sử dụng như một đồng hồ đo công suất điện năng, đồng thời tích hợp thêm chức năng truyền tín hiệu về trung để giám sát, điều khiển hoặc cảnh báo. Điểm khác biệt của các bộ chuyển đổi tín hiệu thường là không có hiển thị trên thiết bị mà tích hợp nhiều chức năng khác liên quan tới độ chính xác, chống nhiễu, nhiều loại tín hiệu ngõ ra, cách lắp đặt đơn giản, dễ sử dụng …

Như vậy, công suất điện sẽ được tính như thế nào nếu không dùng đồng hồ đo công suất mà chỉ dùng bộ chuyển đổi tín hiệu. Liệu rằng bộ chuyển đổi tín hiệu có thay thế được các đồng hồ đo công suất truyền thống đang sử dụng hay không. Tất cả sẽ có trong bài viết này. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.

Bộ chuyển đổi công suất điện

Bộ chuyển đổi công suất điên AC được dùng chuyên dụng cho điện xoay chiều. Thiết bị có thể tự tính toán công suất điện năng một cách chính xác khi chúng ta cấp nguồn và dòng điện vào thiết bị chuyển đổi. Ngoài ra, dựa vào sự tính toán công suất điện năng tiêu thụ điện chúng ta còn có thể theo dõi được cosp, dòng điện, điện áp, tần số và cả công suất hao phí.

Khi nào dùng bộ chuyển đổi công suất điện

Một đồng hồ đo công suất điện năng 1 pha hoặc 3 pha sẽ có hai chức năng : hiển thị và truyền tín hiệu về trung tâm. Đối với đồng hồ đo công suất điện năng chúng ta thường chỉ dùng chức năng hiển thị tại chỗ nhiều hơn. Để truyền tín hiệu về trung tâm, chúng ta thường tốn nhiều chi phí hơn với các chuẩn truyền thông modbus RTU, Ethernet.

Bộ chuyển đổi công suất điện được sinh ra chỉ để truyền tín hiệu về trung tâm khi đo công suất điện năng. Bộ chuyển đổi sẽ không có hiển thị, cũng như không có cài đặt gì nhiều mà chủ yếu là đấu dây cho đúng theo bản vẽ kỹ thuật của nhà sản xuất.

Như vậy, các bộ chuyển đổi công suất điện chỉ có nhiệm vụ duy nhất là chuyển đổi giá trị công suất điện năng thành tín hiệu analog 4-20mA, 0-10V, Modbus RTU – TCP – IP về trung tâm để giám sát.

Công suất điện cho biết điều gì ?

Công suất điện là một đại lượng hiển thị cho chúng ta biết lượng điện tiêu thụ của một thiết bị, một hộ gia đình hay một nhà xưởng là bao nhiêu. Dựa vào công suất tiêu thụ điện trên các thiết bị đo công suất như đồng hồ điện, đồng hồ đo công suất điện năng, bộ chuyển đổi công suất điện chúng ta biết được chi phí điện tiêu thụ hàng tháng của khu vực đang giám sát.

Tính công suất điện

Công suất điện được tính theo công thức

P = U x I x Cosp

Trong đó :

• U : điện áp của lưới đơn vị là Voltage ( V )
• I : cường độ dòng điện đơn vị là Ampe ( A )
• Cosp : hệ số công suất

Với công thức tính công suất điện P = U x I x Cosp chúng ta có thể tính toán bằng thủ công để biết được công suất sử dụng của các thiết bị điện. Các thiết bị đo công suất điện năng cũng dùng công thức này để tính toán ra công suất tiêu thụ.

Đơn vị đo công suất điện

Đơn vị đo công suất điện là Watt viết tắt là ( W ). Có lẽ chúng ta ai cũng biết hết. Tuy nhiên, có một điều ít ai biết tới đó chính là còn 2 đơn vị đo công suất khác luôn đi chung với ( W ). Đó chính là : công suất phản kháng VAR và công suất biểu kiến VA.

Dể hiểu hơn thì chúng ta có thể hiểu đơn giản rằng :

Công suất biểu kiến ( S ) = công suất sử dụng ( P ) + công suất hao phí (Q )

• Công suất sử dụng : công suất chúng ta sử dụng và trả tiền cho điện lực. đơn vị là ( đơn vị W )
• Công suất hao phí : công suất tổn thất sinh qua trong quá trình tạo ra điện ( đơn vị VAR )
• Công suất biểu kiến : bằng hai loại công suất này cộng lại với nhau ( đơn vị là VA ). Nhưng trên tính toán thì

S = P + IQ hay S = √(P² + Q²)

Khi chúng ta biết được các đơn vị công suất điện. Điều đó không chỉ giúp tránh nhầm lẫn trong việc thanh toán tiền điện cho điện lực mà còn bị tránh phạt cosφ do thiếu thông tin.

Công suất của nguồn điện được xác định bằng gì?

Một câu hỏi khá nhiều bạn mớ tìm hiểu về cách tính công suất tiêu thụ điện năng là công suất của nguồn điện được xác định bằng gì?

Nếu như chúng ta hiểu bản chất của dòng điện và xem công thức tính công suất điện thì ít nhiều cũng suy đoán được là cần phải có một thiết bị đo dòng và một đo điện áp thì mới có thể tính được công suất điện năng.

Câu hỏi được đặt ra là dụng cụ nào để đo dòng điện còn để đo điện áp người ta dùng cái gì? Thật ra, câu hỏi này chỉ dành cho người không phải chuyên ngành điện. Bởi, đo dòng điện hay điện áp đều có các thiết bị đo chuyên dụng như đồng hồ đo cầm tay, cảm biến dòng điện, đồng hồ đo dòng điện – điện áp – công suất tích hợp.

Trong bài viết này mình chỉ đề cập đến các bộ chuyển đổi công suất điện dựa trên nguyên tắc dòng điện và điện áp để các bạn hiểu rõ hơn tại sao chúng ta cần phải có hai đại lượng này đưa vào các bộ chuyển đổi công suất điện.

Bộ chuyển đổi công suất Z203-2 dành cho 1 pha

Bộ chuyển đổi công suất điện Z203-2 được xem là một thiết bị có thể chuyển đổi tín hiệu dòng điện, điện áp thành công suất một cách đơn giản. Bên trong Z203-2 tích hợp các công thức để tính ra công suất hiệu dụng ( W ) và công suất phản kháng ( VAR ).

Việc của chúng ta khi dùng Z203-2 đó chính là đấu đúng dây tín hiệu đầu vào và đầu ra. Bộ chuyển đổi công suất Z203-2 đo được các giá trị liên quan tới hệ thống điện như :

• Dòng điện
• Điện áp
• Cosφ
• Tần số
• Công suất hiệu dụng – công suất thực sử dụng ( W )
• Công suất phản kháng – công suất hao phí ( VAR )

Chúng ta có thể tùy chọn các thông số này tương ứng với tín hiệu ngõ ra 4-20mA, 0-10V, 0-20mA, 0-5A bằng cách cài đặt bằng DIP Switch. Ngoài ra, ngay trên Z203-2 còn có 1 Digital Output để xuất ra tín hiệu xung được dùng để đếm công suất tiêu thụ điện năng. Nếu bạn dùng PLC thì chỉ cần lấy 1 couter để đọc tín hiệu xung này và cộng lại để tính ra công suất điện năng.

Bộ chuyển đổi tín hiệu Z203-2 còn có một phương thức truyền thông khác chính là truyền thông qua Modbus RTU. Với việc xuất ra tín hiệu dạng Modbus chúng ta dễ dàng đọc được tất cả các thông số : dòng điện, điện áp, công suất tiêu thụ, công suất phản kháng, tần số, Cosφ ngay trên các thanh ghi của Z203-2.

Đối với bộ chuyển đổi công suất điện năng Z203-2 chúng ta chỉ dùng được cho 1 pha. Nếu muốn đo công suất trên điện áp 3 pha thì chúng ta phải chọn thiết bị khác. Tượng tự như Z203-2 thì chúng ta có một dòng khác là R203 có thể dùng được cho 1 pha và cả 3 pha.

Bộ chuyển đổi công suất R203 – 3 pha

Bộ chuyển đổi công suất R203 được thiết kế dành riêng cho các tủ điện 1 pha – 3 pha truyền về trung tâm bằng đường truyền ethernet. Thiết bị sẽ không có hiển thị tại chỗ mà chỉ thu thập các dữ liệu liên tới điện : điện áp, dòng điện, các loại công suất, cosp, tần số của 1 pha và cả 3 pha.

Bộ chuyển đổi công suất R203 được trang bị truyền thông Modbus RTU, modbus TCP-IP cho phép kết nối nhiều thiết bị đo công suất lại với nhau. Có thể nói R203 là một trong những phiên bản đa chức năng nhất khi mà tích hợp nhiều loại tín hiệu đầu vào cũng như tín hiệu ngõ ra mà không cần phải tùy chọn riêng biệt.

Tín hiệu đầu vào :

• Dòng điện : Loại biến dòng CT 1-5A full scales hoặc biến dòng Rogowski, mV từ các loại CT khác
• Rogowski của Seneca : 100mV / 1000A @ 50Hz hoặc 120mV / 1000A @ 60Hz và tùy chọn lên tới 20.000A
• Điện áp : max 600Vac, tần số 45-65Hz
• Digital Input : 12-24Vdc

Tín hiệu ngõ ra :

• Analog : 4-20A, 0-10V cho bất kỳ 1 thông số điện tùy chọn
• Digital : được dùng để xuất xung cho tín hiệu ngõ ra của công suất

Truyền thông :

• 2 cổng RJ45 cho Modbus TCP/IP – Ethernet tốc độ cao 100Mbps
• 1 cổng RS485 cho Modbus RTU Salve – kết nối max 128 thiết bị

Giám sát các thông số điện :

• Điện áp : VL1-L2, VL2-L3, VL3-L1, VL1-N, VL2-N, VL3-N
• Dòng điện : IL1, IL2, IL3, IN
• Công suất sử dụng ( P ): P1, P2, P3, Ptot
• Công suất hao phí ( Q ) : Q1, Q2, Q3 e Qtot
• Công suất biểu kiến ( S ) : S1, S2, S3 e Stot
• Cosp : PF1, PF2, PF3 e Pftot
• Tần số : F1, F2, F3
• Dòng điện – điện áp : Delta VIL1, VIL2, VIL3
• Sự chênh lệch 2 pha : Delta VL1-L2, VL2-L3, VL3-L1
• Sự chênh lệch áp giữa từng pha với mass : THD % VL1-N, VL2-N, VL3-N
• Sự chênh lệch dòng của từng pha : THD % IL1, IL2, IL3

Giá trị trung bình :

• Dòng điện : IL1, IL2, IL3, IL1 MIN, IL1 MAX, IL2 MIN, IL2 MAX, IL3 MIN, IL3 MAX
• Điện áp : VL1-N, VL2-N, VL3-N, VL1-N MIN, VL1-N MAX, VL2-N MIN, VL2-N MAX, VL3-N MIN, VL3-N MAX
• Công suất tiêu thụ điện : P1, P2, P3, P1 MIN, P1 MAX, P2 MIN, P2 MAX, P3 MIN, P3 MAX, Ptot
• Công suất tiêu hao : Q1, Q2, Q3, Q1 MIN, Q1 MAX, Q2 MIN, Q2 MAX, Q3 MIN, Q3 MAX, Qtot
• Công tuất biểu kiến : S1, S2, S3, S1 MIN, S1 MAX, S2 MIN, S2 MAX, S3 MIN, S3 MAX, Stot
• Cosp : PF1, PF2, PF3, PF1 MINIMO, PF1 MASSIMO, PF2 MINIMO, PF2 MASSIMO, PF3 MINIMO, PF3 MASSIMO, PFtot

Giá trị truyệt đối – Min – Max :

• Điện ápVL1-N MIN, VL1-N MAX, VL2-N MIN, VL2-N MAX, VL3-N MIN, VL3-N MAX
• Dòng điện : IL1 MIN, IL1 MAX, IL2 MIN, IL2 MAX, IL3 MIN, IL3 MAX
• Công suất tiêu thụ điện : P1 MIN, P1 MAX, P2 MIN, P2 MAX, P3 MIN, P3 MAX, Ptot
• Công suất tiêu hao : Q1 MIN, Q1 MAX, Q2 MIN, Q2 MAX, Q3 MIN, Q3 MAX, Qtot
• Công tuất biểu kiến : S1 MIN, S1 MAX, S2 MIN, S2 MAX, S3 MIN, S3 MAX, Stot
• Cosp : PF1 MIN, PF1 MAX, PF2 MIN, PF2 MAX, PF3 MINIMO, PF3 MAX, PFtot

Bộ đếm ACTIVE ENERGY [Wh] :

• IMPORTED ACTIVE ENERGY L1 (+) Q1/Q4
• IMPORTED ACTIVE ENERGY L2 (+) Q1/Q4
• IMPORTED ACTIVE ENERGY L3 (+) Q1/Q4
• EXPORTED ACTIVE ENERGY L1 (-) Q2/Q3
• EXPORTED ACTIVE ENERGY L2 (-) Q2/Q3
• EXPORTED ACTIVE ENERGY L3 (-) Q2/Q3
• IMPORTED ACTIVE ENERGY TOT (+) Q1/Q4
• EXPORTED ACTIVE ENERGY TOT (-) Q2/Q3
• TOTAL ACTIVE ENERGY BALANCE (+-)

Bộ đếm REACTIVE ENERGY [VARh]

• IMPORTED IDLE ENERGY L1 (+) Q1/Q2\
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L2 (+) Q1/Q2
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L3 (+) Q1/Q2
• EXPORTED REACTIVE ENERGY L1 (-) Q3/Q4
• EXPORTED REACTIVE ENERGY L2 (-) Q3/Q4
• EXPORTED REACTIVE ENERGY L3 (-) Q3/Q4
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L1 (+) Q1
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L2 (+) Q1
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L3 (+) Q1
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L1 (-) Q2
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L2 (-) Q2
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L3 (-) Q2
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L1 (+) Q3
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L2 (+) Q3
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L3 (+) Q3
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L1 (-) Q4
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L2 (-) Q4
• IMPORTED REACTIVE ENERGY L3 (-) Q4
• IMPORTED REACTIVE ENERGY TOT (+) Q1/Q2
• EXPORTED REACTIVE ENERGY TOT (-) Q3/Q4
• TOTAL REACTIVE ENERGY BALANCE (+-)
• TOTAL APPARENT ENERGY BALANCE (+-)

Bộ chuyển đổi công suất điện R203 hoạt động như một logger lưu trữ các thông số điện năng đi qua nó. Đồng thời R203 còn tính toán ra tất cả các loại công suất cũng như tính toán đòng điện – điện áp – cosp min – max – trung bình.

Nếu bạn không muốn sử dụng các công thức tính toán các giá trị đo lường điện năng mà chỉ muốn lấy các thông số đã xử lý từ bộ chuyển đổi công suất điện thì R203 là một thiết bị hoàn hảo có thể dùng cho rất nhiều điều kiện khác nhau trong nhà máy.

Bộ chuyển đổi công suất AC/DC T203PM600-MU

Bộ chuyển đổi công suất AC T203PM600-MU là một phiên bản mới nhất của Seneca khi mà biến dòng đo trực tiếp tích hợp luôn các chức năng tính toán ra công suất điện năng ngay trên biến dòng. Đây có lẽ là cách đo công suất nhỏ gọn, đơn giản nhất & dẽ sử dụng nhất có trên thị trường.

T203 Series sẽ có 3 phiên bản : T203PM100-MU, T203PM300-MU, T203PM600-MU tương ứng với dòng điện 100A, 300A, 600A AC và max 1000A DC.

Thông số kỹ thuật T203 series:

• Nguồn cấp : 24Vdc
• Input Dòng: 0-100A, 0-300A, 0-600A tương ứng T203PM100-MU, T203PM300-MU, T203PM600-MU
• Input Áp : 290Vac / 0-1000Vdc
• Analog output : 0-10V
• Digital output : 1 x 0-Vcc max 50mA
• Sai số : 1% full scales
• Thời gian đáp ứng : 500ms
• Truyền thông : Modbus RTU RS485

Bộ chuyển đổi công suất T203 làm được gì?

T203 đo các loại V, A, W, VAR, VA, Hz, PF, THD. Trong đó đáng chú ý nhất chính là có thể đo được luôn cả cosp, tần số của hệ thống điện bên cạnh giám sát các chỉ số : dòng điện, điện áp, công suất.

Với tín hiệu ngõ ra 0-10V chúng ta có thể lấy bất kỳ thông số điện mà T203 đo được. Vd như 0-290Vac tương ứng 0-10V hay 0-600A tương ứng 0-10V. Để đọc được tất cả các thông số củ T203 một cách chính xác, chi tiết thì cách duy nhất chính là đọc qua Modbus RTU RS485.

Ưu điểm của bộ chuyển đổi công suất điện T203 Series

• Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt ngay cả trong tủ điện
• Tính công suất ngay cả trên thiết bị đo dòng điện mà không cần qua các thiết bị khác
• Đo được dòng AC và DC max 600A AC và 1000A DC
• Giám sát được tần số, cosp
• Vừa có tín hiệu ngõ ra 0-10V vừa có Modbus RTU RS485 cho đọc tất cả các thông số
• Thay thế nhanh cho tất cả các đồng hồ đo công suất điện năng truyền thống

Như vậy, T203 Series là một thiết bị nhỏ gọn đo trực tiếp công suất điện năng mà không cần thêm biến dòng khác. Bản thân T203 được thiết kế là một biến dòng & được nâng cấp lên thành một bộ chuyển công suất điện năng nhỏ gọn nhưng có độ chính xác cao so với việc sử dụng nhiều thiết bị riêng lẽ.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Mobi : 097879.5566

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn