Tụ bù là gì? Chi tiết về cấu tạo, cách phân loại và lắp đặt hiệu quả

Hệ số công suất phản kháng chính là cos phi, để có thể tiết kiệm chi phí tiền điện và nâng cao hiệu suất sử dụng điện, giá trị cos phi càng cao càng tốt. Do đó, cần đến sự hiện diện của tụ bù. Chúng có thể khiến doanh nghiệp của bạn tiết kiệm được 30% chi phí điện hàng tháng. Bên cạnh đó, còn giúp chống sụt áp, bảo vệ hệ thống máy móc và giảm chi phí bảo trì thiết bị. Vậy tụ bù là gì? Cấu tạo, đặc điểm sản phẩm này như thế nào mà lại có hiệu quả tuyệt vời đến như vậy?

Khái niệm tụ bù là gì?

Tụ bù là một thiết bị điện có vai trò chính nhằm tăng giá trị của hệ số cos phi. Điều này giúp nâng cao hiệu suất sử dụng điện.

Sản phẩm này gồm 2 vật dẫn đặt gần nhau và cách bởi điện môi. Chúng giúp tích trữ điện năng và phóng giải điện năng. 

Hiện nay, tụ bù thường được sử dụng để lắp đặt bù đắp công suất phản kháng. Cách thiết lập này giúp lưới điện hoạt động tốt nhất. Khi có tụ bù, năng lượng điện có thể được tiêu thụ giảm xuống 20 – 30%. Các bộ phận quan trọng của tụ bù gồm có bộ điều khiển, công tắc và cuộn kháng. Ngoài ra, còn có sự hiện diện của màn hình hiển thị, hế thống bù hoạt động ổn định. 

Đặc điểm cấu tạo tụ bù như thế nào?

Kim loại hoặc nhựa là nguyên liệu phổ biến để sản xuất vỏ của tụ bù. Về cấu tạo, tụ bù có 2 bản cực chính. Chúng được đưa lên trên với chất liệu nhôm được nối kín vào bên trong. Phía bên ngoài chất liệu là loại giấy ngâm dầu với khả năng cách điện đặc biệt.

Phân loại tụ bù như thế nào?

Để phân loại tụ bù, bạn cần có những căn cứ và tiêu chuẩn nhất định. Trong đó, phân loại dựa vào điện áp, cấu tạo là 2 căn cứ quan trọng nhất.

Phân loại tụ bù dựa vào điện áp

Dựa vào điện áp, tụ bù điện được phân thành loại 1 pha và tụ bù điện loại 3 pha:

• Tụ bù điện loại 1 pha: Điện áp 230V-250V thường được dùng trong các gia đình hoặc cơ sở kinh doanh tiêu thụ ít điện năng.
• Tụ bù điện loại 3 pha: Sử dụng được cho nhiều loại điện áp khác nhau. Trong đó, phổ biến nhất là loại 415V và 440V. Chúng được lắp đặt trong các hệ thống điện áp tương đối ổn định. Đặc biệt được ứng dụng trong hệ thống điện lưới của những công trình lớn như cao ốc, bệnh viện hoặc chung cư…

Dựa vào cấu tạo của tụ bù:

• Tụ bù điện loại khô: Tụ bù có hình tròn dài, khá nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt. Chúng thường được lắp đặt và sử dụng cho các hệ thống với đặc điểm công suất hoạt động khá nhỏ và chất lượng điện lưới tương đối tốt. Hiện nay, giá thành sản phẩm tương đối thấp, đặc biệt phù hợp với nhiều đối tượng khách hàng khác nhau.
• Tụ bù điện loại dầu: kích cỡ hình chữ nhật với độ bền cao hơn tụ bù khô. Sản phẩm được sử dụng cho tất cả các hệ thống điện. Đặc biệt ứng dụng cho hệ thống điện với công suất lớn.

Tại sao nên lắp đặt tụ bù trong hoạt động

Cải thiện hệ số công suất là một bài toán tiêu thụ điện năng mà doanh nghiệp cần chinh phục. Trong đó, tụ bù chính là thiết bị giúp bạn đạt được điều này. Dưới đây là chi tiết các lý do khẳng định cho sự cần thiết của tụ bù trong hoạt động và vận hành sản phẩm:

Tụ bù khi lắp đặt giúp giảm được góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Nhờ đó, chúng giúp công suất phản kháng giảm. Điều này tương đương sẽ giảm được điện năng hao phí. Đặc biệt còn giúp tiết kiệm tiền điện.

Việc sử dụng tụ bù sẽ giúp khách hàng giảm thiểu các chi phí đầu tư ban đầu. Chẳng hạn, chi phí bảo dưỡng sản phẩm hay thay thế linh kiện. Các loại động cơ có phân phối lớn, nếu sản phẩm chạy quá tải sẽ làm sụt áp. Gây nguy hiểm đến mạch điện và tính mạng của con người. Tụ bù góp phần giảm thiểu tối đa sự hỏng hóc của các thiết bị điện. Doanh nghiệp có thể tối ưu được chi phí doanh nghiệp cho hoạt động này. 

Cách lắp đặt tụ bù thông minh giúp tiết kiệm điện

Đối với các cơ sở sản xuất, kinh doanh nhỏ:

Đặc điểm về địa điểm:

• Tổng công suất tiêu thụ khá thấp, chỉ dao động khoảng vài chục kW
• Sóng hài tạo thành khá nhỏ nên bạn không cần thiết bị lọc.
• Công suất phản kháng tương đôi thấp.
• Khách hàng cần cân nhắc thêm về khoản chi phí lắp đặt tụ bù, đảm bảo sao cho con số này nhỏ hơn so với tiền điện chênh lệch khi không sử dụng sản phẩm. 

Giải pháp thông minh gợi ý khách hàng:

Lúc này, phương pháp bù tĩnh (bù nền) sẽ được áp dụng. Hiện nay, tủ tụ bù có cấu tạo khá đơn giản, đặc biệt gọn nhẹ và chi phí vật tư ở mức thấp. Thiết bị gồm có các bộ phận chính không thể thiếu như:

• Kích thước của vỏ tủ là 500x350x200mm.
• Đóng ngắt tụ bù bằng tay được bảo vệ bằng 01 Aptomat. Khách hàng nên kết hợp với Rơ le thời gian nhằm tự động đóng ngắt theo chế độ hợp lý. 
• Công suất của tụ bù khá nhỏ, dao động từ 2.5, 5, 10kVAr.
• Chi phí lắp đặt tụ bù cần cân nhắc để giúp tiết kiệm điện. Khả năng này có thể lên đến vài triệu đồng. Đặc biệt, chúng còn có thể tiết kiệm hàng trăm nghìn hàng tháng.

Trường hợp cơ sở sản xuất trung bình:

Đặc điểm của địa điểm

• Tổng công suất tiêu thụ điện lớn, vào khoảng vài trăm kW.
• Các thiết bị sử dụng sinh ra sóng hài nhỏ nên bạn không cần lọc sóng hài.
• Công suất phản kháng khá lớn, vào khoảng vài chục tới vài trăm kVAr.
• Tiền phạt khi sử dụng điện quá tải có thể từ vài triệu đồng lên tới hơn chục triệu đồng hàng tháng.

Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện nhất hiện nay:

Bạn sẽ không sử dụng phương pháp bù tĩnh (cố định) 1 lượng công suất thường xuyên mà khách hàng cần đặc biệt chia ra nhiều cấp tụ bù khác nhau. Hiện tại, có 2 cách là bù thủ công và bù tự động.

Trong đó, bù thủ công – đóng ngắt các cấp tụ bù bằng tay thường không chính xác và không kịp thời. Điều này do người vận hành dựa vào quan sát đồng hồ đo hoặc dựa trên cảm tính và kinh nghiệm chủ quang. Hiện nay, vẫn có một số ít đơn vị chọn cách này. Nhưng thực tế đây không phải là biện pháp hữu hiệu nhất.

Bù tự động là  được sử dụng khá nhiều. Các ưu điểm nổi bật gồm có bộ điều khiển tự động đo và tính toán lượng công suất phù hợp. Các cấp tụ bù ưu tiên sẽ được đóng các tụ bù ít sử dụng. Nhờ đó, chúng giúp cân bằng với thời gian sử dụng của tụ bù. Nhờ vậy, thiết bị đóng cắt sẽ kéo dài tuổi thọ sản phẩm.

Trường hợp cơ sở sản xuất lớn:

Đặc điểm địa điểm:

• Tổng công suất thiết bị cực lớn từ vài trăm tới hàng nghìn kW.
• Thường có lắp đặt hệ thống trạm biến áp riêng.
• Có thể có thiết bị sinh sóng hài, đặc biệt cần biện pháp lọc sóng hài bảo vệ tụ bù.

Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện là gì? 

• Khách hàng sử dụng hệ thống bù tự động, chúng được chia nhiều cấp gồm các tụ bù công suất lớn.
• Trường hợp có nhiều thiết bị sinh sóng hài lớn, bạn cần phải lắp cuộn kháng lọc sóng hài hợp lý. Điều này để bảo vệ tụ bù tránh gây cháy nổ tụ bù.

Cách kiểm tra dung lượng tụ bù hiệu quả

Cách 1: Dùng đồng hồ vạn năng KYORITSU hay FLUKE:

Cách tiến hành như sau: Khách hàng nối tắt 2 pha, đo các pha còn lại với 2 pha nối tắt. Sau đó, bạn đọc giá trị thì được dung lượng 1 pha ghi trên nhãn. Tiếp tục lần lượt các cặp cực còn lại để sở hữu dung lượng 3 pha. 

Cách 2: Kiểm tra tụ bù bằng ampe kìm

Cách tiến hành gồm: Thực hiện gián tiếp thông qua đo dòng điện khi vận hành. Khi có kết quả này, khách hàng có thể so sánh với các trị số định mức để đánh giá và khẳng định chất lượng. Hiện nay, khi sử dụng lâu ngày, trị số dòng điện này sẽ bị giảm xuống. 

Bù công suất phản kháng khẳng định điều gì?

Hiện nay, Cosφ được hiểu là tỉ số giữa công suất tiêu thụ và công suất biểu kiến.  Thành phần Q là công suất phản kháng. Tên gọi khác là công suất tổn hao. Chúng làm tổn hao nhiệt trên dây dẫn trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng. Phần công suất này thường không có tác dụng gì trong việc vận hành máy móc của bạn. Thành phần Q này hiện có 2 loại. Loại dành cho máy phát và loại dành cho thiết bị mang tính cảm. Ta có, P lớn thì Q nhỏ và ngược lại. Nếu bạn giảm Q, điều này nghĩa là bạn sẽ cần nâng cao hệ số công suất. Ta có, P là điện năng tiêu thụ thực. Q quyết định đến chi phí tiền điện ta cần trả. Nếu Q nhỏ thì dòng tổn hao là nhỏ. Để cải thiện hệ số bù cho lưới thì khách hàng buộc phải lắp 1 hệ thống tủ bù điện.

Tính toán tụ bù theo phụ tải như thế nào?

Điều này sẽ giúp khách hàng lựa chọn sản phẩm thông minh và chính xác. Hiện nay, do tổn hao công suất của máy biến áp và phản kháng. Do đó, để triệt tiêu hoàn toàn công suất vô công hao phí, bạn cần biết đến cách tính toán tụ bù theo phụ tải đã. Đầu tiên, hãy xét đến bài toàn như sau:

Giả sử, chúng ta có 1 xưởng cần thi công gồm có một máy biến áp với trị số 200 KvA và công suất S = 250KvA

Lúc này, điện áp đặt vào sẽ là u = 10,04 kV.

Xưởng này sử dụng động cơ 3 pha không đồng bộ và một số thiết bị điện khác như máy lạnh, đèn, động cơ 3 pha đồng bộ. 

Thông thường, trị số hệ số cosφ = 0.7 -> 0.8

Áp dung công thức, ta tính công suất của tụ bù như sau:

Trị số Cosφ = 0.86

Nâng cao giá trị Cosφ = 0.9 hoặc 0.92

Công suất cho xưởng này sẽ là: S =  P/Cosφ

=> Giá trị của P = S. Cosφ = 250 x 0.8 = 200kW

Công suất cần bù cần nâng cao Cosφ từ 0.8 lên tới trị số0.9

Cosφ = 0.9 dẫn đến tanφ = 0.48 

Trị số Qbù = P(tanφ1 – tanφ2) = 200(0.75 – 0.48) = 54 KvAr

Kết luận: Khách hàng sẽ bù 54 KvAr để được Cosφ là 0.9

Tụ bù là gì? Đây không còn là câu hỏi làm khó khách hàng phải không? Nếu bạn còn phân vân chưa rõ ràng về khái niệm, cấu tạo cũng như tính ứng dụng hãy để lại bình luận để được giải đáp sớm nhất nhé!