Lý thuyết Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

Lý thuyết:

Công suất tiêu thụ điện của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất

I. Công suất của mạch điện xoay chiều

1. Công suất của mạch điện xoay chiều

- Công suất \(P = UIcos\varphi \) là công suất tiêu thụ trên toàn mạch điện, còn công suất \(P{\rm{ }} = {\rm{ }}{I^2}R\) là công suất tỏa nhiệt khi mạch có điện trở R, một phần công suất của mạch bị hao phí dưới dạng công suất tỏa nhiệt còn phần lớn là công suất có ích, khi đó \(P = {P_{co{\rm{ }}ich}} + {P_{hao{\rm{ phi}}}} \leftrightarrow UIcos\varphi  = {\rm{ }}{P_{co{\rm{ i}}ch}} + {\rm{ }}{I^2}R\)

Mà \(I = \frac{P}{{Uc{\rm{os}}\varphi }} \to {P_{hao{\rm{ phi}}}} = {\left( {\frac{P}{{U\cos \varphi }}} \right)^2}R\)

Từ công thức tính công suất hao phí trên cho thấy để làm giảm đi công suất hao phí thì người ta tìm cách nâng cao hệ số công suất.

Và trong thực tế thì không sử dụng những thiết bị mà có hệ số công suất \(cos\varphi  < {\rm{ }}0,85\)

- Hiệu suất của mạch điện (thiết bị tiêu thụ điện) là \({\bf{H}} = \frac{{{P_{co{\rm{ i}}ch}}}}{P}.100\% \)

2. Điện năng tiêu thụ của mạch điên

Điện năng tiêu thụ của mạch điện trong thời gian t là: \({\rm{W}} = P.t\)

II. Hệ số công suất

1. Biểu thức của hệ số công suất

Trong công thức: \(P = UI\cos \varphi \) thì \(\cos \varphi \) được gọi là hệ số công suất.

Vì \(\left| \varphi  \right| < {90^0} \Rightarrow 0 \le \cos \varphi  \le 1\)

2. Tầm quan trọng của hệ số công suất trong quá trình cung cấp và sử dụng điện năng

Công suất tiêu thụ trung bình của các thiết bị điện trong nhà máy cho bởi:

\(P = UI\cos \varphi ,\cos \varphi  > 0\)

Suy ra: \(I = \frac{P}{{U\cos \varphi }}\) nên công suất hao phí trên đường dây tải (có điện trở r) là:

\({P_{hp}} = r{I^2} = \frac{{r.{P^2}}}{{{U^2}{{\cos }^2}\varphi }}\)

Nếu hệ số công suất nhỏ thì công suất hao phí trên đường dây sẽ lớn, vì vậy người ta phải tìm cách nâng cao hệ số.

3. Tính hệ số công suất của mạch điện RLC nối tiếp

\(\cos \varphi  = \frac{{{U_R}}}{U}\) hay \(\cos \varphi  = \frac{R}{Z}\)

Công suất trung bình tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều bất kì được tính bởi:

\(P = UI\cos \varphi  = {I^2}R\)

=> Công suất tiêu thụ trong mạch điện có R,L,C mắc nối tiếp bằng công suất tỏa nhiệt trên R.

III. Sơ đồ tư duy về công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều. Hệ số công suất - Vật lí 12