Tủ điện tụ bù là gì? Cấu tạo, Nguyên lý làm việc và Ứng dụng

Trong thực tế ngành kỹ thuật, tủ điện tụ bù là một thiết bị rất quan trọng dùng ứng dụng để tích điện và phóng điện trong hệ thống điện sản xuất công nghiệp. Vậy tủ điện tụ bù là gì? có nguyên lý hoạt động như thế nào? Tính ứng dụng cụ thể ra sao? Thì bạn đọc hãy cùng chúng tôi đi tìm hiểu qua nhũng thông tin trong bài viết dưới đây nhé!

Tổng quan về tủ điện tụ bù

Tụ bù là gì?

Tụ bù (còn có nhiều tên gọi khác như: tụ bù điện, tụ bù công suất, tụ bù công suất phản kháng, tụ bù cos phi,…) thực chất là một nhóm chứa nhiều vật dẫn được thiết kế xếp cạnh nhau, nhưng đồng thời lại được tách biệt với nhau bằng các lớp điện môi cách điện. Tụ bù khi được thiết kế như vậy sẽ có tác dụng tích tụ dòng điện tại một hiệu điện thế đã được định sẵn, gọi là điện dung, và sau đó phóng đi dòng điện đó trong mạch điện.

Như đã nói ở trên, Tụ bù được cấu tạo bởi nhiều vật dẫn, và đó là các loại tụ giấy đặc biệt được tẩm dầu, và các lá nhôm dài được xếp giữa các lớp giấy này để cách điện. Sau đó tất cả được cố định vị trí trong một bình hàn kín có hai đầu cực lộ ra bên ngoài.

Tủ điện tụ bù là gì?

Tủ điện tụ bù là một thiết bị điện chứa một hệ thống tụ bù điện nhất định và được mắc song song với máy móc, thiết bị, hệ thống điện,…và được điều khiển bởi một Bộ điều khiển tự động thông qua thiết bị Contactor.

Tủ điện tụ bù được các cơ sở từ nhỏ đến lớn ứng dụng vì giúp nâng cao hệ số công suất cosφ (cos phi) trong hệ thống điện, từ đó giảm công suất phản kháng (công suất vô công) trong dòng điện, nhằm giảm đi lượng điện hao phí, để tiết kiệm điện năng và chi phí cho ngành Điện lực.

Bên cạnh đó, Tủ điện tụ bù còn giúp cơ sở bảo vệ tốt được hệ thống điện vì chế độ bù hoạt động của tủ rất thông minh, ổn định và an toàn.

Tủ điện tụ bù được phân loại theo cấu tạo và điện áp của tụ bù cấu tạo chính:

Phân loại theo cấu tạo thì tủ điện Tụ bù thì chia thành 2 loại: tụ bù khô và tụ bù dầu.

• Tụ bù khô có đặc trưng là thường có dạng tụ hình bình tròn thon dài, với thiết kế nhỏ nhắn, gọn gàng, khối lượng nhẹ nên thuận tiện cho việc lắp đặt, thay thế, tiết kiệm diện tích, giá cả rẻ.
• Tụ bù dầu thì có đặc trưng là tụ có hình dạng bình hình chữ nhật, tuy khối lượng nặng hơn tụ bù khô, nhưng lại có độ bền cao hơn, thường được dùng cho các hệ thống bù công suất cao, chất lượng điện xấu.

Nếu phân loại theo điện áp thì tủ điện Tụ bù phân loại thành 2 nhóm: tụ bù hạ thế 1 pha và tụ bù hạ thế 3 pha.

• Tụ bù hạ thế 1 pha dùng cho hệ thống điện có điện áp 230V, 250V.
• Tụ bù hạ thế 3 pha thì dùng cho hệ thống điện với các loại điện áp tương ứng là: 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720, 1100V. Trong đó, loại tủ được sử dụng nhiều nhất là tủ điện áp 415V và 440V.

Vì sao cần lắp đặt tủ điện tụ bù

Tủ điện tụ bù đượ mọi cơ sở sản xuất từ nhỏ đến lớn lắp đặt, ứng dụng bởi đem lại những lợi ích chính như sau:

• Nó cho phép cơ sở có thể sử dụng máy biến áp, cáp truyền tải, hay các thiết bị đóng cắt điện nhỏ hơn nhưng không gây tăng hệ số cos phi, nhờ đó cơ sở không bị hoặc giảm được tiền phạt công suất vô công phải nộp cho phía Điện lực.
• Nó hỗ trợ giúp giảm nhẹ tải cho máy biến áp, vừa giúp máy biến áp hoạt động bền bỉ hơn, giảm hiện tượng sụt áp trong mạng lưới điện cơ sở khi máy móc công suất lớn khởi động, vừa giảm chi phí bảo trì máy biến áp, lại đồng thời giảm những tổn thất điện năng không đáng có hữu hiệu hơn.
• Giúp giảm hệ số công suất cos phi để hệ thống hóa, tối ưu hóa hiệu quả hơn các thiết bị tham gia trong mạng lưới điện năng của cơ sở. Đặc biệt hiệu quả nhất, nếu người sử dụng lắp đặt tủ điện tụ bù cạnh những thiết bị tiêu thụ công suất hư kháng sẽ đem lại kết quả tốt nhất và an toàn nhất.

Nguyên lý hoạt động của tủ điện tụ bù

Trong mạng lưới điện cơ sở sản xuất, xí nghiệp, … sẽ có thành phần là công suất phản kháng, là lượng công suất được sinh ra nhưng không đem lại tính năng, hiệu quả sử dụng hữu ích nhất định, mà nó sẽ biến đổi điện năng thành một dạng năng lượng khác và tồn tại trong hệ thống điện của nhà máy, như năng lượng điện khác có đơn vị là VAR hay KVAR.

Với mọi cơ sở sản xuất, công suất thực và công suất phản kháng phải được đáp ứng đủ thì các thiết bị điện, máy móc vận hành trong cơ sở mới có thể hoạt động hiệu quả như mong muốn.

Như vậy, sẽ tồn tại 3 loại công suất có mối quan hệ mật thiết với nhau như sau:

S2 = P2 + Q2

P = S. cosϕ

Q = S. sinϕ

(S là công suất biểu kiến, P là công suất tác dụng, Q là công suất phản kháng)

Qua các công thức trên, đủ thấy nếu Hệ số cosϕ càng cao thì hệ thống máy móc, thiết bị của cơ sở sẽ tạo ra càng nhiều công, không tránh khỏi sinh ra lượng lớn công suất vô công, và dễ bị phạt tiền khi điều này xảy ra.

Do đó, dùng tủ điện tụ bù thì nguồn điện chỉ cấp một phần công suất phản kháng, phần còn lại tủ điện tụ bù sẽ tự động tạo ra để thêm vào cho tương ứng phù hợp nhu cầu cần đáp ứng, giúp công suất tác dụng cũng được tăng lên cho phù hợp.

Khi điện năng truyền tải từ nguồn điện đến máy móc, thiết bị,… dòng điện sẽ được đi qua dây dẫn làm dây dẫn nóng lên, cùng nhiều yếu tố có thể gây ra hiện tượng sụt áp tải điện cho hệ thống điện cục bộ cơ sở. Lúc này dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến nên công suất phản kháng có thể sẽ bị thiếu hụt một lượng nào đó.

Trong trường hợp này, nếu có sử dụng thêm tủ điện tụ b, thì phần công suất phản kháng bị thiếu hụt sẽ được tự động thêm, bù vào, giúp làm mát dây dẫn và hệ thống điện, đồng thời tăng hệ số cosϕ công suất.

Ứng dụng

Thiết bị này rất quan trọng, nên ứng dụng lắp cho các cơ sở sản xuất có hệ thống điện năng chuyên dùng có tính cảm kháng cao.

Chẳng hạn như:

• Lắp đặt tại các trạm biến áp của nhà máy, xưởng sản xuất công nghiệp, xí nghiệp từ nhỏ đến lớn, trong mọi lĩnh vực sản xuất, từ cơ khí, dệt may, hóa mỹ phẩm, thực phẩm,…
• Lắp đặt tại các trạm biến áp cung cấp điện năng cho các dự án lớn như công trình xây dựng, khu chung cư, tòa cao ốc, khu văn phòng, bệnh viện, trường học, khu dân sinh,…
• Lắp đặt tại các phòng kỹ thuật điện của các khu công nghiệp, cơ sở, xí nghiệp sản xuất, công trình, dự án lớn như các khu văn phòng, khu chung cư đông đúc, bệnh viện,… nếu không có trạm biến áp riêng, độc lập.