Cos φ là gì?
Cos φ (cosine phi, đọc là “cô-xin phi”) là hệ số công suất — tỉ lệ giữa công suất tác dụng P (kW) và công suất biểu kiến S (kVA):
cos φ = P / S = kW / kVA
Cos φ có giá trị từ 0 đến 1. Cos φ = 1 nghĩa là toàn bộ dòng điện kéo từ lưới đều chuyển thành công hữu ích (tải thuần trở như bếp điện, bình nóng lạnh). Cos φ thấp (dưới 0,85) nghĩa là thiết bị đang kéo nhiều dòng phản kháng “vô ích”, gây lãng phí lưới điện.
Tại sao cos φ thấp gây tốn tiền?
Với khách hàng công nghiệp ký hợp đồng kW hoặc kVA với EVN, cos φ thấp dẫn đến:
- Dòng điện tổng lớn hơn → dây dẫn, CB, biến áp phải chọn to hơn → chi phí đầu tư cao
- Tổn thất nhiệt trên dây tăng (P_loss = I² × R, I tăng khi cos φ giảm)
- EVN có thể phạt nếu cos φ trung bình tháng dưới 0,85 (theo TT 25/2016/TT-BCT)
- Sụt áp lớn hơn trên đường dây cấp điện
Hệ số công suất của các thiết bị phổ biến
| Thiết bị | Cos φ xấp xỉ | Ghi chú |
|---|---|---|
| Bình nóng lạnh, bếp điện trở | 1,0 | Thuần trở |
| Đèn LED driver tốt | 0,95–0,99 | Có PFC tích hợp |
| Điều hòa inverter hiện đại | 0,90–0,98 | VFD bù cos φ |
| Điều hòa on/off cũ | 0,75–0,85 | — |
| Động cơ không đồng bộ tải đầy | 0,80–0,88 | — |
| Động cơ tải nhẹ (dưới 50%) | 0,50–0,70 | Cos φ giảm mạnh |
| Đèn huỳnh quang (ballast sắt từ) | 0,50–0,60 | Cần tụ bù cục bộ |
| Biến tần (VFD) | 0,95–0,98 | Có bộ lọc PFC |
Cải thiện cos φ bằng tụ bù
Tụ bù (capacitor bank) tạo ra công suất phản kháng dung tính (Q_C), bù lại công suất phản kháng cảm tính (Q_L) của động cơ và cuộn dây:
Q_C (kVAR) cần bù = P × (tan φ₁ − tan φ₂)
Ví dụ: Nhà máy có P = 200kW, cos φ hiện tại = 0,70 (tan φ₁ = 1,02), muốn nâng lên 0,95 (tan φ₂ = 0,33):
Q_C = 200 × (1,02 − 0,33) = 138 kVAR
Lắp tụ bù 150 kVAR (chọn giá trị gần hơn về phía cao hơn). Khi đó dòng điện tổng giảm, tiền điện giảm, tủ điện mát hơn.
Bù cos φ cho nhà ở — có cần không?
Khách hàng sinh hoạt (nhà ở) không bị EVN phạt cos φ thấp và không bị tính phần kVAR — hóa đơn chỉ tính kWh. Do đó, bù tụ tại nhà ở không mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp trên hóa đơn. Tuy nhiên, với nhà xưởng nhỏ ký hợp đồng công nghiệp, bù cos φ là cần thiết.