1. Công suất hao phí là gì?
- Công suất hao phí (ký hiệu Php) là phần năng lượng điện bị mất mát (hao hụt) trong quá trình truyền tải điện từ nhà máy điện đến nơi sử dụng. Phần năng lượng này chủ yếu biến đổi thành nhiệt năng tỏa ra trên đường dây điện, gây nóng dây và môi trường xung quanh, gây lãng phí.
2. Công thức tính công suất hao phí (W) là gì?
- Trong đó:
Php là công suất hao phí
I là cường độ dòng điện (A)
U là hiệu điện thế (V)
R là điện trở của dây dẫn (Ω)
P là công suất (W)
3. Một số cách tính công suất hao phí khác
a. Công thức tính công suất hao phí trong nguồn
- Đối với công thức tính công suất hao phí trong nguồn cũng tương tự như các tính hao phí tỏa nhiệt hay hao phí trên đường dây tải điện. Công thức tính bao gồm:
Q = I2R hoặc Q = U2/R
- Trong đó
Q: chính là công suất hao phí hay còn gọi là công suất tỏa nhiệt.
I: chính là cường độ của dòng điện.
R: Chính là điện trở
U: chính là hiệu điện thế
b. Công thức tính công suất hao phí tỏa nhiệt
P = UIcosφ để tính công suất tiêu thụ trên toàn mạch điện.
P=I2R để tính công suất tỏa nhiệt khi có mạch điện trở R. Tại đây 1 phần công suất sẽ bị hao hụt do tỏa nhiệt còn lại sẽ là công suất có ích. Lúc này, công thức sẽ được áp dụng theo
P = P coich + Phaophi ←> UIcosφ = Pcoich + I2R
- Từ công thức tính công suất hao phí này người ta có thể tìm được cách nâng cao hệ số công suất để làm giảm công suất tỏa nhiệt khi truyền tải điện năng.
c. Cách giảm hao phí trên đường dây tải điện
- Từ công thức: để giảm công suất hao phí có hai phương án là giảm R hoặc tăng U
+ Từ công thức tính công suất hao phí, ta có thể thấy cách làm giảm hao phí điện năng trên đường truyền, đó là giảm giảm điện trở R hoặc tăng hiệu điện thế U hoặc tăng giá trị của hệ số công suất cosφ. Cụ thể như sau:
* Giảm điện trở R
Điện trở của dây dẫn được xác định bằng tích điện trở suất của vật liệu của dây dẫn với chiều dài của dây dẫn chia cho diện tích mặt cắt của dây dẫn. Vì chiều dài của dây dẫn trên đường truyền là xác định nên ta có thể giảm điện trở bằng cách:
- Giảm điện trở suất của dây dẫn: Dùng các vật liệu có điện trở suất nhỏ làm dây tải điện như vàng, bạc,.. để tăng khả năng dẫn điện. Tuy nhiên, cách này quá tốn kém vì đây đều là các vật liệu đắt tiền.
- Tăng diện tích mặt cắt của dây dẫn bằng cách sử dụng dây to => Tăng khối lượng dây và cột đỡ.
=> Khi giảm điện trở R đi k lần thì công suất hao phí Php giảm k lần.
* Tăng hiệu điện thế U
- Theo công thức tính công suất hao phí, khi tăng hiệu điện thế lên k lần thì Php sẽ giảm k2 lần. Do đó, tăng hiệu điện thế sẽ hiệu quả hơn so với phương án giảm điện trở. Để làm được điều này, người ra sử dụng máy tăng thế.
* Tăng giá trị của hệ số công suất cosφ
- Để tăng giá trị của hệ số công suất cosφ, chúng ta phải sử dụng các loại tụ điện đắt tiền ở những nơi tiêu thụ điện năng. Do đó, cách này cũng không khả thi.
+ Một số giải pháp cho việc truyền tải điện năng đi xa:
- Sử dụng máy tăng thế trước khi truyền tải để tăng hiệu điện thế
- Xây dựng hệ thống đường dây điện cao thế (110 kV - 500 kV), trung thế (11 kV – 35 kV) và hạ thế (220 V - 380 V) gồm: cột điện, dây dẫn,….
4. Bài tập minh họa
Bài tập 1: Môt chiếc quạt điện đang hoạt động với phần công suất có ích là 30W. Quạt có điện trở là 10Ω. Tính công suất hao phí của quạt, biết rằng quạt sử dụng điện dân dụng có hiệu điện thế 220V.
Lời giải:
Cường độ dòng điện chạy trong quạt là:
Công suất hao phí của quạt là:
Bài tập 2: Người ta cần truyền một công suất 400kW từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ cách nhà máy 50 km với điện áp ở nơi phát là 50kV. Điện năng được truyền tải bằng dây dẫn bằng nhôm, có tiết diện 600mm2. Tìm công suất hao phí trên đường dây. Cho biết điện trở suất của nhôm là 2,8.10-8 Ωm.
Lời giải:
Lưu ý chiều dài dây dẫn luôn gấp đôi khoảng cách giữa 2 địa điểm.
Điện trở của dây dẫn là:
Công thức tính công suất hao phí
