Công Suất Tiêu Thụ Của 1 Động Cơ Là Gì? Ý Nghĩa Của Công Suất

Bạn có từng lo lắng về hóa đơn tiền điện cao ngất ngưởng? Bạn có thắc mắc điều gì khiến lượng điện tiêu thụ tăng vọt? Bí mật ẩn sau vấn đề này có thể nằm ở chính những "cánh tay đắc lực" trong nhà bạn - các động cơ điện.

Hiểu rõ công suất tiêu thụ của động cơ điện là chìa khóa giúp bạn tiết kiệm điện năng hiệu quả, bảo vệ môi trường và ví tiền của mình. Bài viết này sẽ dẫn dắt bạn khám phá thế giới năng lượng ẩn giấu trong các thiết bị điện, giải mã ý nghĩa của mức tiêu thụ và hiệu suất hoạt động, đồng thời cung cấp cho bạn bí kíp để tối ưu hóa việc sử dụng điện năng.

Hãy cùng bắt đầu hành trình tiết kiệm điện ngay hôm nay!

1. Công suất tiêu thụ của 1 động cơ là gì? Ý nghĩa của công suất

Trước khi tìm hiểu công thức tính công suất động cơ, chúng ta cần biết được công suất tiêu thụ của 1 động cơ là gì? Theo cách hiểu thông dụng nhất, công suất chính là tỷ lệ giữa đơn vị công suất thực (KW) và công suất dòng điện (KVA). 

Trong đó: KW được tính bằng tích của hiệu điện thế cùng với dòng điện tạo công suất thực chạy qua thiết bị theo công thức 1W=1V*|1A|, KW = 1000KW. Còn KVA chính là đơn vị đo công suất của dòng điện (cụ thể là đơn vị tính công suất biểu kiến, chúng được tính bằng tích của hiệu điện thế kết hợp với dòng biểu kiến chạy qua thiết bị theo công thức: 1V.A=1V*1A và 1KV.A=1000V.A.

Công suất tiêu thụ có ý nghĩa rất lớn đối với động cơ

Công suất của 1 động cơ có ý nghĩa như sau:

• Công suất là một đại lượng được đo bằng công sinh ra trong 1 đơn vị thời gian nhất định.
• Đơn vị tính của công suất: Jun/ giây (W). Ngoài ra, còn có đơn vị là W.h.
• Ý nghĩa vật lý của công suất: Đó là khả năng thực hiện công nhanh hay chậm được tính trong 1 đơn vị thời gian. Công suất của động cơ càng lớn, trong 1 đơn vị thời gian sẽ càng thực hiện được nhiều công hơn.

2. Công thức và cách tính công suất động cơ điện

a) Công thức tính công suất động cơ

b) Cách tính công suất động cơ điện 1 pha

Ở đây chúng ta nên hiểu là dòng điện 1 pha được sử dụng trong các thiết bị điện dân dụng. Cách tính như sau: W = P.t​. Trong đó:​

• P là công suất của mạch điện (W).
• t chính là thời gian thiết bị sử dụng điện (s).
• W chính là điện năng tiêu thụ của động cơ (J).

Chúng ta chỉ cần quan tâm tới thông số công suất ghi trên bao bì thiết bị là bao nhiêu Watt. Ví dụ: Máy lạnh Panasonic có công suất tối đa là 920W, không inverter thì trong 1 ngày sẽ tiêu thụ được:

1 ngày = 920 w x 24h = 22.080W = 22.080 kWh

Điều này đồng nghĩa với việc nếu máy lạnh cho chạy liên tục không ngừng trong 1 ngày thì sẽ tiêu tốn khoảng 22 kwh. Tuy nhiên, hiện nay máy lạnh được cài đặt nhiệt độ trong quá trình sử dụng nên thường có chế độ nghỉ khi đã đủ nhiệt độ. 

Cách tính công suất điện 1 pha đơn giản, nhanh nhất hiện nay chính là dùng 1 đồng hồ đo công suất điện 1 pha. Bạn có thể dùng loại đồng hồ cơ hoặc đồng hồ điện tử tuỳ thuộc vào khả năng tài chính.

Cả hai loại đồng hồ đo công suất điện này đều đem lại kết quả chính xác như nhau. Bởi chúng đều có ưu điểm là thiết kế vô cùng nhỏ gọn, có thể lắp đặt tại bất kỳ vị trí nào, miễn là gần CP mà không cần tốn nhiều không gian.

Tính công suất điện 1 pha đơn giản ở trong nhà xưởng

c) Cách tính công suất động cơ điện 3 pha

Dòng điện 3 pha chính là dòng điện được sử dụng cho các thiết bị máy móc công nghiệp có công suất lớn, chẳng hạn như: máy rửa chén bát, máy hút bụi công nghiệp, máy giặt công nghiệp, máy nén khí công nghiệp,… bởi vì lượng tiêu thụ điện của các dòng máy móc hiện đại này là vô cùng lớn.

Công suất thực sự: Còn gọi là sức mạnh thực được động cơ sử dụng để thực hiện các công việc trên tải, được tính như sau: P = Vrms Irms cos φ. Trong đó:

• P chính là công suất thực, được tính bằng watt (W)
• V rms gọi là điện áp rms = V đỉnh/ 2, đơn vị tính theo vôn (V)
• I rms là dòng điện rms = I pic/ 2, đơn vị tính theo ampe (A)
• φ là góc được tính bằng giai đoạn khác biệt cùng với giai đoạn trở kháng giữa điện áp và dòng điện.

Công suất phản kháng: Chính là loại công suất của động cơ bị lãng phí, không được sử dụng để thực hiện công việc trên tải, được tính bằng công thức: Q = Vrms Irms sin φ. Trong đó:

• Q là công suất phản kháng được đo trong volt – ampere – Reactive (VAR)
• V rms gọi là điện áp rms = V đỉnh/ 2, được tính theo đơn vị Vôn (V)
• I rms được gọi là dòng rms = I pic / 2, được tính theo đơn vị Ampe (A)
• φ là góc được tính = giai đoạn khác biệt của giai đoạn trở kháng ở giữa điện áp và dòng điện.

Công suất biểu kiến: Chính ​​là loại công suất được động cơ cung cấp cho mạch.

S = V rms I rms, trong đó:

• S gọi là công suất biểu kiến ở ​​trong Volt-ampe (VA)
• V rms gọi là điện áp rms = V đỉnh/ 2 được tính theo Vôn (V)
• I rms gọi là dòng rms = I pic / 2 trong đơn vị Amperes (A)

Khác với dòng điện 1 pha, ở dòng điện 3 pha người ta cần kiểm soát nhiều và chặt chẽ hơn tất cả các thông số liên quan tới công suất điện như: dòng điện, điện áp, cosφ, công suất của từng pha, công suất dòng điện 3 pha, công sức tổn hao,…

Công tơ điện 3 pha dùng để đo công suất, điện áp, dòng điện, cosφ,…

Hiện nay, 1 thiết bị chuyên dụng phổ biến được dùng để đo cường độ dòng điện, điện áp, công suất hao phí, công suất phản kháng của động cơ, công suất biểu kiến, công suất dòng điện 3 pha, công suất hiệu dụng, tần số từng pha,… chính là đồng hồ đo công suất điện 3 pha.

Ngoài khả năng hiển thị các thông số về điện áp, dòng điện, công suất dòng điện,... đồng hồ đo điện áp 3 pha còn có khả năng xuất tín hiệu Analog 4 20mA, RS485 và 2 relay để cảnh báo Alarm hoặc thể hiện tín hiệu dạng xung.

Do đó, nó còn được dùng trong các tòa nhà, hệ thống xử lý nước thải, hệ thống quản lý điện năng, công suất tiêu thụ điện.

3. Công thức tính hiệu suất động cơ, cách tiết kiệm điện

a) Công thức tính hiệu suất động cơ

Hiệu suất (H) của động cơ hiện nay đang được tính bằng tỷ số giữa phần nhiệt lượng được chuyển hóa chuyển thành công cơ học và nhiệt lượng do nhiên liệu trong động cơ bị đốt cháy sinh ra. Đó là: H = A/ Q. Trong đó:

• A chính là công mà động cơ điện thực hiện được, đơn vị tính là Jun (J). 
• Q là nhiệt lượng do nhiên liệu do động cơ bị đốt cháy tỏa ra ngoài. Đơn vị tính là Jun (J).

b) Những cách tiết kiệm điện hiệu quả không ngờ

Tổng chi phí điện năng tiêu thụ hàng năm của 1 động cơ điện sẽ “ngốn” tới 7 lần giá trị đầu tư ban đầu của nó, đó là sự thật. Tuy nhiên, nếu tìm cách cắt giảm được vấn đề động cơ vận hành không hiệu quả thì các bạn vẫn có thể tiết kiệm được đến 30% tổng lượng điện năng tiêu thụ hàng năm của động cơ. Ngay bây giờ, có thể áp dụng 1 hoặc kết hợp tất cả các phương pháp sau:

• Sử dụng các động cơ điện có hiệu suất cao: Hiệu suất của động cơ điện còn phụ thuộc vào giải pháp thiết kế cũng như điều kiện vận hành của chúng. Động cơ hiệu suất cao thường được thiết kế chuyên dụng nhằm mục đích làm giảm tổn thất nhiệt trong các cuộn dây như stato, roto, lõi thép,… 

Sử dụng động cơ điện có hiệu suất cao chính là cách tiết kiệm điện hiệu quả

Cũng nhờ vậy, chúng có thể tăng hiệu suất động cơ lên thêm 3 8% so với các động cơ tiêu chuẩn. Giá của động cơ hiệu suất cao theo đó cũng đắt hơn so với động cơ tiêu chuẩn, nhưng phần chi phí chênh lệch này sẽ được hoàn vốn nhanh chóng nhờ vào việc giảm chi phí vận hành. 

• Hạn chế để động cơ làm việc với chế độ non tải hoặc quá tải: Các động cơ 1HP-5HP thông thường chạy dưới 45% tải thì hiệu suất cũng sẽ bắt đầu giảm. Qua đó sẽ làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất và giá trị cosφ. Nếu động cơ thường xuyên phải làm việc với tải ở mức dưới 45% định mức thì tốt nhất bạn nên thay bằng loại động cơ có công suất nhỏ hơn. 

Trường hợp động cơ điện luôn làm việc ở chế độ non tải dưới 40% công suất định mức mà không thể thay thế được thì bạn có thể giảm mức điện áp cung cấp cho động cơ bằng cách chuyển đổi tổ đấu dây stato từ dạng D sang dạng Y. Khi đó sẽ giảm được công suất phản kháng của động cơ tới 3 lần (Q~U2). Nhưng lúc này, bạn cần phải kiểm tra lại điều kiện mở máy của động cơ vì mômen cũng sẽ giảm đi 3 lần (M~U2). 

• Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần: Khi đã làm thay đổi được tần số f, chúng ta sẽ điều chỉnh được tốc độ quay (n) của động cơ (vì n = 60 f/ p, trong đó p là số cặp cực), nên cũng sẽ điều chỉnh được lưu lượng Q (vì Q~n). 

Vì công suất của động cơ điện luôn tỷ lệ với lập phương của tốc độ quay (P~n3), cho nên khi cần giảm thiểu lưu lượng điện thì công suất tiêu thụ của động cơ cũng sẽ giảm theo hàm bậc 3. Chẳng hạn như: lưu lượng giảm đi từ 10 20 30 40% Qđm thì công suất tiêu thụ cũng sẽ giảm theo lần lượt là 22 44 6173% Pđm.

• Nâng cao chất lượng của nguồn cung cấp: Hiệu suất làm việc của các loại động cơ điện còn phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của nguồn điện cung cấp cho nó. Cho nên, để sử dụng được điện năng cho động cơ 1 cách tiết kiệm nhất, các bạn cũng cần quan tâm đến việc nâng cao chất lượng của nguồn cung cấp.

Clip giải thích về hệ số công suất cos phi là gì?

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất tiêu thụ của động cơ điện:

• Loại động cơ: Động cơ điện 1 pha thường có hiệu suất thấp hơn động cơ điện 3 pha. Động cơ đồng bộ có hiệu suất cao hơn động cơ không đồng bộ.
• Hiệu suất động cơ: Hiệu suất càng cao, công suất tiêu thụ càng thấp.
• Cấp điện áp: Cấp điện áp cao hơn dẫn đến tổn hao điện năng lớn hơn.
• Hệ số công suất cosφ: Hệ số công suất càng cao, công suất tiêu thụ càng thấp.
• Tải trọng: Động cơ hoạt động ở chế độ tải trọng thấp hoặc quá tải đều dẫn đến công suất tiêu thụ cao hơn.
• Điều kiện môi trường: Nhiệt độ cao hoặc độ ẩm cao có thể làm giảm hiệu suất động cơ.

5. Giới thiệu các loại động cơ điện tiết kiệm năng lượng:

• Động cơ điện hiệu suất cao (IE1, IE2, IE3, IE4): Tiêu chuẩn hiệu suất IE càng cao, động cơ càng tiết kiệm điện năng.
• Động cơ điện có biến tần: Biến tần giúp điều chỉnh tốc độ động cơ một cách hiệu quả, tiết kiệm điện năng hơn so với phương pháp điều chỉnh bằng van tiết lưu.
• Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu: Loại động cơ này có hiệu suất cao và tiết kiệm điện năng hơn so với động cơ đồng bộ truyền thống.

6. Ví dụ thực tế về tính toán công suất và tiết kiệm điện cho động cơ điện:

• Tính toán công suất tiêu thụ của một máy lạnh:

  • Công suất tiêu thụ = Công suất định mức x Hệ số sử dụng
  • Ví dụ: Máy lạnh có công suất định mức 1kW, hệ số sử dụng 0,6
  • Công suất tiêu thụ = 1kW x 0,6 = 0,6kW

• Cách lựa chọn động cơ điện phù hợp với nhu cầu sử dụng:

  • Xác định công suất cần thiết cho động cơ
  • Lựa chọn động cơ có hiệu suất cao
  • Chọn động cơ có kích thước phù hợp với tải trọng

• Các biện pháp tiết kiệm điện cho hệ thống động cơ điện trong nhà máy:

  • Sử dụng biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ
  • Tăng cường bảo trì, bảo dưỡng động cơ
  • Sử dụng hệ thống giám sát năng lượng để theo dõi và quản lý việc sử dụng điện năng

Kết luận:

Bằng cách bổ sung thêm các nội dung trên, bài viết sẽ cung cấp cho người đọc thông tin đầy đủ và hữu ích hơn về công suất tiêu thụ của động cơ điện.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Motor Điện 3 Pha Xuất Khẩu Châu Âu, Cấu Tạo, Ký Hiệu, Tiêu Chuẩn Thiết Kế
• Động Cơ Điện 1 Pha Các Công Suất, Ứng Dụng Cấu Tạo Và Chất Lượng Sản Phẩm
• Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm
• Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn
• Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý
• Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsubishi Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc