Tụ bù là gì? Tìm hiểu cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động

Tụ bù hiện nay đang được sử dụng rất rộng rãi trong các hệ thống điện và nó đóng một vai trò quan trong trong sơ đồ mạch điện. Tuy nhiên, bạn đã thật sự hiểu hết về tụ bù là gì chưa? Trong bài viết này, Huỳnh Lai sẽ gửi đến bạn những thông tin cụ thể về tụ bù như cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và cách lắp đặt.

1. Tụ bù là gì?

Tụ bù là một hệ gồm hai vật dẫn gần nhau, được ngăn cách bởi một lớp cách điện (điện môi), có chức năng lưu trữ và giải phóng điện trong mạch điện. Nó được dùng để điều chỉnh công suất phản kháng, giúp cải thiện hệ số công suất (cosφ) trong các hệ thống điện.

Tụ bù thường được gọi bằng nhiều tên khác nhau như: tụ điện, tụ bù điện, tụ bù công suất, tụ bù công suất phản kháng, tụ bù cos phi và có tên tiếng anh là Compensate capacitor.

Đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ bù ở một hiệu điện thế nhất định thì được gọi là điện dung. Điện dung sẽ được tính theo công thức lấy thương số giữa điện tích của tụ bù và hiệu điện thế giữa hai bản tụ của tụ điện (C=Q/U).

Xem thêm: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động tụ bù trung thế

2. Cấu tạo tụ bù

Cấu tạo tụ bù gồm có các thành phần sau:

• Vỏ tụ: Là một bình kín bằng chất liệu nhôm hoặc nhựa có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trong tụ.
• Hai bản cực: Là các lá nhôm dài, cách điện bằng các lớp giấy.
• Điện môi: Là lớp cách điện ngăn cách 2 bản cực, có thể là giấy tẩm dầu hoặc là loại vật liệu khác.
• Đầu cực: 2 Đầu cực được đưa ra ngoài để kết nối nguồn điện.

Miêu tả cụ thể: Tụ bù bao gồm hai bản cực là những lá nhôm dài được cách điện bởi các lớp giấy. Tất cả đều được giữ cố định trong một bình hàn kín, với hai đầu của bản cực được đưa ra ngoài để kết nối với nguồn điện.

Để nạp điện cho tụ bù, chúng ta cần kết nối hai bản cực của nó với nguồn điện, bản kết nối với cực dương sẽ nhận điện tích dương, trong khi bản kết nối với cực âm sẽ nhận điện tích âm. Nhờ đó, khả năng tích lũy hoặc phóng điện của tụ bù sẽ được kích hoạt.

3. Nguyên lý hoạt động của tụ bù

Tụ bù được ứng dụng trong rất nhiều các mạch điện và được lắp đặt ờ nhiều địa điểm khác nhau. Nguyên lý hoạt động của tụ bù là:

Khi công suất được truyền từ nguồn đến tải thì có 2 loại công suất được sinh ra là công suất phản kháng và công suất tác dụng. Công suất tác dụng là phần chúng ta cần, nó sinh ra công hữu ích cho đơn vị. Còn công suất còn lại không sinh ra công nên ta sử dụng tụ bù công suất phản kháng, nhằm nâng cao hệ số công suất cos phi.

Tổng hợp của hai công suất này được gọi là công suất biểu kiến và có mối quan hệ mật thiết với 2 công suất còn lại theo công thức:

• P = S. cosϕ
• S² = P² + Q²
• Q = S. sinϕ

Trong đó: S là công suất biểu kiến.

• P là công suất tác dụng
• Q là công suất phản kháng

Ý nghĩa: Hệ số cos ϕ càng cao thì tải sẽ sinh ra càng nhiều công. Khi tụ bù được sử dụng trong mạch, thì nguồn chỉ cung cấp một phần Q, phần còn lại do tụ bù bù vào từ đó giúp P tăng lên.

Tham khảo: Cách tính dung lượng tụ bù

4. Các loại tụ bù phổ biến

Để phân loại tụ bù, ta dựa vào 2 yếu tố là: cấu tạo và điện áp.

4.1. Phân loại theo cấu tạo

Xét về hình thức cấu tạo, tụ bù có hai loại đó là tụ bù khô và tụ bù dầu. 

• Tụ bù khô là loại có bình tròn dài. Ưu điểm nhỏ gọn, có trọng lượng nhẹ, dễ lắp đặt và thay thế, chiếm ít diện tích trong tủ điện. Tụ điện khô thường có giá thành thấp hơn tụ điện dầu. Tụ bù khô thường được sử cho các hệ thống điện cần bù công suất nhỏ. Tụ bù khô phổ biến trên thị trường Việt Nam hiện nay có các giải công suất bù 10, 15, 20, 25, 30kVAr. Tuy nhiên một số hãng khác có loại nhỏ 2.5, 5kVAr và loại lớn cỡ 40, 50kVAr.

• Tụ bù dầu là loại hình chữ nhật, có cạnh sườn vuông hoặc tròn. Ưu điểm so với tụ bù khô là độ bền cao hơn, sử dụng được hết cho tất cả các hệ thống bù trong mạch điện. Đặc biệt là các hệ thống bù công suất lớn, chất lượng điện xấu, có sóng hài. Tụ bù dầu phổ biến trên thị trường hiện nay có các giải công suất bù 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50kVAr.

4.2. Phân loại theo điện áp

Phân loại theo điện áp thì có 2 loại là tụ bù hạ thế 1 pha và tụ bù hạ thế 3 pha.

• Tụ bù hạ thế 1 pha: Gồm các loại điện áp 230V, 250V
• Tụ bù hạ thế 3 pha: Gồm các loại điện áp 415V và 440V. Loại tụ bù 415V thường được dùng trong các hệ thống điện áp có mức điện áp chuẩn 380V. Còn tụ bù 440V thường được sử dụng trong các hệ thống điện áp cao hơn điện áp chuẩn. Có các hệ thống sóng hài cần lắp kèm với cuộn lọc sóng hài.

5. Tụ bù có tác dụng gì?

Trong hệ thống điện, tụ bù được sử dụng với mục đích để bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất cosφ (cos phi), đảm bảo hiệu quả hoạt động của lưới điện và tránh trường hợp bị phạt tiền theo quy định của ngành điện lực. Do đó, việc lắp tụ bù sẽ giảm được một khoản tiền điện đáng kể hàng tháng (có thể giảm tới khoảng vài chục %).

Cụ thể chức năng của tụ bù trong hệ thống điện là:

• Giúp giảm thiểu lượng điện năng tiêu hao, tiết kiệm chi phí tiền điện và tránh bị phạt về điện.
• Giảm chi phí đầu tư ban đầu vì sau khi lắp đặt, các thiết bị khác như thiết bị đóng ngắt hay biến áp không cần phải là loại cao cấp nhất.
• Giúp giảm chi phí bảo trì, sửa chữa, thay thế nhờ vào việc hạn chế hư hỏng cho thiết bị và hệ thống điện.
• Giảm thiểu tình trạng sụt áp, quá tải và hư hỏng máy móc đang sử dụng chung lưới điện.

6. Cách lắp đặt tụ bù giúp tiết kiệm điện năng

Ứng dụng việc lắp tủ điện tụ bù vào trong sản xuất cần lưu ý đối với từng quy mô sản xuất khác nhau nhằm mang lại hiệu quả cao nhất. Sau đây là hướng dẫn cụ thể với quy mô sản xuất nhỏ, vừa và lớn để bạn tham khảo.

6.1. Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất nhỏ

• Đặc điểm của cơ sở sản xuất nhỏ là: Thường có công suất tiêu thụ điện không cao, những thiết bị tạo ra sóng hài bé nên không cần sử dụng thiết bị lọc sóng hài, công suất phản kháng thấp. Nên các đơn vị sản xuất có thể xem xét, cân nhắc việc có cần phải lắp tụ điện tụ bù hay không, tùy vào khả năng kinh tế của mình.
• Cách lắp đặt tụ bù giúp tiết kiệm điện năng: Nếu cơ sở sản xuất muốn bù công suất phản kháng để có thể tiết kiệm chi phí điện thì chỉ cần sử dụng phương pháp bù tĩnh. Tủ điện tụ bù dùng để lắp đặt có cấu tạo khá đơn giản, gọn nhẹ, bao gồm: Vỏ tủ (kích thước 500x350x200mm), 1 aptomat để tắt bật và 1 tụ bù công suất bé 2.5, 5, 10 kVAr.

6.2. Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất vừa

• Đặc điểm của cơ sở sản xuất vừa là: Công suất tiêu thụ điện năng nằm ở mức trung bình, các thiết bị tạo ra sóng hài bé nên không cần sử dụng thiết bị lọc sóng hài, công suất phản kháng cũng ở mức trung bình.
• Phương pháp lắp đặt tụ bù để giúp tiết kiệm điện năng: Để không bị phạt tiền công suất phản kháng thì cơ sở cần lắp tủ điện tụ bù nhiều cấp. Bao gồm cả tụ bù thủ công (đóng ngắt bằng tay) và tụ bù tự động (điều khiển tự động).
• Thiết bị tủ bù tự động chuẩn gồm: Vỏ tủ cao từ 1m – 1.2m, bộ điều khiển tự động, aptomat tổng, aptomat từng cấp tụ bù, contactor đóng ngắt được nối với bộ điều khiển, tụ bù, các thiết bị hỗ trợ khác (đồng hồ đo Volt, ampe, đèn báo pha,…) và tủ tụ bù tiết kiệm điện.

Tuy nhiên, việc dùng các cấp tụ bù đóng ngắt bằng tay sẽ không đảm bảo được độ nhanh nhạy cũng như chính xác và rất tốn thời gian, công sức để vận hành. Còn tụ bù tự động lại khắc phục được các hạn chế này của bù thủ công nên được rất nhiều đơn vị áp dụng.

Điểm nổi bật của tụ bù tự động chính là độ chính xác và tính hợp lý. Thêm vào đó, bộ điều khiển tự động đóng ngắt thay phiên các cấp tụ bù, đảm bảo được độ bền của thiết bị. Bộ điều khiển tự động gồm có các loại từ 4 đến 14 cấp.

Xem ngay: Hướng dẫn chi tiết cách đấu tụ bù

6.3. Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất lớn

• Đặc điểm của cơ sở sản xuất lớn: Công suất tiêu thụ điện năng của các thiết bị rất lớn và thường phải có trạm biến áp được lắp đặt riêng, để đảm bảo ổn định và bảo vệ tủ điện tụ bù thì đều cần phải có bộ phận lọc sóng hài.
• Phương pháp lắp đặt tụ bù giúp tiết kiệm điện năng: Cần phải lắp đặt tụ bù tự động có nhiều tụ công suất lớn, đồng thời lắp đặt thêm bộ phận lọc sóng hài để ngăn ngừa tình trạng nổ tụ bù.

Xem thêm: Hướng dẫn cách chọn contactor cho tụ bù

7. Cách lựa chọn tụ bù phù hợp

Lựa chọn loại tụ bù nào để đem lại hiệu quả tốt nhất cho hệ thống và tiết kiệm chi phí là băn khoăn của nhiều khách hàng. Đây là câu hỏi cực kỳ quan trọng trong bài toán thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng cho cơ sở sản xuất. Để chọn được loại tụ bù thích hợp, cần hiểu rõ đặc thù của hệ thống điện của từng cơ sở từ đó quyết định lựa chọn.

Nếu bạn chưa có nhiều kinh nghiệm, hãy tham khảo qua những thông tin mà Huỳnh Lai gợi ý dưới đây:

• Khi đấu nối tụ vào hệ thống điện song song với tải để bù công suất phản kháng, chúng ta nên ưu tiên sử dụng tụ bù khô và tụ dầu tự động nhiều cấp. Điều này giúp chúng ta có thể đóng cắt các cấp tụ thông qua Contactor.
• Việc chọn loại tụ phù hợp cần dựa trên tính năng và đặc điểm của hệ thống điện. Để có kết quả tốt nhất, tụ bù cần được đặt gần từng phần tử của thiết bị tiêu thụ điện tương ứng.
• Cần xác định rõ loại điện áp phù hợp, có nên sử dụng tụ khô hay tụ dầu và thương hiệu sản xuất tụ bù nào tốt và có giá cả cạnh tranh.

8. Mua tụ bù chính hãng, giá tốt tại Huỳnh Lai

Công ty TNHH TM – DV – KT Điện Huỳnh Lai là đơn vị chuyên phân phối các loại thiết bị điện từ thiết bị điện dân dụng đến thiết bị điện công nghiệp. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực, Huỳnh Lai tự hào là đơn vị cung cấp tụ bù và thi công tủ tụ bù uy tín trên toàn quốc.

Chúng tôi cam kết sử dụng thiết bị chính hãng, tư vấn giải pháp tối ưu hóa công suất, giúp tiết kiệm điện năng và nâng cao hiệu suất hệ thống điện. Đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp – thi công nhanh chóng, đúng chuẩn – chế độ bảo hành minh bạch. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp ổn định điện áp, giảm tổn hao công suất phản kháng, đừng ngần ngại liên hệ Huỳnh Lai qua số 0938984282 để được tư vấn và báo giá nhanh nhất!

Trên đây là thông tin tụ bù là gì, hy vọng qua bài viết này Huỳnh Lai đã giúp quý khách hình dung được các tính năng, công dụng và cách lựa chọn tụ bù phù hợp với thiết bị điện để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị điện trong quá trình sử dụng.