Tụ điện là gì

Tụ bù là gì và tại sao nó được sử dụng?

Tụ bù (hay tụ bù) được sử dụng để nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống điện và giúp hệ thống truyền tải và phân phối điện áp ổn định trong điều kiện nhiễu và điều kiện tải cao.

• Tụ điện được sử dụng để loại bỏ các hiệu ứng dòng điện trễ từ động cơ và máy biến áp.
• Tụ điện có thể giảm tổn thất hệ thống và giúp hỗ trợ điện áp.
• Một lợi ích khác của tụ điện là cách chúng có thể làm giảm tổng dòng điện chạy qua dây dẫn, do đó để lại dung lượng trong các dây dẫn cho tải bổ sung.

Tụ bù có thể để đáp ứng các yêu cầu về công suất phản kháng ở trạng thái ổn định của hệ thống hoặc chúng có thể được bật hoặc tắt để đáp ứng các yêu cầu về phản kháng động.

Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện có hai loại – nối tiếp và shunt.

• Bộ bù shunt có thể được lắp đặt gần tải, trong trạm biến áp phân phối, dọc theo trung chuyển phân phối hoặc trong trạm biến áp truyền tải. Mỗi ứng dụng có mục đích khác nhau.
• Bù phản kháng Shunt có thể là cảm ứng hoặc điện dung.
  • Ở mức phụ tải, tại trạm biến áp phân phối và dọc theo trung chuyển phân phối, bù thường là điện dung.
  • Trong trạm biến áp truyền tải, cả hai phần bù phản kháng điện dung kiểu cảm ứng đều được sử dụng.

Các khối tụ điện được lắp đặt trên đường dây phân phối để giảm tổn thất, cải thiện hỗ trợ điện áp và cung cấp thêm khả năng tải trên hệ thống phân phối. Giảm tổn thất hệ thống phân phối bằng tụ điện là rất hiệu quả vì điều đó cũng làm giảm tổn thất truyền tải.

Tụ điện được lắp đặt càng gần với tải cảm ứng thực tế thì càng có lợi. Ví dụ, nếu các tụ điện được lắp đặt ngay tại các đầu nối của động cơ ở tải công nghiệp, thì tổn thất trong đường dây cấp cho động cơ sẽ giảm, tổn thất phân phối sẽ giảm, tổn thất truyền tải sẽ giảm và tổn thất phát điện cũng sẽ giảm.

Tải nặng có bản chất là cảm ứng. Có nghĩa là dòng điện sẽ trễ điện áp nên hệ số công suất nhỏ hơn. Tổn thất sẽ tăng lên. Vì vậy chúng ta cần giảm tính chất cảm ứng của các tải. Điều đó có thể được thực hiện bởi các tụ điện. Các tụ điện này vừa triệt tiêu ảnh hưởng của độ tự cảm vừa làm tăng hệ số công suất. Vì vậy tổn thất được giảm bớt.

Việc kết hợp các tụ điện có giá trị nhỏ vào capacitor bank có thể thực hiện một (hoặc cả hai) trong hai việc:

1) Nó có thể làm tăng điện dung tổng thể của thiết bị, đồng thời giảm ESR (điện trở nối tiếp tương đương) khi đặt các điện trở song song làm giảm giá trị tổng thể (của điện trở), trong khi đặt các tụ điện song song dẫn đến tổng của tất cả các điện dung. Điều này cho phép tụ điện phản ứng nhanh hơn với quá độ so với một tụ điện lớn hơn, đồng thời phân tán nhiệt và dòng điện trên một “trường” rộng hơn.

2) Sử dụng các tụ điện có điện áp thấp hơn mắc nối tiếp có thể nâng cao khả năng chịu điện áp của chúng, do không có sẵn các tụ điện có điện áp hoạt động đủ cao hoặc do việc đặt các tụ điện có điện áp thấp hơn mắc nối tiếp để đạt được mức cao định mức điện áp đủ. Dù bằng cách nào, điện áp (và sức căng trên các tụ điện) được phân tán trên một số đơn vị, thường dẫn đến độ tin cậy cao hơn.

Tại sao một tụ điện chặn DC nhưng lại cho AC qua

Phản ứng điện dung.

Nếu bạn lấy một tụ điện, nó là tụ điện (C) là một giá trị cố định.

Giả sử bạn nối tụ điện của mình với nguồn một chiều. Vì dòng điện một chiều không có tần số, chúng ta có thể nói f=0

Bây giờ thay f=0 trong công thức điện kháng của, bạn sẽ thấy điện kháng là ∞

Một điện kháng vô hạn có nghĩa là các electron không thể chuyển động qua!

Dòng điện một chiều bị chặn bởi Tụ điện!

Tuy nhiên, dòng điện một chiều chạy qua tụ điện cho đến khi các tấm của tụ điện được sạc đầy.

Để xem điều này, hãy kết nối đèn LED và tụ điện nối tiếp vào pin. Bạn sẽ thấy đèn LED sáng lên trong một khoảng thời gian rất ngắn rồi tắt. Vì vậy, sau khi được sạc đầy, tụ điện hoạt động giống như một mạch hở.

Nhưng nếu bạn kết nối nguồn AC thay vào đó, nó sẽ có một số tần số hữu hạn. Vì giá trị hữu hạn này  là f, điện kháng là một giá trị xác định.

Do đó tụ điện của chúng tôi cho phép dòng điện xoay chiều đi qua!

Sự khác biệt giữa tụ điện AC và DC là gì?

Tụ điện chỉ là một thiết bị điện tử được tạo thành bởi hai bản dẫn điện ngăn cách nhau bởi một chất nền không dẫn điện được gọi là chất điện môi. Ngoài ra, về cơ bản có hai loại tụ điện cụ thể là 1) Tụ điện phân cực; 2) Tụ điện không phân cực.Tụ phân cực chủ yếu được sử dụng trong  AC và  DC là tụ không phân cực. Khi đó hoạt động của chúng ở nguồn DC và nguồn AC khác nhau.

• Nguồn AC Hoạt động: Vì nguồn AC là xoay chiều  thay đổi cực sau một khoảng thời gian nhất định., Ảnh hưởng của nó được nhìn thấy rõ ràng trên tụ điện. Ban đầu khi tụ điện chưa được tích điện và được kết nối với nguồn điện xoay chiều, tụ điện sẽ sạc đến mức điện áp của nó. Khi nguồn xoay chiều thay đổi phân cực luân phiên, điện tích trên các bản tụ điện đổi chiều và nó phóng điện ngay lập tức. Bằng cách này, tụ điện lại tích điện và phóng điện trên sự đảo ngược của nguồn xoay chiều. Hiện tượng phóng nạp này được sử dụng trong các bộ dao động được sử dụng rộng rãi trong ngành truyền thông.
• Hoạt động nguồn DC: Trong hoạt động một chiều, điều khác biệt duy nhất là nguồn cung cấp ổn định và không đổi. Vì vậy, do điều này trong hoạt động này, tụ điện chỉ sạc đến mức mong muốn của nó.

Tụ điện có thể lưu trữ điện xoay chiều không?

Tụ điện chỉ lưu trữ năng lượng khi có sự chênh lệch điện áp được duy trì trên các bản cực của nó, tương ứng với điện áp này.

Trong mạch điện xoay chiều, điện áp trên các bản liên tục thay đổi, và hơn nữa cực tính của các bản cũng thay đổi theo mỗi nửa chu kỳ. Dòng điện lệch pha với điện áp 90 độ. , do đó, bất kỳ năng lượng nào được hấp thụ trong chu kỳ phần tư thứ nhất, chúng sẽ quay trở lại cung cấp trong chu kỳ quý tiếp theo.

Vì vậy, năng lượng được chấp nhận trong một phần tư chu kỳ và được trả lại trong một phần tư chu kỳ tiếp theo. Do đó, không có câu hỏi về năng lượng được lưu trữ trong tụ điện trong nguồn điện xoay chiều.

Tụ điện chặn điện áp một chiều. Tại sao chúng được sử dụng trong mạch DC?

một tụ điện ngăn dòng điện một chiều nhưng cũng lưu trữ điện tích. Do đó, điện áp một chiều trên tụ điện không thể thay đổi ngay lập tức.

Bạn có thể xem chức năng của nó trong mạch từ góc độ AC hoặc DC. Trong mạch xoay chiều, dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện, dòng điện một chiều thì không. Vì vậy, một tụ điện ở đầu ra của nguồn điện hoặc trên đầu vào nguồn của chip, tụ điện đó có chức năng truyền dòng điện xoay chiều xuống đất. Nói tóm lại, nó làm sạch điện áp DC.

Dòng điện xoay chiều trong mạch điện một chiều? Chắc chắn rồi. Ví dụ, hầu hết các thiết bị sử dụng nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi. Bạn có thể tạo nguồn điện rất hiệu quả bằng cách “cắt” điện áp cao hơn (bật và tắt nó bằng bóng bán dẫn) cho đến khi điện áp đầu ra trung bình giống như điện áp bạn đang tìm kiếm (ví dụ có đầu vào 15V được giảm xuống đầu ra + 5V và + 3.3V). Nếu bạn chỉ truyền tín hiệu đó đến mạch DC, bạn sẽ thất bại … những gì bạn sẽ có là một sóng vuông chạy từ 15V đến không. Nhưng chạy điều đó thông qua một bộ lọc thông thấp thực sự tốt (mắc nối tiếp, tụ điện song song) và bạn sẽ thấy mức DC khá tốt. 

Theo quan điểm DC, tụ điện lưu trữ năng lượng và chống lại sự thay đổi của điện áp DC. Vì vậy, bất cứ khi nào điện áp một chiều cố gắng thay đổi , một tụ điện sẽ giúp chống lại sự thay đổi đó. Vì vậy, khi tôi đặt một tụ điện nhỏ trên chân đầu vào nguồn của một con chip, khi điện áp vào tăng đột ngột thì nó  sẽ bị “chặn” bởi tụ điện, ngăn chặn hư hỏng chip.

Giả sử tôi đặt một tụ điện nhỏ từ chân đầu vào cho tín hiệu dữ liệu nối tiếp trên chip xuống đất. Trong DC, tụ điện đó sẽ chống lại những thay đổi nhỏ của điện áp DC, chẳng hạn như nhiễu, có thể ảnh hưởng đến việc tiếp nhận tín hiệu đó trong chip. Trong AC, DC đi vào chip, AC sẽ đi theo con đường nhanh hơn đó qua tụ điện xuống đất.

Tụ phân dòng là gì ?

Tụ phân dòng là một tụ điện có chức năng chuyển tín hiệu AC xuống đất nó sẽ loại bỏ bất kỳ nhiễu AC nào xuất hiện trên tín hiệu DC đều bị loại bỏ tạo ra tín hiệu DC sạch hơn .

Thông thường tín hiệu DC sẽ như thế này :

Nhưng sau khi sử dụng tụ phân dòng hay tụ bypass tín hiệu sẽ như ở hình dưới :

Tụ điện là một thiết bị cung cấp điện trở cực kỳ cao cho các tín hiệu có tần số thấp. Do đó, các tín hiệu ở tần số thấp sẽ không đi qua chúng. Điều này là do tín hiệu (dòng điện) luôn đi theo con đường có ít điện trở nhất. Do đó, thay vào đó, chúng sẽ đi qua điện trở RE.

Tụ điện được sử dụng để dẫn dòng điện xoay chiều xung quanh như một thành phần hoặc một nhóm các thành phần. Thường xuyên ngắt nguồn AC khỏi tổ hợp AC / DC.