elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Reaktif Güç Kontrolü Nasıl Yapılır?

Bir sistemde bulunan görünür güç, aktif ve reaktif güç sonucu oluşur. Reaktif güç, yük üzerine olumlu etkisi olmayan, devre kaynağı ile yük arasında hareket eden bir güçtür. Aktif güç ise işi yapan güçtür. Bu yazımızda reaktif gücün ne olduğunu, reaktif gücün nasıl kontrol edildiğini Sigma Elektrik'in katkılarıyla inceledik.



A- A+
16.06.2020 tarihli yazı 6933 kez okunmuştur.

Aktif Güç Nedir?


Aktif güç, elektrikte iş yapan, rezistif yüklerin harcadığı güçtür. Yani “kullanılabilir güçtür”. Birimi “Watt”'tır. P ile sembolize edilir.
 

 

DC Devrelerde Aktif Güç


DC devrelerde, DC yüküne gelen güç beslemesi, tüm yükü kapsayan gerilim ve onun içinden akan akımın sonucudur. DC devrelerde, akım ve gerilim arasında faz açısı yoktur. Başka bir deyişle, DC devrelerinde frekans (f) veya güç faktörü yoktur. Dolayısıyla DC devrelerde aktif güç formülü: P= U*I'dır.
 

AC Devrelerde Aktif Güç


AC devrelerdeki durum, akım ve gerilim arasında faz farkı bulunduğu için daha farklıdır. Bu nedenle aktif güç P= U*I*cosθ'dır. Ancak devre saf dirençli ise aktif güç, DC devredeki aktif güç formülü ile bulunur. Aktif güç, monofaze devrelerde P= U*I*cosθ formülü ile trifaze devrelerde ise P = √3*U*I*cosθ formülü ile hesaplanır.



 

Reaktif Güç Nedir?




a) Omik Yük, b) Endüktif Yük, c) Kapasitif Yük


Asıl olarak elektriksel güç, görünür güç olarak ifade edilir. Görünür güç aktif ve reaktif bileşenlerden oluşmaktadır. Aktif güç (P) esas olarak işe yarayan kısım olarak isimlendirilir. Aktif güç, gerilim (V) ile akım (I) arasındaki faz farkından dolayı oluşan açının kosinüsü ile gerilim ve akım büyüklüklerinin çarpımıdır.(P=V*I*cosφ).

Reaktif güç (Q) ise işe yaramayan kısım olarak isimlendirilir.  Manyetik alan oluşturan motor, trafo vb. ile kapasite nitelikli cihazlar (XPLS Kablosu, UPS, Led vb) reaktif güç kullanır. Reaktif güç gerilim (V) ile akım (I) arasındaki faz farkından dolayı oluşan açının sinüsü ile gerilim ve akım büyüklüklerinin çarpımıdır. (Q=V*I*sinφ).

Alternatif akım devrelerinde gerilim ve akım senkronize olmadığı için reaktif güç oluşur. Reaktif güç geçici olarak kapasitif ve endüktif bileşenler nedeniyle ileri geri akan elektrik veya manyetik alan formunda saklanır.

Bir cihazdan geçen akım, gerilim arasında faz farkı varsa cihaz reaktif güç tüketir. Bir diğer tanımlama olarak, motorun kalkışında ihtiyaç duyduğu elektromanyetik alanı oluşturmak için harcadığı güce de reaktif güç diyebiliriz. Gerilim ve akım arasındaki faz kaymasına bağlı olarak, cihazın reaktif güç tüketim miktarı belirlenir. Reaktif güç, iletim hattında ileri geri hareket ettiği için ek bir yük görevi görür. Bu nedenle reaktif güç, tüm kabloların, transformatörlerin, şalt cihazlarının kullanımında önemli bir faktördür. Bu sebeple, tüm bu tesisatların hem aktif hem de reaktif gücü dikkate alarak, görünen güç için tasarlanması gerekmektedir. Fazla miktarda reaktif güç mevcutsa, sistem güç faktörünü büyük oranda düşürecek ve dolayısıyla işletme verimliliği azalacaktır. Bu durum, istenmeyen gerilim düşümüne, daha fazla iletim kayıplarına, fazla ısınmaya ve daha yüksek işletme maliyetlerine neden olur.

 

 

Reaktif Güç Kompanzasyonu


Şebekeden çekilen reaktif gücü küçültmemiz ya da yok etmemiz için yapılan uygulama ‘reaktif güç kompanzasyonu’ olarak adlandırılır. Diğer bir deyişle; yüklerin ihtiyacı olan reaktif gücü kompanzasyon elemanlarından karşılayarak şebekeden çekilen reaktif gücün sıfıra, güç faktörünün 1 değerine yaklaştırılması ayrıca şebeke gerilim ve akımı arasında faz farkının azaltılması uygulamasıdır.


Kapasitif Reaktif: Gerilim ve akım arasındaki faz farkında akımın ileri yönde olması durumudur. Diğer bir deyişle; daha çok yalıtkan elemanların kullanıldığı sistemlerde şebekeye verilen reaktif güçtür. Daha açık ifadeyle sisteminizde ups, elektronik balans içeren aydınlatma, bilgisayar sistemleri vb. yük varsa kapasitif reaktif güç üretiyorsunuz demektir.


Endüktif Reaktif: Gerilim ve akım arasındaki faz farkında gerilimin ileri yönde olması durumudur. Diğer bir deyişle daha çok manyetik alan üreten elemanların kullanıldığı sistemlerde şebekeden çekilen reaktif güçtür. Daha açık ifadeyle sisteminizde elektrikli motor, endüksiyonlu ısıtıcılar, manyetik balanslı aydınlatma vb. kullanıyorsanız ayrıca sayacınızın trafodan önce gelmesi durumunda endüktif reaktif güç tüketiyorsunuz demektir.

 

Reaktif Güç Talep Eden Sistemler


► Düşük ikazlı senkron makinalar
► Asenkron motorlar
► Senkron motorlar
► Bobinler
► Transformatörler
► Redresörler
► Endüksiyon fırınları, ark fırınları
► Kaynak makinaları
► Havai hatlar
► Fluoresan lamba balastları
► Sodyum ve cıva buharlı lamba balastları
► Neon lamba balastları vs.




İndüksiyon prensibi ile çalışan bu makinalarda, özellikle elektrik motorlarında, manyetik alanların oluşması için reaktif güç gereklidir.

Endüktif güç, ideal bir bobine ait akım ve gerilimin etkin değerlerinin çarpımına denir. Reaktif güç değeri, aktif güçten farklı olarak enerji kaybını ifade etmez. Bobinde depolanan ve tekrar devreye geri verilen enerji ile ilgili büyüklüktür. Birimi “VAr”dır.

Kapasitif güç, ideal bir kondansatöre ait akım ve gerilimin etkin değerlerinin çarpımına eşittir. Birimi “VAr” dir.
 



 

Reaktif Güç Kaynakları


Reaktif güç, güç sistemi ağına bağlı birçok eleman tarafından üretilir veya sönümlenir. Bu nedenle, şebeke üzerinden reaktif güç akışı bu ekipmanlarla kontrol edilir. Bu reaktif güç kaynakları;

Jeneratörler: Senkron motorlar, bobin sargılarının DC uyartımına göre reaktif güç oluşturabildikleri gibi sönümleyedebilirler. Aşırı uyartım durumunda reaktif güç üretirlerken az uyartım durumunda sönümleme yaparlar. Jeneratörler, voltaj kontrolü amacıyla en çok kullanılan reaktif güç kaynaklarıdır.

Kapasitörler ve Reaktörler: Kapasitif ve endüktif cihazlar seri voltaj ve şönt kompanzasyon teknikleriyle reaktif güç kontrolü ile sistem gerilimini ve kararlılığını kontrol eder. Bir kapasitör kompanzatör reaktif güç üretirken, bir endüktif kompansatör reaktif gücü absorbe eder. Reaktörler (şönt) başlıca, voltajı düşük tutmak amacıyla reaktif gücün sönümlenmesinde ve hat üzerindeki toplam kapasitif yükün kompanzasyonunda kullanılır.

İletim Hatları ve Yeraltı Kabloları: İletim hattı ve kabloları reaktif güç sönümler ve üretir. Aşırı yüklü bir iletim hattı, reaktif güç tüketir ve hattın gerilimini azaltır; az yüklü bir iletim hattı ise reaktif güç üretir ve hattın gerilimini arttırır.
 
Katı Hal Dönüştürücüleri: HVDC dönüştürücüler gibi güç sistemi işletiminde kullanımda birkaç katı hal dönüştürücü vardır. Bu dönüştürücüler, çalışırken daima reaktif güç tüketirler. Bu nedenle dönüştürücülerin çoğunda, dönüştürücülerin reaktif güç gereksinimini kontrol etmek için reaktif kompanzasyon cihazları kullanılır.

Transformatörler: Manyetik alan üretmek için transformatörün reaktif güce ihtiyacı vardır. Bu nedenle reaktif gücü absorbe eder. Bir transformatörün reaktif güç tüketimi, derece ve akım yüküne bağlıdır.

Yükler: Sistem voltajı ve kararlılığı üzerine büyük ölçüde etki eden, birçok reaktif güç tüketen yük vardır. Bu yüklerden bazıları: indüksiyon motorları, indüksiyon jeneratörleri, ark fırınları, sabit yük olarak: indüksiyonlu ısıtma, mekan ısıtması, su ısıtma ve iklimlendirmeyi sayabiliriz
 
 
 

Reaktif Güç Kontrolü Neden Önemlidir?


Şebekeye bağlı endüktif yükler (motor, transformatör, floresan lamba) manyetik alanlarının temini için, bağlı oldukları şebekeden reaktif akım çekerler. Motorda manyetik alan elde etmeye yarayan reaktif akım, enerji iletim hatlarında ve anahtarlama modüllerinde gereksiz kayıplar meydana getirmektedir. Bu kayıpların yok edilmesi ile, trafo ve şalter gibi anahtarlama elamanları ihtiyaç dışı büyüklükte seçimi söz konusu olmayacaktır ve tesislerde kullanılan kabloların kesitleri düşecektir. Sonuç olarak yüksek maliyette enerji dağıtımı ve kullanımının önüne geçilmiş olacaktır. Reaktif enerjinin santralden kullanıcıya kadar taşınması başlı başına her yönden bir ekonomik kayıptır. Tesiste harcanan reaktif enerjinin azaltılması amacı firmalar kendi bünyelerinde kompanzasyon sistemleri kullanırlar. Alçak gerilim sistemlerde reaktif gücün en ekonomik biçimde kompanze edilmesi yöntemi, sisteme paralel bağlı reaktif güç kondansatörleri kullanılmasıdır. Bu kondansatörler, kademeli olarak dizayn edildiğinde, sistemin değişen reaktif güç ihtiyacına göre reaktif güç üretecek ve böylece reaktif gücün şebekeden çekilmesi yerine kullanıcı tarafından üretilmesini sağlayacaktır. Bunun sonucu olarak, iletim ve dağıtım hatları gereksiz yere yüklenmeyecek, daha fazla yükü besleyebilecek duruma gelecek, tesislerdeki gerilim düşümü ve kayıplar azalacaktır.

Reaktif güç, devrede ileri geri hareket ettiği için ek bir yük görevi görür. Bu sebeple, kurulan sistemlerin hem aktif hem de reaktif gücü dikkate alınarak görünen güç hesabı yapılması gerekir. Eğer sistemde fazla reaktif güç bulunursa, sistem güç faktörünü düşürecektir ve sistemin verimliliği azalacaktır. Bu durum, istenmeyen gerilim düşümüne, daha fazla iletim kayıplarına, fazla ısınmaya ve daha yüksek işletme maliyetlerine neden olur. Dolayısıyla yapılacak güç kontrolleri sistemde büyük etkiler yaratır.

Reaktif güç kontrolü aktif ve reaktif güç kontrolü kompanzasyon sistemleri aracılığıyla yapılır.



Sigma Elektrik Genel Ürün Kataloğu İçin Tıklayınız.


 

Kompanzasyon Nedir?


Kompanzasyon, akım ile gerilim arasındaki faz farkının en ideal olabilecek açıya getirilerek, sistemi olumsuz etkileyen reaktif güçlerin sıfıra yaklaştırılması olayıdır. Yani güç faktörü cosθ düzeltilir. Böylece enerji iletim hatlarının ve şebekenin gereksiz yere yüklenmesine sebep olan ve kayıpları artıran reaktif güç, olabildiğince minimum seviyede tutulur.


 
Reaktif Güç Kompanzasyonu


Reaktif gücü dengeleme ve akım ile gerilim arasında oluşan faz farkını olabildiğince azaltma işlemine reaktif güç kompanzasyonu denir. Eğer reaktif güç kompanzasyonu yapılmazsa, şebekede kayıplar oluşur. İletim hatları ve kablolar daha fazla akım çeker ve bu yüzden büyük gerilim düşümleri meydana gelir. Hatlarda gerilim düşümlerinin meydana gelmesi, enerji taşıma kapasitesini düşürür. Sonuç olarak kompanzasyon sayesinde daha kaliteli, daha ucuz ve daha verimli bir enerji kullanırız.

Reaktif güç kompanzasyonu, indüktif yükler için kompanzasyon kondansatörleri ile, kapasitif yükler için ise şönt reaktörler ile yapılır. Ayrıca bazen de senkron motorlar sayesinde de reaktif güç kompanzasyonu yapılabilmektedir.


 

Alçak Gerilim Güç Kondansatörleri Karakteristikleri



► Özel tasarım ve üretim süreci, düşük empedans ve minimum ısı kaybı
► Avrupa standartlarında üretilmiş silindirik kalıptan çekilmiş alüminyum gövde, mükemmel ısı yayılımı, düşük ağırlık, küçük hacimli.
► Kondansatörlerde düşük kayıp ve uzun ömürlü olmasını sağlayan dielektrik polipropilen film malzeme
► Dünyadaki en gelişmiş donanımları ve teknolojiyi kullanarak imal edilmiştir
► Çift koruma, aşırı basınç korumalı, kendi kendini onarma
► Başarısızlık oranı 60000 saat çalıştırdıktan sonra %6’dan azdır.

 
Reaktif Güç Kondansatörleri
 
 

Gerekli Kondansatör Kapasitesinin Hesaplaması


Gereken kondansatör gücünün tayini için tesisin cos ϕ ’sinin ve kurulu aktif gücünün bilinmesi gerekmektedir. Eğer tesiste reaktif sayaç var ise elektrik faturalarından ortalama cosθ bulunabilir. Pratik olarak günün çeşitli zamanlarında birkaç gün süreyle ölçüm yaparak ortalama cosθ tayin edilebilir. Tesisin kurulu aktif gücü ise tesisteki tüm yüklerin (motorlar, aydınlatma elemanları, ısıtıcılar vb. gibi) etiketleri üzerinde yazılan güçler toplanarak belirlenir. Bundan sonra güç vektörü çizilerek aşağıdaki formüller elde edilir ve bu formüllerden yararlanılarak gerekli kondansatör gücü hesaplanır.

Şekilde verilen fazör diyagramında ölçülen cosφ değeri ve ulaşılmak istenen cosφ değerinin açıları φ1 ve φ2 olsun.

Buna göre;

tanφ1=QL/P QL=P .tan φ1
tanφ2=Q/P Q=P .tan φ2
QC =QL – Q = P . tan φ1 - P. tan φ2 = P .(tan φ1 - tan φ2) olarak bulunur.

Qc = P .(tan φ1 - tan φ2)

 

Reaktif Güç Kontrol Rölesi


Reaktif güç kontrol röleleri, kompanzasyon sisteminde bulunur. Cosø değerini devreye alınıp çıkarılan kondansatörler ve endüktif reaktörler yardımıyla istenen değere getiren yüksek hassasiyetli bir cihazdır. Cihaz aynı zamanda şebeke analizörü olarak çalışır ve çeşitli AC parametrelerin görülmesini sağlar. Bütün gerilim ve akım girişlerinin toplam harmonik değeri görülebilir. Reaktif güç kontrol röleleri, sistemi, kompanzasyon sisteminde bulunan bir başka eleman olan kondansatör ile birlikte ayarlanmış güç değerinde tutmaya çalışır. Sistemde bulunan gerilim ile gelen akımın faz farkına göre kondansatörleri kontrol eder. Güç, ayarlanan değerde değilse kondansatörleri devreye sokarak gücü artırmaya çalışır. Reaktif güç kontrol rölesi, gösterge, çıkış röle devre kartları ve kıyaslama ünitesinden oluşur.

 
Sigma reaktif güç kontrol röleleri 12 kademeli 3 faz ayrı kopmanzasyon sağlayarak devredeki kapasitif etkilere göre monofaze kondansatörleri devreye alıp çıkarır ve kapasitif kompanzasyon sağlar.
 
 
Sigma Reaktif Güç Kontrol Rölesi


 

Neden Sigma Reaktif Güç Kontrol Rölesi Kullanılmalıdır?



► İhtiyaca göre 3 fazlı (trifaze) veya tek fazlı (monofaze) kondansatörleri devreye alıp çıkartır.
► SVC’li tiplerde, endüktif yük sürücüsü kullanılarak tek fazlı şönt reaktör, endüktif yük sürücüsü kullanılmadan 3 fazlı şönt reaktörü devreye alıp çıkartır.
► Sigma Reaktif Güç Kontrol Rölesi aynı zamanda bir enerji analizörü gibi çalışarak 100’den fazla enerji parametresini(akım-gerilim harmonikleri, saatlik, günlük, haftalık, aylık enerji oranları, tarifeli enerjiler, faz başı enerjiler ve faz başına enerji oranları, import-export-kapasitif-endüktif-görünür enerjiler, nötr akımı, faz akımının gerilim-güç-güç faktörü değerleri, cos fi …) %0.2 hassasiyet ile 20 ms içerisinde ölçme yeteneğine sahiptir.
► Toplam akım harmoniği (THDI) ve gerilim harmoniği (THDV) ölçümünün yanında, 63. harmoniğe kadar ayrı-ayrı akım ve gerilim harmoniklerini ölçer. Enerji kalitesi analizi için yardımcı olur.
► Sigma Reaktif Güç Kontrol Rölesi; rölenin iç sıcaklık değerinin aşırı yükselmesi, gerilim yükselmesi, endüktif ve kapasitif güç sınırının aşılması durumlarında alarm çıkışı ile kullanıcıya uyarı verir.


 

SİGMA Kompanzasyon Çözümleri
 

Klasik Kompanzasyon



► En düşük yatırım maliyeti
► En yaygın metot
► En kolay sistem tasarımı
 

Sürücülü Kompanzasyon (SVC)


► Kolay sistem tasarımı
► Yüklerin dengesiz değiştiği işletmeler için en uygun çözüm
► Hızlı değişen yükler için çözüm
► Kapasitif yükler için kalıcı çözüm
 

Harmonik Filtreli Kompanzasyon


► İşletmeyi ve kondansatörleri harmonik etkilerden koruma
► Rezonans tehlikesini ortadan kaldırma
► Enerji kayıplarında azalma


 

İşletmelerde Kompanzasyonun Önemi


1993 yılından beri alçak gerilim şalt ürünleri üreten SİGMA Elektrik, Reaktif Güç Kompanzasyonu ve enerji kalitesi konularında yenilikçi ürünlerle beraber kapsamlı çözümler sunmaktadır. SİGMA Elektrik, endüstrideki her türlü kompanzasyon ihtiyaçları için en son teknolojiye sahip Reaktif Güç Kontrol Röleleri ve bu röleler ile tam koordineli çalışan Endüktif Yük Sürücüleri (SVC), Akım Trafoları, Kompanzasyon Kontaktörleri, Şönt Reaktörler, Harmonik Filtreler ve A.G. Güç Kondansatörleri ile geniş kompanzasyon ve enerji kalitesi çözümleri sunar.

 

Kompanzasyon ile Kazanımlar


Kompanzasyon çözümleri ile işletmeler olası endüktüf ve kapasitif enerji bedeli ödemezler. Kompanzasyon çözümleri sayesinde işletmelerde;

Enerji Tasarrufu: İşletmelerin tüketmiş oldukları aktif enerjinin daha verimli olması sağlanır ve elektrik giderleri azaltılır.

Ekipman Verimliliği: Trafoların daha fazla yüklenmesine, kablo kesitlerin daha küçük seçilmesine olanak sağlanır.

Enerji Kalitesi: Oluşabilecek ani gerilim değişimlerinden sistem ve ekipmanlar korunur.

Sistem Güvenliği: Ani yük değişimlerinden dolayı kablolarda oluşabilecek ısınmalardan kaynaklanabilecek kayıplar önlenir.

 

 

Şönt Reaktörler


Şönt reaktörler kompanzasyon sistemlerinde, kapasitif yükün artması durumunda reaktif güç kontrol rölesi ile devreye alınarak, endüktif etki meydana getiren, böylece kapasitif yükün dengelenmesinde kullanılan kompanzasyon elemanlarıdır. Uzun yeraltı elektrik hatları, UPS’ler, bilgisayarlar, elektronik balast ve led aydınlatmaların neden olduğu kapasitif etki, şönt reaktörlerin kullanılması ile kompanze edilmiş, dengelenmiş olur.

Şönt reaktörler kapasitif reaktif enerjinin yüksek olduğu sistemlerde dengeleme (kompanze) yapmak amacı ile kullanılırlar. Sisteme endüktif yük basan reaktörlere şönt reaktör denir. Şönt reaktör yıldız bağlı belirli bir güce sahip transformatörlerdir. Şönt reaktörlerin ağırlıklı olarak kullanıldığı tesisler bankalar, radyolink istasyonları, DC sürücülerin yoğunluklu olduğu tesisler, uzun yeraltı kablo hatları, demiryolu tesisleri vb yerlerde kullanılır.

Sigma Şönt Reaktörleri monofaze kademelerde 0,25 kVAr’dan ile 10 kVAr’a kadar, trifaze kademelerde ise 0,25 kVAr’dan 50 kVAr’a kadar üretilmektedir.


 

Sigma Şönt Reaktörlerin Üstün Özellikleri


► TS EN ve Avrupa standartlarına uygun olarak uzun ömürlü ve zorlu çalışma şartlarına dayanıklı olarak tasarlanmıştır.
► Tek veya üç fazlı yüksek geçirgenlikli hava boşluklu tasarıma sahiptir.
► İstenilen akım veya güç için tasarım ve üretim imkanına sahiptir.
► Vakumda vernik ile nemden koruma ve sessiz çalışma imkanı sağlar.


Kaynak:



                   

Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar