Kompanzasyonda Kondansatör Seçimi

Elektrik enerjisini verimli kullanma çalışmalarından biri olan kompanzasyon, reaktif güç katsayısının düzeltilme işlemidir. Peki kondansatör, güç katsayısını nasıl düzeltir? Kondansatör seçiminde hangi veriler gerekli? Kondansatör ataması nasıl yapılır sorularının cevabı yazımızın devamında.

A- A+

14.06.2015 tarihli yazı 64414 kez okunmuştur.

Kondansatör Nedir?

Kondansatör elektrik ve elektroniğin vazgeçilmez elemanlarından birisi olmakla birlikte, kompanzasyon panolarının en önemli parçalarından biridir.

Kondansatör, iki iletken plaka arasına yalıtkan malzemenin yerleştirilmesi ile elde edilen ve elektrik enerjisini depo edebilen devre elemanıdır.

Şekil 1: Kondansatörün Basit Yapısı

Uluslararası Birim Sistemi'nin kapasite birimi, İngiliz fizikçi Faraday'ın adıyla anılan Farad’dır.(F)

Şekil 2: Elektronikte Kullanılan Kondansatörler

Elektronikte, farklı özelliklere sahip kondansatörler bulunmaktadır. Kondansatörler gerilim katlayıcı devrelerde, doğrultucu devrelerde, kuplaj devrelerinin akım ve gerilim arasında faz kaydırmasında, güç katsayısının düzeltilmesi vb. birçok alanda kullanılır.

Bu yazımızda, kondansatörün görevinden olan ‘Güç Katsayısının Düzeltilmesi’ işlemini ele alacağız.

► İlginizi Çekebilir: Kompanzasyon Nedir?

Güç Katsayısının Düzeltilmesi

Elektrik tesislerinde, alternatif akımla çalışan elektrik motorları, aydınlatma sistemleri gibi kuvvet devreleri vardır. Aydınlatma devrelerinde, akkor telli lambalar direnç özelliği gösterirler. Floresan lambaları, içindeki balasttan dolayı endüktif özellik gösterirler. Elektrik makinaları, bobinden dolayı endüktif özellik gösterirler. Böylece bunların kullanıldığı yerlerde akım, gerilimden geride olur. Bu devreler endüktif özellik gösterdiklerinden dolayı aktif gücün yanında reaktif (kör) güç de çekerler. Herhangi bir işe yaramayan bu kör gücü küçülterek, güç katsayısını 1’e doğru yükseltilmesine ‘Güç katsayısının düzeltilmesi’ denir.

Daha detaya inersek;

Güç vektöründeki aktif güç (P) ile görünür güç (S) arasındaki açının kosinüsüne, güç katsayısı (cosφ) denir. Reaktif güç (Q) ne kadar büyük olursa cosφ küçük, dolayısıyla görünür güç (S) de büyük olur. Bu da şebekeden daha fazla güç çekmek yani akım çekmek demektir. İşte reaktif gücün azaltılıp, güç kat sayısı (cosφ)’nin yükseltilmesi işlemine kompanzasyon denir.

P= V.I. cosφ (W) Aktif Güç
Q= V.I. sinφ (VAR) Reaktif Güç
S= V.I (VA) Görünür Güç

Şekil 3: Faz Diyagramları Üzerinden Reaktif Güç Hesabı

Vektör diyagramında görüldüğü gibi kondansatör bağlanmadan önceki cosφ1 değeri daha küçük ve görünür güç (S1) daha büyüktür. Kondansatör eklendiğinde ise cosφ2 büyüyerek, görünür güç (S2) azalmıştır. Bu da şebekeden daha az güç ve akım çekmek demektir. Aynı zamanda elektrik enerjisi ücretinden de kar demektir.

Φ açısı aynı zamanda akım ile gerilim arasındaki faz farkıdır.

Ek bir not daha eklersek, devreye kondansatör bağlamakla da yükün şebekeden çekeceği akım azalır ancak devredeki performans değişmez.

► İlginizi Çekebilir: Kompanzasyon Takibi ve Enerji Verimliliği

Kondansatör Hesaplama ve Seçimi

Bu başlık, altında kompanzasyonda kondansatör seçimi için gereken bilgilerden ve hesaplamalarından bahsedeceğiz.

Birçok hesaplama yöntemleri mevcuttur bunları verecek olursak;

►Toplam yük biliniyorsa kondansatör gücünün hesaplanması,

►Tesiste aktif ve reaktif sayaçlar bulunuyorsa kondansatör gücünün hesaplanması,

►Tesiste aktif sayaç, ampermetre, voltmetre mevcutsa kondansatör gücünün hesaplanması,

►Tesiste ampermetre, wattmetre, voltmetre mevcutsa kondansatör gücünün hesaplanması.

Şekil 4: Bir Kompanzasyon Panosundaki Kondansatörlerin Konumu

Toplam yük üzerinden yapılan kondansatör gücü hesaplama işlemi, en sık kullanılanı olduğu için bu yöntemden bahsedeceğiz.

İlk olarak tesisimizle ilgili bilgileri bilmemiz gerekir. Cosφ, kurulu aktif gücün kesinlikle bilinmesi gerekir. Örnek verecek olursak,

► Örnek 1: Bir tesisin aktif gücü 50 kW, cosφ=0,65 dan 0,90’a yükseltilmek isteniyor. Bunun için gerekli olan kondansatörü tayin edelim.

P= 50.000 W

Cosφ1=0,65 φ1=49,5

Cosφ2=0,90 φ2=25

Qc=P. (tanφ1- tanφ2)

Qc=50. (1.17-0,46)

Qc =35,5 kVAR

Bir başka örnek inceleyelim;

► Örnek 2:Tesisimizin aktif gücü 8 kW, cosφ=0,83’den 0,95’e yükseltilmek isteniyor. Bunun için gerekli kondansatörün kapasitesini hesaplayalım.

P=8000 W

Cosφ1=0,83 φ1= 34

Cosφ2=0,95 φ2= 18

Qc=P. (tanφ1- tanφ2)

Qc=8. (0,674 - 0,324)

Qc =2.4 kVAR

Kondansatör Ataması Yapımı

Atama yapılırken dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli konu, seçilen adımdaki değer bir sonraki adımdakinden büyük olmamalıdır. İlk örneğimizdeki bulduğumuz değerde 5 kademeli reaktif güç kontrol rölesi kullanılacağını düşünerek atama yapalım.

Qc=35.5 kVAR

1. kademe 0.5 kVAR

2. kademe 5 kVAR

3. kademe 10 kVAR

4. kademe 10 kVAR

5. kademe 10 kVAR

Şekil 5: Reaktif Güç Kontrol Rölesi

Reaktif güç kompanzasyonu, kompanzasyon kondansatörleri ile yapılır. Bir reaktif güç rölesine istenilen düzeyde yapılması gereken güç faktörü vs. ayarlar girilir. Reaktif güç rölesi, sistemi sürekli izleyerek reaktif gücün durumuna göre kondansatör banklarından kondansatör gruplarını devreye alıp çıkararak reaktif güç kompanzasyon işlemini gerçekleştirir.

Kaynak:

►MEGEP