Güç Kompanzasyonu

Elektrikte güç, elektrikli cihazların birim zamanda harcadığı enerji miktarı olarak da bilinir.
1 saniyede 1 joule enerji harcayan elektrikli alet 1 watt gücündedir. Doğru akım devrelerinde sadece direnç elemanın etkisi vardır bu yüzden yalnızca dirence ait güç bulunmaktadır. Doğru akım devrelerinde akım ve gerilim sabit değerde olduğu için güçte sabit değerde ve pozitiftir. Yani direnç kaynaktan sürekli olarak güç çeker ve bu gücü harcar.

DC Akımda Güç:     P = U.I = I² . R 

Alternatif akım  devrelerinde de güç DC devrelerde olduğu gibi akım ve gerilimin çarpımına eşittir ama AC devrelerde, akım ve gerilim sabit değildir yani zamana bağlı olarak değişmektedir. Bu yüzden güç de zamana göre değişen bir büyüklüktür. Bu güç “Ani Güç” denir. Ani güç hem pozitif hem de negatif değer alabilir. Gücün pozitif olması, kaynaktan devreye bir güç akışı olduğunu; negatif olması ise, kaynağa doğru bir güç akışı olduğunu gösterir.

AC Akımda Güç:   p(t) = u(t).i(t)

Direnç, bobin ve kondansatörden oluşan devreler (RLC Devrelerinde) Z empedansı ile ifade edilir. Z empedansı iki bileşenden olur;

Z = R +/- iX   ( R, direnç değeri; X, kondansatör/bobin değeri)

Devre empedansı iki bileşenden oluştuğu için güç denklemi de iki bileşenden oluşur.

S = P +/- iQ

Toplam gücün reel bileşeni direnç elemanlarına ait  “Aktif Güç (P)” ü ,  sanal bileşeni reaktans elemanlarına (kondansatör/bobin) ait “Reaktif Güç (Q)” ü ifade eder. Bu iki gücün toplamı ise “Görünür Güç (S)” olarak adlandırılır.

S = Görünür Güç     (VA => Volt-amper)
P = Aktif Güç           (W => Watt)
Q = Reaktif Güç       (Var => Volt-amper-reaktif)

Güç Kompanzasyonu

Reaktif Güç: Bir kondansatör ve bobine ait akım ve gerilimlerinin çarpımıdır. Reaktif güç, bobin veya kondansatörde depolanan ve tekrar devreye verilen enerjiyi ifade eder. Yani aktif güç iş yapan güç iken, reaktif güç iş yapmayan güçtür.
Akımın aktif  bileşeni ; Motorlarda mekanik gücü, Isıtıcılarda teknik gücü, Lambalarda aydınlatma gücünü oluşturan bileşendir. Akımın reaktif bileşeni; Jeneratör, Transformatör,  Motor,  Bobin.
Yaşamımızda kullandığımız bir çok ürün kapasitif ve endüktif özelliktedir. ( Fleurason lambalar, elektrik motorları vb). Endüktif yüklerde; akım, gerilimden geri fazlıdır. Bu tarz yükler, şebekeden aktif güç çekerken reaktif güçte çekerler. Bu da şebekeden daha fazla akım çekilmesine sebep olmaktadır.
Kondansatör ve bobin farklı zamanlarda kaynaktan güç çekerek şarj olur ve depoladıkları enerjiyi geri vererek deşarj olurlar. Farklı zamanlarda olduğu için bir eleman enerjiyi depolarken, diğer eleman enerjiyi kaynağa geri vermektedir. Bu ilişki “Güç Kompanzasyonu” nun temel çalışma prensibini oluşturmaktadır. Bu şekilde reaktif gücün azaltılması sağlanmaktadır.

Reaktif Gücün Yarattığı Problemler

Reaktif güç hem üretici hem de tüketici için zararlara sebep olabilir.
Üreticiler İçin:
Kurulacak bir tesiste;
– Daha büyük güçte jeneratör ve transformatörlerin seçilmesine,
– Daha kalın kesitli iletken kullanılmasına,
– Cihazlarının daha büyük ve hassas olmasına neden olur.
Kurulu bir tesiste:
– Üretim, iletim ve dağıtımda kapasite ve verimin düşmesine,
– İletkenlerde kayıpların ve gerilim düşümünün artmasına,
– Gerilim regülasyonu ve işletmeciliğin zorlaşmasına neden olur.
Tüketiciler  İçin:
Kurulacak bir tesiste;
– Alıcı transformatörünün (varsa), kumanda, koruma ve kontrol donanımının gereğinden daha büyük olmasına,
– İletkenlerin daha kalın kesitli seçilmesine neden olur.
Kurulu bir tesiste;
– Transformatör (varsa), o tesisatın kapasite ve veriminin düşmesine,
– Şebekeden daha çok reaktif enerji çekilmesine,
– Kayıpların ve gerilim düşümünün artmasına neden olur.

Bu zararların hepsi sistemin kusursuz çalışması için problem oluştururken maddi olarak da hem tüketici hem de üretici için yüksek maliyete sebep olur. 

Güç Kompanzasyonunun Faydaları

-Gereksiz yatırım yapılmamış olur.
– Kayıplar azalır.
– Sistemlerde gerilim düşümü azalır.
– Tüketiciler için en önemli faydası kullanmadıkları reaktif enerji bedeli ödemezler.

Kompanzasyonun Yapılışı 

Güç kompanzasyonu, güç katsayısının düzeltilmesi olarak da tabir edilir. Endüktif yüklü sistemlerde güç katsayısının düzeltilmesi için güç üçgeninden faydalanılır. Güç üçgeninde görünür gücün (S) ve güç açısının küçülmesi yani güç üçgeninin küçülmesi gerekir. Güç üçgeninin küçülmesi için güç bileşenleri olan aktif güç (P) ve reaktif gücün(Q) küçültülmesi ile gerçekleşebilir. Sistem endüktif yüklü olduğundan, devreye zıttı olarak kapasitif reaktif güç ekleyerek reaktif güç azaltılabilir. Bunun yapılabilmesi için sistemde endüktif reaktif yüke paralel olarak kondansatör veya kondansatörler bağlanır. Bu sayede endüktif  yüke gerekli olan reaktif yük kondansatörlerden sağlanacaktır. Böylelikle reaktif güç değeri ve onunla beraber görünür güç büyüklüğü düşecek ve kayıplar azalacaktır.

Kompanzasyonda kondansatörün endüktif yüke  paralel bağlanmasının sebebi, yükün kompanzasyondan etkilenmeyecek olması diğer bir değişle; sisteme kondansatör bağlansa bile yükün çekeceği aktif güç değeri değişmemektedir. Paralel bağlı kondansatör, yükü değil devre akımını ve empedansını etkiler.

Kaynakça:

– https://www.emo.org.tr
– http://yalovamem.meb.k12.tr
– https://en.wikipedia.org