Güç Kalitesi ve Güç Faktörü Düzeltme Çözümleri
Aktif Harmonik Filtre
Pasif Harmonik Filtre
Sinüs Filtre
Tristör Modülü
Endüktif Yük Sürücü
Deşarj Ünitesi
Statik VAR Generator
Güç Faktörünün Tanımı
Güç Faktörü, bir elektrik tesisatının tasarım ve yönetim kalitesinin bir göstergesidir. İki çok temel kavrama dayanır: aktif ve görünür güç.
Aktif güç P (kW) , motor, lamba, ısıtıcı, bilgisayar gibi yüklere iletilen gerçek güçtür. Elektriksel aktif güç, mekanik güce, ısıya veya ışığa dönüştürülür.
Uygulanan rms voltajının V rms ve dolaşan rms akımının I rms olduğu bir devrede , görünen güç S (kVA) bu çarpım ile gösterilir: V rms x I rms .
Görünür güç, elektrikli ekipmanların güç derecelendirmesinin temelidir.
- Güç Faktörü λ, aktif güç P'nin (kW) görünen güce S (kVA) oranıdır:
Yük, gücü tüketen tek bir cihaz olabileceği gibi birden fazla güç tüketen cihazada ait olabilir.
Güç faktörünün değeri yükün karakteristiğine bağlı 0 ile 1 arasında değişecektir.
Reaktif Gücün Tanımı
Motorlar gibi endüktif çoğu elektrik yükü için, I akımı V voltajının φ açısı kadar gerisindedir.
Sistemdeki akımlar ve gerilimler tam sinüzoidal sinyaller ise, bunu göstermek için bir vektör diyagramı kullanılabilir.
Bu vektör diyagramında, akım vektörü iki bileşene ayrılabilir: biri gerilim vektörü ile aynı fazda (bileşen I a ), diğeri gerilim vektörü (bileşen I r ) ile karesel (90 derece gecikmeli) içinde. Şekil L1'e bakın .
I a akımın aktif bileşeni olarak adlandırılır .
I r , akımın reaktif bileşeni olarak adlandırılır .
Şekil L1 – Akım vektör diyagramı
Harmonik Çözümleri
Aktif Harmonik Filtre
ELEKTRA aktif harmonik filtreleri, şebekedeki harmonik kirliliğin giderilmesine yardımcı olarak, düşük enerji kalitesinin sebep olduğu problemlerin önüne geçilmesine olanak sağlar.
Pasif Harmonik Filtre
ELEKTRA Pasif Harmonik Filtreleri sisteminizi, harmoniklerin zararlı etkilerine karşı korumak üzere tasarlanmıştır. Ünite harmonik üreten yüklerin (motor sürücler, UPS’ler vs.) girişlerinde uygulanır ve harmoniği üretildiği noktada temizler.
Sinüs Harmonik Filtre
Sinüs filtreler motor sürücülerin çıkışlarındaki Darbe Genlik Modülasyonu ile üretilmiş gerilim dalga şeklini filtrelemek için kullanılırlar.
Reaktörler
Harmonik Filtre Reaktörleri
Harmonik Filtre Reaktörleri, kompanzasyon sistemlerinin, kirli şebekelerde sağlıklı çalışmasını sağlayan ürünlerdir.
Şönt Reaktörler
Şönt reaktörler saf endüktif yüklerdir. Bu reaktörler ile şebeke için tasarlandıkları miktarda endüktif güç üretitler. Şönt reaktörler otomatik kompanzasyon sistemlerine eklenerek aşağıda belirtilen sorunların önüne geçerler.
Hat Reaktörleri
Hat reaktörleri modern endüstriyel cihazları ile şebeke arasında kullanılır. Uygun seçilmeleri durumunda; Komutasyon anında gerilimde oluşan çentikler ve vb. arızaların önüne geçerler.
Motor Sürücü Çıkış Reaktörleri
Motor sürücü çıkış reaktörleri, motor sürücülerin ve inverterlerin çıkışında kullanılır ve bu cihazların çıkışlarında daha uzun kablo kullanılmasına olanak sağlarlar. Uygun seçilmeleri durumunda aşağıda belirtilen sorunların önüne geçerler.
Reaktif Güç Kompanzasyon Çözümleri
Tristör Modülü
ALPHA serisi tristör modülleri, dinamik güç faktörü kontrolü uygulamaları için 50kVAr’a kadar olan kapasitif yükleri anahtarlamak için tasarlanmıştır.
Endüktif Yük Sürücü
GAMMA serisi endüktif yük sürücü modülleri, dinamik güç faktörü kontrolü uygulamalarında 30kVAr’a kadar olan şönt reaktörleri sürmek için tasarlanmıştır. Modüller, üçer adet tek fazlı ünitelerden oluşmuştur ve her fazı bağımsız olarak kontrol eder.
Deşarj Ünitesi
Deşarj ünitesi hızlı değişen reaktif güç ortamında kondansatörlerin deşarj zamanlarını azaltır ve kompanzasyon sistemlerindeki kondansatörlerin, dolayısıyla kurulu/kurulan kompanzasyon sisteminin ömrünü uzatır.
SVG Static VAR Generator
ELEKTRA DynamiX serisi SVG, reaktif güç akışının hızlı ve dinamik olarak değiştiği, düşük güç faktörüne sahip, dengesiz yüklerin bulunduğu endüstriyel ve ticari tesisler için eksiksiz bir kompanzasyon çözümü sunar.
Alçak Gerilim Kondanstörleri
Elektra Kondansatörleri (ECP Serisi) kompanzasyon sistemleri, motor kompanzasyonu ve filtreli kompanzasyon gibi alçak gerilim uygulamalarında kullanılmaktadır
Transformatörler
İzolasyon Transformatörleri
Üç fazlı sistemlerde galvanik izolasyon gerektiğinde veya gerilim seviyeleri arasında geçiş yapılması gerektiğinde kullanılan transformatörlerdir. Giriş ve çıkış gerilimleri 5000V’a kadar olup, orta uç ve ekran gibi özel sargılar da sağlanabilir.
Motor Yol Verme Transformatörleri
Motor yol verme oto transformatörleri motorların kalkış anında çektikleri demeraj akımını kısıtlamak amacı ile kullanılırlar. Ana çıkış gerilimi ucu nominal gerilimin %70’ i değerindedir. Bu sayede motorun aksına nominal torkun yarısı uygulanır.
Medikal Transformatörler
Hastanelerde ve kliniklerde kullanılan transformatörler, son derece hassas yükleri beslemektedir. Bu sebeple bu tip transformatörlerin bu uygulamalara özel olarak tasarlanmış olmaları gerekmektedir.
Kontrol Transformatörleri
Elektrik panoları ve benzeri endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan tipte transformatörlerdir. Giriş ve çıkış gerilimleri 1000 V’a kadar olup, orta uç ve ekran gibi özel sargılar da sağlanabilir.
OTO Transformatörler
Oto transformatörler galvanik izolasyon sağlamadan voltaj seviyesinin değiştirilmesinde kullanılmaktadır. Aynı güçteki bir izolasyon transformatörüne göre daha hesaplı bir çözüm sunmaktadır.
Güç Faktörünün Tanımı
Güç Faktörü, bir elektrik tesisatının tasarım ve yönetim kalitesinin bir göstergesidir. İki çok temel kavrama dayanır: aktif ve görünür güç.
Aktif güç P (kW) , motor, lamba, ısıtıcı, bilgisayar gibi yüklere iletilen gerçek güçtür. Elektriksel aktif güç, mekanik güce, ısıya veya ışığa dönüştürülür.
Uygulanan rms voltajının V rms ve dolaşan rms akımının I rms olduğu bir devrede , görünen güç S (kVA) bu çarpım ile gösterilir: V rms x I rms .
Görünür güç, elektrikli ekipmanların güç derecelendirmesinin temelidir.
- Güç Faktörü λ, aktif güç P'nin (kW) görünen güce S (kVA) oranıdır:
Yük, gücü tüketen tek bir cihaz olabileceği gibi birden fazla güç tüketen cihazada ait olabilir.
Güç faktörünün değeri yükün karakteristiğine bağlı 0 ile 1 arasında değişecektir.
Reaktif Gücün Tanımı
Motorlar gibi endüktif çoğu elektrik yükü için, I akımı V voltajının φ açısı kadar gerisindedir.
Sistemdeki akımlar ve gerilimler tam sinüzoidal sinyaller ise, bunu göstermek için bir vektör diyagramı kullanılabilir.
Bu vektör diyagramında, akım vektörü iki bileşene ayrılabilir: biri gerilim vektörü ile aynı fazda (bileşen I a ), diğeri gerilim vektörü (bileşen I r ) ile karesel (90 derece gecikmeli) içinde. Şekil L1'e bakın .
I a akımın aktif bileşeni olarak adlandırılır .
I r , akımın reaktif bileşeni olarak adlandırılır .
Şekil L1 – Akım vektör diyagramı
Akımlar için hazırlanan önceki diyagram, her akımı ortak voltaj V ile çarparak güçler için de geçerlidir. Bkz . Şekil L2 .
Tanımlama aşağıda yer aldığı gibidir.:
- Görünen güç : S = V x I (kVA)
- Aktif güç : P = V x Ia (kW)
- Reaktif güç : Q = V x Ir (kvar)
Şekil L2 – Güç vektör diyagramı
Şekil L2 şemasında şunu görebiliriz:
- Güç Faktörü : P/S = cos φ
Bu formül sinüzoidal voltaj ve akım için geçerlidir. Bu nedenle Güç Faktörü "Deplasman Güç Faktörü" olarak adlandırılır .
- Q/S = sinφ
- Q/P = tanφ
Görünen, aktif ve reaktif gücü birbirine bağlayan basit bir formül elde edilir:
Birliğe yakın bir güç faktörü, görünen güç S'nin minimum olduğu anlamına gelir. Bu, belirli bir aktif güç P'nin yüke iletilmesi için elektrikli ekipman derecelendirmesinin minimum olduğu anlamına gelir. Reaktif güç, aktif güçle karşılaştırıldığında küçüktür.
Düşük bir güç faktörü değeri, tam tersi durumu gösterir.
Faydalı formüller
(4 telli sistemlerde dengeli ve neredeyse dengeli yükler için):
- Aktif güç P (kW olarak)
- Tek fazlı (1 faz ve nötr): P = VIcos φ
- Tek faz (fazdan faza): P = UIcos φ
- Üç fazlı (3 telli veya 3 telli + nötr): P = √3.UIcos φ
- Reaktif güç Q (kvar olarak)
- Tek fazlı (1 faz ve nötr): Q = VIsin φ
- Tek faz (fazdan faza): Q = UIsin φ
- Üç fazlı (3 kablo veya 3 kablo + nötr): Q = √3.UIsin φ
- Görünen güç S (kVA olarak)
- Tek fazlı (1 faz ve nötr): S = VI
- Tek fazlı (fazdan faza): S = UI
- Üç fazlı (3 kablo veya 3 kablo + nötr): S = √3.UI
Açıklamalar:
V = Faz ve nötr arasındaki voltaj
U = Fazlar arasındaki voltaj
I = Hat akımı
φ = V ve I vektörleri arasındaki faz açısı.
Reaktif gücün doğası
AC sistemlerde çalışan tüm endüktif (yani elektromanyetik) makineler ve cihazlar, güç sistemi jeneratörlerinden gelen elektrik enerjisini mekanik işe ve ısıya dönüştürür. Bu enerji kWh metrelerle ölçülür ve “aktif” enerji olarak adlandırılır.
Bu dönüşümün yapılabilmesi için makinelerde manyetik alanların oluşturulması gerekmektedir. Manyetik alan, akımın esas olarak endüktif olan bobinlerdeki dolaşımı ile oluşturulur. Bu bobinlerdeki akım bu nedenle gerilime göre 90° geridedir ve makine tarafından emilen reaktif akımı temsil eder.
Reaktif akım sistemden güç çekmezken iletim ve dağıtım sistemlerinde iletkenleri ısıtarak güç kayıplarına neden olduğu unutulmamalıdır.
Pratik güç sistemlerinde, yük akımları her zaman endüktiftir ve iletim ve dağıtım sistemlerinin empedansları da ağırlıklı olarak endüktiftir. Endüktif bir reaktanstan geçen endüktif akımın kombinasyonu, olası en kötü voltaj düşüşü koşullarını üretir (yani sistem voltajına doğrudan faz karşıtlığı).
Bu iki nedenden dolayı (iletim güç kayıpları ve gerilim düşümü) Şebeke Operatörleri reaktif (endüktif) akım miktarını mümkün olduğunca azaltmak için çalışırlar.
Şekil L5 – Bir elektrik motoru, güç sisteminden aktif güç P ve reaktif güç Q gerektirir
En sık kullanılan cihaz ve cihazlar için ortalama güç faktörü değerleri
Yaygın olarak kullanılan ekipmanlar için cos φ ve tan φ değerleri
|
Ekipman ve Cihazlar |
cos φ |
tan φ |
|||
|---|---|---|---|---|---|
|
Motor |
AC Motorlar |
Yüklenme Oranı |
0 % |
0.17 |
5.80 |
|
25% |
0.55 |
1.52 |
|||
|
50 % |
0.73 |
0.94 |
|||
|
75 % |
0.80 |
0.75 |
|||
|
100 % |
0.85 |
0.62 |
|||
|
Lambalar |
Akkor lambalar |
1.0 |
0 |
||
|
Floresan lambalar (dengesiz) |
0.5 |
1.73 |
|||
|
Floresan lambalar (dengelenmiş) |
0.93 |
0.39 |
|||
|
Deşarj lambaları |
0,4 ila 0,6 |
2,29 ila 1,33 |
|||
|
Fırınlar |
Direnç elemanları kullanan fırınlar |
1.0 |
0 |
||
|
İndüksiyonlu ısıtma fırınları (kompanzasyonlu) |
0.85 |
0.62 |
|||
|
Dielektrik tipi ısıtma fırınları |
0.85 |
0.62 |
|||
|
Kaynak |
Direnç tipi lehimleme makineleri |
0,8 ila 0,9 |
0,75 ila 0,48 |
||
|
Sabit 1 fazlı ark kaynağı seti |
0.5 |
1.73 |
|||
|
Ark kaynağı motor üretim seti |
0,7 ila 0,9 |
1,02 ila 0,48 |
|||
|
Ark kaynağı trafosu-doğrultucu seti |
0,7 ila 0,8 |
1,02 ila 0,75 |
|||
|
Ark Ocağı |
0.8 |
0.75 |
|||