Öncelikle bunları bilmem gerek
ALTERNATİF AKIMDA GÜÇ
Alternatif akımda güç 3 e ayrılır;
1-Aktif Güç (Faydalı Güç) P
2-Reaktif Güç (Kör Güç) Q
3-Görünür Güç (Zahiri Güç) S
GÜÇ ÜÇGENİ
P = S * cos& (W) Ip = I.Cos& (A)
Q = S * sin& (Var) Iq: I Sin& (A)
S² = P² * Q² (VA) I² = Ip²+Iq² (A)
1-AKTİF GÜÇ (W)
İşe yarayan güç olarakta tanımlanır.Akkor flamanlı bir ampulün yanması için şebeken çektiği güçtür.Yani elektrikli cihazlarda en çok tüketilen güçtür.Birimi watt(w) tır.P harfi ile gösterilir.
Tek fazlı sistemlerde
P = U * I *cos& (Cihazın Gücü = Şebeke Gerilimi * Cihazın Akımı * Cihazın güç faktörü) formülü ile bulunur.
Tek fazlı yani monofaze olan herhangi bir cihazın gücünü yada akımını yada çalışma gerilimini bu formülden bulabiliriz.Örneğin 220 V 2500 Watt gücündeki bir bir cihazın akımını bulalım. (cos& = 1 olarak alınmıştır, kullanılan cihazın üzerindeki değere göre alınır)
2500 = 220 * I *1
I = 2500 / 220 *1
I = 11.3 Amper
Üç Fazlı sistemlerde
P = √3 * U * I * cos& formülü ile bulunur. Üç fazlı sistemlerde aktif güç bulunurken sistemin yada cihazın güç faktörü (cos&) de hesaba katılır. √3 ün ne olduğunu hiç karıştırmayalım kafalar karışmasın sadece üç fazlı sistemde tek fazdan çekilen akımı bulmak için kullanıldığını bilinmesi şimdilik yeter.
Örneğin 3 fazlı 50 kW lık bir motorun şebekeden çektiği akımı bulalım.(cos& motor etiketinde yazar biz 0.7 olarak alalım.)
50000 (50 kW) = 1.73 (√3) * 380 * I . 0.7
I = 50000 / 1.73 * 380 * 0.7
I = 108.6 Amper
Yani bu motor çalışırken pens ampermetre ile motorun ana şalterinin girişinden herhangi bir fazını ölçersek yaklaşık 108 amper gibi bir değer okuruz.
2-REAKTİF GÜÇ (Var)
İşe yaramayan güç olarakta tanımlanır ama aslında yaptığı iş büyük ve önemlidir.Bobinli olan bütün cihazlar (motorlar,balastlar,trafolar vb..) görevlerini yerine getirebilmeleri için gerekli olan manyetik alanı şebekeden reaktif akım çekip tekrar göndererek oluştururlar.Şebekeden çekilip tekrar gönderilen bu reaktif akım işletmenin
Elektrik hatlarında ve beslendiği dağıtım trafosunda ek bir yük oluşturur ve gereğinden büyük seçilmelerine neden olur.Bunu önlemek için yani reaktif akımı şebekeden değilde işletmenin kendisi tarafından karşılanması amacı ile kompanzasyon tesisleri yapılır.Kompanzasyon ile reaktif akım şebekden çekilmez, kondansatörler tarafından sağlanır ve işletme cihazlarına gönderilir.
Tek faz da Q = U * I * sin& formülü ile bulunur
Üç faz da Q = √3 * U * I * sin& formülü ile bulunur.
3-GÖRÜNÜR GÜÇ (VA)
Aktif güç ile reaktif gücün birleşiminden oluşur.Bir çok bobinli cihazın üzerinde gücü görünür güç olarak yani VA (volt*amper) cinsinden yazar.Biz ise bu gücü aktif güce çevirerek hesaplamaları yaparız.Sistemin çektiği güçten akıma kadar her şeyi görünür güc ile değil aktif güç değerleri ile hesaplanır.
Örneğin 100 kVA gücünde bir cihazın çektiği akımı bulalım.( cos& = 0.8 )
P = S * cos&
P = 100000 * 0.8
P = 80000 W = 80 kW bulunur.
Sonra
KOMPANZASYON
Arkadaşlar bu sitede kompanzasyon hakkında fazla bilgi verilmemiş ama başka sitelere baktığımızda o kadar abartılı bilgiler vermişler ki, kompanzasyonun ne olduğunu nasıl yapıldığını öğrenmek isteyen bir insan gördüğü anda geri vazgeçiyor.Bir yerlerden alıntılar yaparak bir şeyler öğretmeye çalışıyorlar ama aslında kendileride teorik olarak ya bu konuya hakim değiller yada uğraşmak istemiyorlar.Neyse fazla uzatmayalım konuya girelim.
Kompanzasyon yönetmeliklerde 9 kW ın üstündeki yerler için zorunlu gösteriliyor.İşin aslı kompanzasyon sadece işletmeler için değil evler için, küçük işletmeler için bile gereklidir.Ama ekonomik problemlerden dolayı yapılamamaktadır.Teknik olarak kompanzasyon , şebekeden çekilen reaktif gücü en düşük seviyeye getirmeye yarayan ve elektriksel kayıpları engellemeyi sağlayan bir sistemdir.
Endüksiyon prensibi ile çalışan bütün cihazlar yani motorlar, trafolar, balastlar, bobinli olan bütün cihazlar şebekeden aktif gücün yanında bir de reaktif güç çekerler. Çünkü bobinlerde manyetik alanın oluşabilmesi için reaktif güç gerekir.Bu reaktif güç o bölgenin beslendiği trafoya ek bir yük bindirir.Bu yük trafonun tam kapasitesinde çalışmasını engeller.Yani trafonun normaldeki aktif gücünü düşürür ve trafonun, besleme kablolarının, kesicilerin v.s. ekipmanın daha büyük seçilmesine neden olur.(Sitenin Elektrik Genel bölümünde anlattığım Alternatif Akımda Güç Hesaplamaları yazımı okursanız daha net anlarsınız.)Bunu önlemek için tüketicilerin reaktif güç ihtiyacını bölgenin trafosundan değilde kendi temin edecekleri reaktif güç üreteçlerinden ( kondansatörler ve senkron motorlar) sağlamaları istenir. En ucuz ve en uzun ömürlü reaktif güç üreteci kondansatörlerdir.Senkron motorlar kurulum ve bakım maliyetleri açısından fazla tercih edilmemektedir.Merkezi, gurup, bireysel, aktif, pasif gibi bir sürü kompanzasyon çeşidi çıkarmış adamlar.Bunların hepsi olayın hikaye kısmı arkadaşlar.Piyasada en çok uygulanan 3 çeşit kompanzasyon vardır.Birincisi reaktif güç kontrol rölesi ile kondansatörleri otomatik olarak devreye sokan ve sistemin cosQ sini ayarlayan sistem, ikincisi yine reaktif güç kontrol rölesi ile yapılan fakat kondansatörleri tristör gibi hızlı anahtarlama elemanları ile devreye sokan ve anlık reaktif güç ihtiyacına cevap veren sistem, üçüncüsü ise alırsın eline bi tane kondansatör bağlarsın ana panonun girişine sabit devrede kalır sistemin reaktif güç ihtiyacını Allah a emanet karşılar.
Gerekli kondansatör gücünü bulurken iki tanede formül kullanılır.
Qc = P x (cosQ2-cosQ1) yada hazır cetvelden faydalanırız derseniz (em onun ajandasının teknik bilgiler kısmında yada web sitesinde var k faktörü cetveli) Qc = P x k ile bulunur.
Bunların dışında formül biliyorsanız unutun en basiti ve sağlamı bunlardır.
Örneğin 50 kW gücü olan cosQ = 0.65 olan bir işletme için gerekli kondansatör gücünü ve ekipmanı bulalım.
Qc = 50 x (0.66 – 0.96) diye bulamayız çünkü trigonometri tantanasından dolayı cosQ leri tanQ ye çevirmemiz gerekir.
Qc = 50 x (1.13 – 0.29)
Qc = 42 kVAR yada k faktörü cetveli ile
Qc = 50 x 0.85
Qc = 42.5 kVAR kondansatör kullanılması gerekir.Zaten 5-10 kVAR fazla olması sıkıntı yaratmaz önemli olan kondansatörlerin diziliş sırasıdır.
Kondansatör Dizilişleri
1 kVAR
1,5 kVAR
2.5 kVAR
5 kVAR
5 kVAR
5 kVAR
5 kVAR
5 kVAR
5 kVAR
5 kVAR
Bu dizilişi işletmenin yüklerine göre yapmanız gerekir.Yüklerin çoğunluğu küçük yüklerden oluşuyorsa ilk 3 kademeye küçük kapasiteli kondansatör koymanız daha iyi olur.Çünkü sistemin kısa süreli yada küçük oranlı reaktif yük ihtiyacını bu şekilde karşılayabilirsiniz.
Bu dizilişe göre sistemin 12 kademeli bir reaktif güç kontrol rölesine ihtiyacı var.2 kademe boş kalacak ama ilerde lazım olabilir.Zararı yok.
Akım trafosu seçiminde en önemli konu sistemin toplam gücüne göre seçilmesidir..Yani 50 kW a göre seçilmelidir.
I = 50000/1.73x380x0.9
I = 84.5 Amper (cosQ nin 0.9 alınmasının nedeni, sistemin kompanzasyondan sonraki haline göre düşünülmesidir.Önceki haline göre yani 0.66 seçilirse daha düşük bir akım çıkacağı için hata yapılır)
Bu sonuca göre 100/5 15 VA cl:1 akım trafosu uygundur.Bazı reaktif güç kontrol röleleri üç fazla beslenmekte üç adet akım trafosu ile çalışmaktadır.
Kompanzasyon için harici bir pano yapılacaksa ve ayrı şalter konulacaksa 80 Amper TMŞ (Termik Manyetik Şalter) uygundur.
Her bir kondansatör yada kondansatör grubu için
Sigorta ve kontaktör seçimi yapalım.
Kondaş ın web sitesinden kondansatör akımlarını görebilirsiniz.
Kond. Gücü .....Kond. Akımı .....Seçilecek Sigorta Akımı.....Seçilecek Kontaktör A.
1 kVAR................1.4 Amper.................10 Amper...........................12 Amper
1.5 kVAR.............2.2 Amper.................10 Amper...........................12 Amper
2.5 kVAR.............3.6 Amper.................16 Amper...........................18 Amper
5 kVAR................7.2 Amper.................32 Amper...........................40 Amper
Burada sigorta ve kontaktörlerin büyük seçilmesinin nedeni kondansatörlerin devreye girerken yüksek frekans ve yüksek darbe akımları oluşturmalarıdır.Hatta kondansatörler devreye girerken parelel bağlı olduklarından dolaşım akımlarıda meydana gelir ve kontaktörün çekmesini zorlar, bunu önlemek için üretici firmalar özel kontaktörler üretmektedirler. Sigorta ve kontaktör seçimi yapılırken kondansatör akımının en az 4 katı büyüklükte seçilmelilerdir.Daha büyük güçlerde, normal otomatik sigorta yerine NH Bıçaklı tip sigorta kullanılmalıdır.Bunun nedeni NH Bıçaklı sigortaların gecikme sürelerinin uzun olmasıdır.
Bu yaptığımız örnek uygulama başta belirttiğim birinci seçeneğe örnektir.İkinci seçenek olan hızlı anahtarlama elemanları ile yapılan kompanzasyon ise kontaktör yerine kullanılan tristör modülleri ile yapılmaktadır ve genel olarak Statik kompanzasyon olarak adlandırılmaktadır.Reaktif güç ihtiyacının anlık olarak değiştiği yerlerde (ark fırınları, kaynak makineleri gibi) kullanılmaktadır.Maliyet olarak yüksektir ama verim olarakta en yüksek kompanzasyon çeşididir.Reaktif güç kontrol rölesi farklıdır ve tristör modülleri dışında farklı bir malzeme kullanılmamaktadır.Diğer bütün hesaplamalar aynıdır.
Üçüncü seçenek ise küçük güçlü yerlerde uygulanan ve genellikle hüsranla sonuçlanan yada maddi zararla sonuçlanan bir seçenektir.Kesinlikle tavsiye etmem.Çok zor durumda kalırsanız güvenlik tedbirlerini(giriş sigortası) iyi almanız gerekir ve yüke göre kondansatör gücünü hesaplayıp bir adet paket şalter yada kontaktör ile kumanda edip istenen zamanlarda devre dışı bırakılmasını sağlamalısınız.Aksi halde reaktif güç ihtiyacı olmadığı zamanlarda şebeke geriliminin yükselmesine neden olur.Kondansatör arızalandığında ise genellikle 2 fazı arıza yapar bir fazı çalışır bu da sistemem büyük maliyetli zararlar vermektedir.
Maliyet gibi problemleriniz yoksa eğer kompanzasyon panosuda ayrı ise besleme kablolarını 4x10 NYY kablo yerine 4 Adet 1x10 NYY kablo olarak seçin.Tabii bu söylediğim 40 kVAR gibi bir güç için geçerli değil.Büyük güçlerde mesela 150 kVAR üstü güçler gibi.Bir çarpılı kablo kullanılması sistemdeki harmonik problemini azda olsa gidermek için ve kompanzasyonun darbe akımlarına karşı daha mukavemetli olması içindir.Güç elektroniği malzemelerinin bol miktarda kullanıldığı cihazlara (UPS , Bilgisayar gibi ofis malzemeleri, tristör triyak gibi elemanla çalışan cihazlar, deşarj lambaları gibi) sahipseniz harmonik filtre reaktörleride kullanmanız gerekmektedir.Bu konuya girersek sonu gelmez ayrı bir başlıkta anlatırız harmonik olayınıda.Sonuç olarak arkadaşlar sorun olan kondansatör gücünü hesaplamak değil gerekli ekipmanı ve kondansatörlerin devrede nasıl dizileceğini bilmektir.Entes in yada Federal Elektrik web sitesinden reaktif güç kontrol rölesinin kullanımı ve ayarları hakkında kullanım kılavuzunu indirerek gerekli bilgilere sahip olabilirsiniz.
1.Sigorta Seçimi
Kondansatörleri koruyacak sigortalar çekilen akımın 1,5 ile 1,7 katı arasında bir değere göre seçilmelidir.
2.İletken Kesitlerin Seçimi
Kondansatörleri besleyen kabloların taşıyacakları azami akımları, koruyucu olarak konulan sigorta akımlarından büyük olacak şekilde seçilmelidir. Otomatik kompanzasyon panoları yedek gruplu seçilmiş ise besleme kablosu kesiti yedek grupların güçlerinde karşılayacak şekilde seçilmelidir.
3. Özengili ve güç kesici şalter seçimi
Otomatik kompanzasyon panoları girişine konan özengili veya güç kesici şalter akımları, koruyucu olarak konulan sigorta akımlarından büyük olacak şekilde seçilmelidir.
4. Akım trafosu seçimi
Reaktif güç kontrol kumanda aldığı akım trafoları aşağıda belirtilen esaslara göre seçilmelidir.
a) Akım trafosunun zahiri gücü 10VA’den küçük olmamalıdır.
b) Güç katsayısı düzeltilecek sistemden geçebilecek en düşük akım, akım trafosunun primer anma akımının % 20 ‘ sinden küçük olmamalıdır.
c) Akım trafosunun sekonder devresine bağlanacak cihazların güçleri toplamı, akım trafosu anma gücünün % 25 ‘inden az % 120 ‘sinden fazla olmamalıdır.
d) Kompanzasyon panolarında . yedek gruplar için yer bırakılmış ise primeri çift sargılı akım trafoları kullanılmalıdır.
5. Aşırı akım rölelerinin seçimi
300 KVAR ve daha büyük kondansatör güçlerini ihtiva eden kompanzasyon panolarını korumak için sekonder termik aşırı akım röleleri kullanılmalıdır.
Bahsi gecen röleler, toplam kondansatör nominal akımının 143 katından fazla bir akım, 143 katından fazla bir vermesi halinde devreyi açabilecek özellikte olmalıdır.
Kontaktör Seçimi
Kontaktörler, endüktif yükte devamlı taşıyabilecekleri akımları kondansatör nominal akımın 1,25 katından küçük olmayacak şekilde seçilmelidir.
Otomatik kompanzasyon tesislerinde kondansatör gruplarının ayar dizisi 2,22 sisteminde ise 1. kademenin kontaktörü daha sık devreye girip çıkacağından kondansatör nominal akımının 1,5 katından küçük olmayacak şekilde seçilmelidir.
Boşaltma dirençlerinin seçimi
Kontaktörlere, Kontaktörün iki açısı üzerinde V şeklinde bağlanan boşaltma dirençleri veya self bobinleri Kontaktörler devre dışı olduğunda kumanda ettiği kondansatörün elektrik yükünü en geç 7 saniyede boşaltacak özellikte olacak şekilde seçilmelidir.
