Alternatif Akım

Kompanzasyon

Bu yazımızda kompanzasyon nedir ? kompanzasyon nasıl yapılır ve kompanzasyon hesabı nasıl yapılır? kompanzasyon çeşitleri nelerdir ? onu inceleyeceğiz.

Şekil – 1’de görüldüğü gibi 50 W Lık bir civa buharlı lamba, kendisine ait bir balast üzerinden 220 V’luk bir alternatif gerilime bağlanmıştır. Devreye sonradan bağlanan ampermetre ve wattmetre ile ölçüler yapıldıktan sonra aynı devreye paralel bir kondansatör bağlanmasıyla ampermetrede akımın düştüğü; buna karşın wattmetrede etkin gücün aynı kaldığı görülecektir.

Bir civa buharlı lambada paralel kompanzasyon
Şekil-1 : Bir civa buharlı lambada paralel kompanzasyon

Balast ile seri bağlı lâmba devreden hem etkin güç hem de endüktif tepkin güç çeker. Endüktif tepkin güçte geçen tepkin akım gerilime göre 90° geridedir. Devreye paralel olarak bir kondansatörün bağlanmasıyla kapasitif tepkin güç nedeni ile devrede gerilime göre 90° ileride olan ikinci bir tepkin akım oluşur. İki tepkin akım arasındaki 180° lik faz farkı nedeniyle bu akımlar karşı karşıya etki ederek birbirlerini zayıflatırlar. Bunun sonucu toplam tepkin güç düşer. Devrede bulunan wattmetre etkin gücü gösterdiğinden bundan etkilenmez. Ancak tepkin gücün düşmesi görünen gücü etkileyeceğinden, devreden geçen akım azalır.

Endüktif tepkin gücü, kapasitif tepkin güç ile dengeleme işlemine Kompanzasyon denilir.

Endüktif tepkin güç devreye kondansatörler bağlanmak suretiyle kompanze edilir.

Enerji üretim kurumları (örneğin : EÜAŞ) büyük tepkin güç (reaktif güç) gereksinmesi olan abonelerinden sistemlerini kompanze etmelerini isterler. Kompanze edilmiş bir sistemde hattan geçen akım kompanze edilmemişe nazaran daha küçüktür. Bunun sonucu kablo kayıpları daha düşük olur. Bu nedenle hat iletkenlerinin ve trafolar ile tellerinin çapları küçük seçilebilir.

Büyük tepkin gücü olan abonelere enerji üretim kurumu tarafından tepkin iş sayacı (reaktif sayaç) takılır. Bu aboneler sistemlerini kompanze etmedikleri takdirde, tepkin güç tüketimi nedeni ile masrafları yüksek olur.

Akım çekişi ve tepkin güç, kompanzasyon ile azaltılır; etkin güç aynı kalır; güç faktörü büyütülür.

Kompanzasyon kondansatörü takılmış bir endüktif yükün vektör diyagramı
Şekil-2 : Kompanzasyon kondansatörü takılmış bir endüktif yükün vektör diyagramı

Kompanzasyon sonucu tepkin güç enerji üretim merkezi ile abone arasında gidip gelerek salınamaz. Tepkin gücün bu sallanma hareketi kondansatör ile abone arasında olur. Bu nedenle Kompanzasyon kondansatörleri abonenin en yakınına kurulmalıdır. Bunun sonucu akım şebekesi oldukça büyük etkin güç sağlar.

Bugün kompanzasyon çeşitleri Paralel kompanzasyon ve seri kompanzasyon olmak üzere iki tür uygulanmaktadır.

Seri kompanzasyonda kondansatör tüketiciye (abone) seri bağlanır, (örneğin : balastlı bir floresan lamba) Seri devre nedeni ile kondansatör ve balast üzerinde aşırı gerilimler oluşabilir. Bu nedenle burada cosφ = l’e kompanze yapılamaz. Bu tür kompanzasyonlar genellikle cos = 0,9’a kadar yapılmaktadır.

Paralel kompanzasyonda kondansatör tüketiciye paralel bağlanmıştır(şekil-1). Bu tür devreler özellikle trifaze sistemlerde olmak üzere çok sık kullanılır. Paralel kompanzasyonda faz ile toprak hatları arasına bağlı kondansatörler çift tarifeli sayaçların merkezi sinyallerini, aksatabilmektedir. Bu nedenle enerji tüketim kurumu tarafından, yeni sistemlerde seri kompanzasyon öngörülmektedir.

Kompanzasyon kondansatörleri
Şekil-3 : Kompanzasyon kondansatörleri

Kompanzasyon kondansatörü (şekil – 3) olarak metal kağıt kondansatör ya da kağıtlı kondansatörler kullanılır. Tek tek bütün sargılar kutu içine monte edilmiştir.

Kompanzasyon kondansatörleri dışında güç faktörünün büyütülmesi için dönüşümlü faz kaydırma makinaları da kullanılmaktadır. Faz kaydırma makinaları yüksek uyarıları olan senkron makinalardır. Bunlar ancak çok yüksek güçlerde ekonomik olabilmektedir.

Bir kompanzasyon kondansatörü, kompanze edeceği tepkin güce göre projelendirilir.

Örnek : 1 kvar lık bir tepkin gücün 220 V/50 Hz’lik bir gerilimde kompanze edilmesi için devreye paralel bağlanacak kondansatörün kapasitesini hesaplayın.

IbC = Q / C = 1000 var / 220 V = 4,54 A

XC = U / IbC = 220 V / 4,54 A = 48,2 Ω

C = 1 / ( 2 . π . f . XC) = 1 / ( 2 . 3,14 . 50 . 48,2 ) = 66 µF

Bir kondansatörün güç çekişi uygulanan gerilim karesiyle artar. 380 V’luk gerilim 220 V’dan 1,73 çarpanı kadar büyüktür. 1,73’ün karesi yaklaşık = 3 olduğuna göre aynı tepkin güç için 380 V/50 Hz’de kompanzasyon kapasitesi 1/3 kadar küçük bulunur.

C = 66 µF / (1,73)2 = 66 / 3 = 22 µF

Örnek: 10 A, 220 V, cos φ1 = 0,5 lik anma çekişleri olan bir kaynak trafosu paralel kompanzasyon ile cos φ2 = 0,7 ye kompanze edilecektir. Tepkin gücü ve kompanzasyon kondansatörünün kapasitesini hesaplayınız.

Çözüm:

cosφ1 = 0,5 de kaynak trafosu

Görünen güç S1 = U . I = 220 . 10 = 2200 VA

Etkin güç P1 = S1 . cos φ1 = 2200 . 0,5 = 1100 W

Tepkin güç Q1 = S1 . sin φ1 = 2200 . 0,866 = 1905 Var

cos φ2 = 0,7 de kaynak trafosu ve kompanzasyon kondansatörü

Etkin güç P1 = P2 = 1100 W

Görünen güç S2 = P2 / cos φ2 = 1100 / 0,7 = 1571 VA

Tepkin güç Q2 = S2 . sin φ2 = 1571 . 0,715 = 1123 Var

Bulunan her iki tepkin gücün farkı kapasitif tepkin gücü verir.

Kapasitif tepkin güç: QC = Q1-Q2 = 1905 – 1123 = 782 var

Kapasite : C = Q / ( 2 . π . f . U2) = 782 / ( 2 . 3,14 . 50 . (220)2 ) = 52 µF

Bir trifaze motorun birey kompanzasyonu
Şekil-4 : Bir trifaze motorun birey kompanzasyonu

Kompanzasyon çeşitleri nden paralel kompanzasyon birey, grup ve merkezi olmak üzere üç türde uygulanır. Birey kompanzasyonda, sistemde akım kesildikten 60 saniye içinde kondansatör gerilimi tehlikesiz bir gerilim değerinde deşarj edebilmelidir. Deşarj, yüksek ohmaj’lı deşarj dirençleri ya da motor sarımları üzerinden olabilir (şekil – 4). Bu nedenle akımın kesilmesinden sonra motor sargıları kondansatör ile sürekli bağlı kalmalı ve deşarj akımı devresinde kesinlikle şalterler, sigortalar bulunmamalıdır.

Kompanzasyon kondansatörleri deşarj direnci olmaksızın motor terminallerine bağlanmışsa, akımın kesilmesi ile motorun dönüş hareketi bitinceye kadar bu kondansatörler manyetik alanı yerinde tutarlar. Bunun sonucu tüm dönüş hareketi boyunca bir gerilim oluşur. Kompanzasyon devrelerinde bu tür bir oluşum motorun öz uyarısı ya da kendiliğinden ikazı olarak tanımlanır. Bu oluşum anında ortaya çıkan gerilim, motor işletme geriliminden büyük olabilmekte ve bu nedenle sargı izolasyonlarını tehlike altına sokabilmektedir.

Yıldız üçgen şalterle komuta edilen motorlarda, bir trifaze yıldız bağlantıdan üçgen bağlantıya geçme anında kısa bir süre akım devresi kesilir. Motor terminallerine bir kompanzasyon kondansatörü bağlı ise, bu kondansatörün de akım devresi kesilmiş olur. Ancak kondansatör, akım devresinin kesilmesi anındaki şarj durumunu korur. Yıldız bağlantıdan üçgen bağlantıya geçilmesi anında Kent gerilimi (220V) ani değerlerinde bir değişiklik olabileceğinden, akım devresinin bağlanmasıyla kondansatör üzerinden çok büyük bir akım geçebilir.

Yıldız üçgen şalterli ve kompanze edilmiş bir trifaze motor
Şekil-5 : Yıldız üçgen şalterli ve kompanze edilmiş bir trifaze motor

Rush akımı ya da Hücum akımı olarak tanınan bu akım kondansatörü patlatabilir ya da motor sigortalarını attırabilir. Bu nedenle yıldız üçgen şalterli ve kompanze edilmiş trifaze motorlarda, yıldız üçgen transferi anında akım devresinin kesilmemesi sağlanır (şekil – 5). Akımın kesilmesinden sonra sargılar üzerinde bir deşarj akımının oluşmaması için kondansatör kesinlikle deşarj dirençleri olmalıdır. Devrede bir yıldız üçgen kontaktörünün bulunması özellikle yararlıdır. Bu kontaktör akım devresiyle birlikte kompanzasyon kondansatörlerinin de devresini kesmektedir (şekil 6).

Bir işletmede bir çok motor bulunuyor ve bunlar aynı zamanda çalışmıyorlarsa birey kompanzasyonu ekonomik olamamaktadır. Böyle yerlerde tüm sistem ya da sistemin büyük bir kesimi için merkezi kompanzasyon özellikle yararlıdır.

Merkezi kompanzasyonda sistem trafosunun alçak gerilim tarafına bir kondansatör bataryası bağlanmıştır.

Yıldız üçgen kontaktörlü ve kompanze edilmiş bir trifaze motor
Şekil-6 : Yıldız üçgen kontaktörlü ve kompanze edilmiş bir trifaze motor

Bir kondansatör bataryası için de birbiriyle paralel bağlanabilen bir çok kondansatör bulunur. Bu kondansatörler sistem de ortaya çıkan tepkin gücü kompanse edecek miktarlarda devreye sokulur ya da devreden çıkartılır. Kondansatörleri otomatik olarak devreye bağlayan ya da devreden ayıran komuta ayar aygıtları Kompanzasyon regülatörü olarak tanınır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.