Kompanzasyon Nedir? Çekilen Akımın Bir Kısmı Neden İş Görmez

Güvenlik sınırı. Elektrik tesisatında ölçüm, sökme ve bağlantı işleri yetkili kişilerce ve enerji kesilerek yapılır. tam notu oku

Bir atölyenin panosunda çoğu zaman kapağı ayrı, içi kutu kutu kondansatörle dolu bir bölme durur; faturada da adı çoğu okurun tanımadığı bir satır bulunur: reaktif enerji. İkisi aynı olgunun iki ucudur. Şebekeden çekilen akımın tamamı iş görmez — bir kısmı motorun ve trafonun manyetik alanını kurar, sonra geri döner, sonra yeniden gider. Kompanzasyon, o gidip gelen bileşeni şebekeye kadar taşıtmak yerine tesisin içinde karşılamaktır. Kelimenin kendisi de bunu söyler: telafi, denkleştirme.

Konu ağırlıkla sanayi ve ticarethane tesisatlarınındır; ev tesisatındaki karşılığı yazının sonunda ayrıca söylenir. Bu yazı olgunun kendisini anlatır. Panonun içinde ne bulunduğu, hangi kademenin ne zaman devreye girdiği, faturada hangi sınırın aşılması hâlinde bedel doğduğu ayrı sorulardır ve bu kümenin kendi yazılarına aittir.

Tek akım, iki iş

Bir elektrikli ısıtıcı çektiği enerjinin tamamını ısıya çevirir: akım ile gerilim aynı anda tepe yapar, güç her an artı yöndedir. Bir motorda ya da bir trafoda ise sargılar önce bir manyetik alan kurmak zorundadır. O alan her yarım periyotta kurulur ve çöker; kurulurken kaynaktan enerji çeker, çökerken enerjiyi kaynağa geri verir.

Ortaya iki bileşen çıkar. Aktif güç, işe dönüşen kısımdır: mil döndürür, ısıtır, aydınlatır; birimi kilovat (kW). Reaktif güç, alanı kurup bozan, ileri geri salınan kısımdır; ortalamada iş görmez ve birimi ayrı yazılır: kilovar (kVAr). Şebekenin fiilen taşımak zorunda kaldığı bileşke ise görünür güçtür ve kilovoltamper (kVA) ile anılır.

Bu üçü ayrı ayrı ölçülür çünkü ayrı ayrı davranırlar. Reaktif güç ortalamada iş görmese de hayali değildir: onu taşıyan akım gerçektir, iletkenden geçer, kontaktan geçer, trafodan geçer.

Ayrımın en görünür olduğu yer boştaki bir motordur. Mile bağlı bir yük yokken motor kayda değer bir iş yapmaz, yani aktif gücü küçüktür; ama sargıların manyetik alanı yine kurulur ve alanın istediği reaktif güç neredeyse yüklü hâldeki kadardır. Boşta çalışan bir motorun güç katsayısı bu yüzden düşüktür: çekilen akımın büyük kısmı alanı ayakta tutmaya gider. Aynı olgu uzun süre boşta bekleyen presler, kompresörler ve yüksüz dönen fanlar için de geçerlidir — ve ayrımı doğru koymak gerekir: boşta düşen şey reaktif ihtiyaç değil, onun yanında küçülen aktif güçtür. Bu yüzden enerjili beklenen süre, bir tesisin güç katsayısını çalışılan süreden daha çok bozar.

Reaktif akım bedelsiz değildir

İşin can alıcı yeri burasıdır. İletken, kendisinden geçen akımın iş görüp görmediğini bilmez. Reaktif bileşen de aynı kesitten akar ve arkasında üç iz bırakır.

Birincisi ısıdır: bir iletkende doğan kayıp, akımın karesiyle büyür; aktif akıma eklenen reaktif akım o kaybı artırır. İkincisi gerilim düşümüdür: hat boyunca taşınan akım büyüdükçe hattın sonundaki gerilim düşer, uzun hatlarda bu düşüş cihazın çalışmasını etkileyecek büyüklüğe çıkabilir. Üçüncüsü kapasitedir: bir trafo ya da bir kablo kaç amper taşıyabileceğine göre seçilir; taşınan akımın bir kısmı iş görmeyen bileşene ayrılıyorsa, aynı donanımla beslenebilecek gerçek yük küçülür.

Kablonun akım taşıma sınırının neye göre belirlendiği bu külliyatta ayrı bir yazının konusudur (Kablo Akım Taşıma Kapasitesini Ne Belirler? Düşürme Katsayıları); buradaki nokta daha dar: reaktif bileşen, o sınırdan pay alır.

Güç üçgeni ve güç katsayısı

Üç güç dik bir üçgene oturur. Tabanda aktif güç, dikey kenarda reaktif güç, hipotenüste görünür güç durur. Üçgenin biçimini veren şey aktif gücün görünür güce oranıdır; bu orana güç katsayısı denir ve kosinüs fi olarak yazılır.

Katsayı bire yaklaştıkça üçgen yassılaşır: çekilen akımın neredeyse tamamı iş görüyordur. Katsayı küçüldükçe dikey kenar uzar; aynı işi yapmak için daha büyük bir akım çekilir. Bu bir tanımdır, bir eşik değil. Hangi katsayının ya da hangi oranın altında bedel doğduğu düzenleyici bir sınırdır, fizik değil; sınırın kendisi ve nasıl uygulandığı Reaktif Ceza Nedir? Endüktif ve Kapasitif Sınırı Koyan Kayıt numaralı yazının konusudur ve burada sayıyla anılmaz.

Kondansatör tersine davranır

Kompanzasyonun mekanizması bir karşıtlık üzerine kuruludur. Sargı enerjiyi manyetik alanda depolar ve akımı gerilimin gerisinde bırakır. Kondansatör enerjiyi elektrik alanında depolar ve akımı gerilimin önüne geçirir. Biri enerjiyi geri verirken öteki tam da o enerjiye ihtiyaç duyar.

İkisi aynı tesiste karşı karşıya konduğunda reaktif enerji artık kaynağa kadar gidip gelmez; bobin ile kondansatör arasında salınır. Şebekeden görünen akım aktif bileşene yaklaşır, üçgenin dikey kenarı kısalır. Bu yüzden kompanzasyon reaktif gücü ortadan kaldırmaz — motorun alanı yine kurulur, yine çöker. Değişen tek şey, o alanın enerjisinin nereden geldiğidir.

Yerin kendisi de bir tercihtir: kondansatör grubu ana panoya toplu olarak konabilir, bir grup makineye ayrı verilebilir ya da doğrudan tek bir motorun ucuna oturtulabilir. Üçünün getirdiği ve götürdüğü ayrı bir yazının konusudur (Merkezi, grup ve bireysel kompanzasyon^yazılmadı).

İhtiyaç sabit değildir

Bir tesisin reaktif ihtiyacı gün içinde sabit kalmaz. Gece yalnız aydınlatma varken küçük, üç vardiya motorların hepsi çalışırken büyüktür. Bu, kompanzasyonun neden çoğu yerde tek bir kondansatörle bitmediğini açıklar.

İhtiyaçtan az kondansatör devrede kalırsa reaktif bileşen şebekeden çekilmeye devam eder. İhtiyaçtan fazlası devrede kalırsa tablo ters yöne döner: bu kez tesis şebekeye kapasitif reaktif verir. Üçgenin dikey kenarı bu kez ters yöne uzar ve aynı sorun işaret değiştirmiş hâlde geri gelir. Yükü izleyip kademeleri devreye alan ve çıkaran bir denetim bu yüzden vardır; kararı veren cihaz (Reaktif Güç Kontrol Rölesi Nedir? Kararı Hangi Pencereden Verir^{yayımlanmadı}), anahtarlamayı yapan kontaktör (Kompanzasyon kontaktörü neden farklıdır?^yazılmadı) ve kondansatör gruplarının kendisi (Kondansatör grubu seçimi ve kademelendirme^yazılmadı) panonun ayrı ayrı parçalarıdır. O panonun neyden oluştuğu Kompanzasyon Panosu Neyden Oluşur? Kutunun İçindeki İş Bölümü numaralı yazıya, sabit ile otomatik ve dinamik düzenler arasındaki fark Sabit, otomatik ve dinamik kompanzasyon^yazılmadı numaralı yazıya ayrılmıştır.

Aynı kontaktör adı burada okuru yanıltabilir: kompanzasyonda kullanılan kontaktör, sıradan bir motor kontaktörüyle (Kontaktör Nedir?) aynı işi yapmaz — kondansatörün devreye alındığı anda çektiği ani akım farklı bir donanım ister.

Sayaç neyi ayrı ayrı sayar

Modern bir sayaç aktif enerjiyi kilovatsaat (kWh) olarak, reaktif enerjiyi kilovarsaat (kVArh) olarak sayar ve reaktifin iki yönünü ayrı hanelerde tutar: tesisin şebekeden çektiği endüktif reaktif ile şebekeye verdiği kapasitif reaktif. Dağıtım tarafının baktığı şey bu hanelerin aktif tüketime oranıdır.

Bu, kompanzasyonun neden yalnız bir verimlilik meselesi olmadığını açıklar: ölçülen ve faturaya yansıyan bir büyüklüktür. Reaktif gücün neden ayrıca ölçüldüğü Reaktif Güç Nereden Doğar, Neden Ayrıca Ölçülür?, sınırın nasıl konduğu ve aşılınca ne olduğu Reaktif Ceza Nedir? Endüktif ve Kapasitif Sınırı Koyan Kayıt numaralı yazılara aittir.

Harmonikli tesiste tablo değişir

Sürücüler, doğrultucular, anahtarlamalı güç kaynakları ve LED sürücüler akımı temiz bir sinüs olarak çekmez; şebekeye harmonik bileşenler bırakır. Kondansatör yüksek frekanslara düşük empedans gösterdiği için bu bileşenleri üzerine çeker; tesisin endüktansıyla birlikte belirli bir frekansta rezonansa da girebilir. Harmonikli bir tesiste kompanzasyonun neden reaktörle birlikte kurulduğu Harmonikli tesiste kompanzasyon: reaktör neden gerekir?^yazılmadı, rezonans ve aşırı kompanzasyon riski Rezonans ve aşırı kompanzasyon riski^yazılmadı numaralı yazıların konusudur.

Özet

Şebekeden çekilen akımın bir kısmı iş görür, bir kısmı manyetik alanı kurup bozar. İkincisi ortalamada iş görmez ama iletkeni, kontağı ve trafoyu aynı şekilde meşgul eder; ısı, gerilim düşümü ve harcanan kapasite olarak geri döner. Kompanzasyon, bu bileşeni kaynağa kadar taşıtmak yerine tesiste bir kondansatörle karşılamaktır. İhtiyaç gün içinde değiştiği için çoğu tesiste devreye alma ve çıkarma bir denetime bağlanır; eksiği kadar fazlası da sorun üretir, çünkü yön değiştirir.

Sık sorulanlar

İlgili yazılar