Dünya üzerinde enerjiye olan ihtiyaç, teknolojinin de gelişmesiyle birlikte her geçen gün artmaktadır. Günümüzde bu ihtiyaç; doğalgaz, petrol, kömür, nükleer enerji gibi yenilenemez kaynakların yansıra güneş enerjisi, su enerjisi, rüzgâr enerjisi, jeotermal enerji ve bio enerji gibi yenilenebilir kaynaklarla da karşılanabilmektedir. Ancak yenilenemez kaynakların sınırlı, yenilenebilir kaynakların ise yeterli olmaması bilim insanlarını mevcut kullanılan enerjinin daha verimli hale getirilmesiyle ilgili çözümler üretmeye sevk etmiştir.
- yy’ın sonlarında Tesla-Edison arasında başlayan meşhur alternatif akım-doğru akım (AC-DC) savaşını kazanan Tesla, günümüzde de elektrik enerjisinin alternatif akım olarak üretilmesinin ve dağıtılmasının da baş mimarı olmuştur.
Nikola TESLA’nın alternatif akımı, aktif güç ve reaktif güç olmak üzere iki bileşenden oluşmaktadır. İki bileşenin toplamı ise bize görünür gücü verir.
-Aktif Güç : İş yapan güç anlamına gelir. Kullanılabilir güç şeklinde de tanımlanabilmektedir.
-Reaktif Güç : Aktif olarak kullanılmayan fakat görünürde olan güçtür. İşe yaramayan ve istenmeyen güç şeklinde tanımlanabilmektedir.
GÜÇ ÜÇGENİ
Yukarıda verilen güç üçgeninden yola çıkarak görünür güç ile aktif güç arasında, daha açık ifade edersek, olarak yazılabilir. Yine aynı güç üçgeninden görünür güç ile reaktif güç arasında yani ilişkisinin olduğu söylenebilir.
FAZ FARKININ OLUŞMASI
İdealde devreyi besleyen gerilim ile kaynaktan çekilen akım arasında faz farkının olmaması istenir. Fakat alternatif akımın saf reaktansa (direncin olmadığı devreye) uygulanması, endüktif veya kapasitif yüklerin oluşturduğu etki (kapasitif yüklerde elektrik alan – endüktif yüklerde manyetik alan) sonucunda, akım sinyalinin, voltaj sinyaline göre maximum derecelik faz farkının olduğu görülür.
GÜÇ FAKTÖRÜ [1]
Kaynak gerilimi ile kaynak akımı arasındaki faz farkının kosinüsü ( ) güç faktörü olarak adlandırılır. Kaynak gerilimi ile kaynak akımı arasındaki faz farkı ( ) arttıkça güç faktörü ( ) azalır. değerinin artışı devrenin reaktif özelliğinin (iş yapmayan gücün) arttığını gösterir, dolayısı ile (mutlak değer olarak) artar. Güç faktörünün artışı ile aktif güç (faydalı güç – iş yapan güç) değerinin artışını gösterir.
Elektrik devrelerinde işe yaramayan (fakat kaçınılmaz olarak karşımıza çıkan) reaktif güç değerinin artışı istenilmeyen bir olaydır. Ekonomik bir tüketim anlayışı ile yaklaşıldığında, kaynaktan çekilen aktif gücün maximum, reaktif gücün ise minimum olması gerektiği açıktır, zira iş yapan (faydalı) güç olarak tanımlanan aktif güç değeri için bir ölçü olmasıdır. Yukarıda gösterilen eşitliklerle de ( ) görüldüğü gibi ’nın artması aktif güç değerini artırmaktadır. değer aralığına sahip olan güç faktörü, saf kapasitif veya endüktif yüklerde 0, saf rezistif (direnç bazlı) güçlerde ise 1 değerini alır.
GÜÇ FAKTÖRÜNÜN DÜZELTİLMESİ [1]
Güç faktörünün büyük değer almasının birçok açıdan faydalı olduğundan yukarıda belirtildi. Reaktif güç çeken sistemin (motor, transformatör gibi kondansatör veya bobin içeren aletlerden kaynaklanan) endüktif karakteri değiştirilemeyeceği için sistemin güç faktörü nasıl artırılacaktır? Bu sorun pratikte bobine paralel kapasite bağlanarak çözülmeye çalışılır ve bu işleme güç faktörünün düzeltilmesi yani kompanzasyon adı verilir.
Bobin ve kapasite birbirleri ile eşlenik çalışan iki elemandır. Her ikisi aynı devrede bulunduklarında self reaktif güç çekerken kapasite (daha önce depoladığı) reaktif gücü verir, kapasite reaktif güç çekerken bobin (daha önce depoladığı) reaktif gücü verir. Eğer bobine paralel olarak bağlanan kapasitörün değeri uygun seçilmiş ise kaynaktan reaktif güç çekilmesine ihtiyaç duyulmaz ve bu nedenle iletim hatları gereksiz bir (reaktif) güç taşımamış olurlar. Böylece iletim hatları yalnızca iş yapan faydalı güç ( ) iletiminde kullanılarak ekonomik bir iletim sağlamış olur. Güç faktörü düzeltilmez ise iletim hattı iş üretmeyen bir gücü ( ) de üzerinde taşıyacağından aynı işi yapmak için daha kalın bir iletim hattı yapılması gerekecektir.
KOMPANZASYON İLE İLGİLİ YAPILAN ÇALIŞMALARIN KISA TARİHİ [2]
Kompanzasyon ile ilgili ilk çalışmalar XX., Yüzyılın başından itibaren başlamıştır. İlk olarak, sabit kondansatör ünitelerinin kullanılmasına 1914 yılında başlanmış ve bu tarihte motor, lamba, transformatör gibi alıcılar kendilerine paralel bağlı kondansatörlerle tek tek kompanze edilmiştir.
Endüstrinin gelişmesiyle çok sayıda motor veya endüktif yüklerin değişik zamanlarda devreye girip çıktığı tesisler kurulmuştur. 1970’li yıllarda özellikle endüstride elektrik enerjisi kullanımına dayanan büyük tesisler kurulmuştur. Yüksek güçlü tristörlerin (3000 A) geliştirilmesiyle mekanik anahtarların yerini yarı iletken anahtarlar almaya başlamıştır. Anahtarlama işleminin en aza indirilmesi sistemin kararlılığını artırır. 1970 yıllından itibaren statik kompansatörler kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde en çok statik kompansatörler kullanılmaktadır. Bu konuda yapılan çalışmalar da sürmektedir.
Endüstride kompanzasyonu gerektiren en önemli yükler şunlardır; düşük uyarmalı senkron makineler, transformatörler, bobinler, havai hatlar, senkron motorlar, redresörler, endüksiyon fırınları, elektrik ark ocakları, kaynak makineleri, endüksiyon kaynak makineleri, lamba balastları, haddehaneler, haddehanelerin elektrik tesisatı, asenkron motorlar v.b.
SONUÇ
Türkiye‘de şebeke taşıma kapasitesini arttırmasından ve enerjinin israfını önlemesinden dolayı ülke ekonomisi için vazgeçilmezdir ve Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu’ndan kurul kararı olarak en son alınan karar, Karar No:284/2 Karar Tarihi: 8/1/2004 olarak zorunlu tutulmuştur. Bu karara göre Türkiye’de kompanzasyon panosu yapma ve işletme zorunluluğundaki bu işletmelerin (proje gücü 9KVA ve üzeri olan işletmeler) harcadıkları endüktif enerji, aktif enerjinin en fazla %20’si; kapasitif enerji de aktif enerjinin en fazla %15’i kadar olabilir. Aksi halde işletmeler, çektikleri reaktif güç içinde ceza faturası ödemekle yükümlüdür. [3]
Tüketici açısından bakıldığından ise durum pek farklı olmayacaktır. Eğer tüketici motor ve transformatör gibi aletlerinin çekeceği reaktif gücü bir şekilde (kompanzasyon ile) kendisi üretmez ve şebekeden çeker ise elektrik fatura bedellerinde artış olacak, aynı işi yaptırmak için daha fazla elektrik faturası ödemek zorunda kalacaktır.
Tüm bu olumsuzlukların önüne geçilebilmesi için reaktif enerjinin mümkün olduğunca en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu da reaktif enerjinin tüketildiği yerde üretilmesiyle mümkündür. Bu da yukarıda da anlatmaya çalıştığımız güç faktörünün düzeltilmesi, yani güç faktörünün yaklaşık olarak 0,95 ile 1 değer aralığında tutulmasını sağlamakla mümkündür. Böylelikle gereksiz faturaları ödemekten kurtulacağımız gibi üretici açısından da önemli olan, enerjiyi taşımada ve iletmede kullanılan hatların gereksiz yere yüklenilmemesi sağlanmış olacaktır. Bu da maliyetleri önemli ölçüde düşürülmesi demektir.
KAYNAKLAR
[1] ARİFOĞLU Uğur, Elektrik-Elektronik Mühendisliğinin Temelleri, Cilt II, Alfa Yayınevi, İstanbul (2000).
[2] S.R.Barrold, B.K.Patel “A thyristor reactive power compensatör for fast-varying industrial loads” Int.J.Electronics, vol.51, no.6, pp.763-767,1981
[3] https://tr.wikipedia.org/wiki/Kompanzasyon
