- 1. Dirençli Yükler
- 2. Reaktif yükler
- Güç Faktörünün Önemi
- Güç Faktörünü İyileştirme
- Yükünüz için Güç Faktörünün Hesaplanması
- Unity Power Factor ve neden pratik değil
Güvenlik ve güvenilirliğin yanı sıra, elektrik sistemlerinin tasarımı ve uygulanmasında verimlilik de dahil olmak üzere diğer birkaç hedef takip edilmelidir. Bir elektrik sistemindeki verimlilik ölçülerinden biri, sistemin aldığı enerjiyi faydalı işe dönüştürdüğü verimliliktir. Bu verimlilik, Güç Faktörü olarak bilinen elektrik sistemlerinin bir bileşeni ile gösterilir. Güç faktörü aslında yararlı işler yapmak için kullanılıyor ne kadar güç gösteren bir yükün ve ne kadar güç o “kaybı” dır. Adı ne kadar önemsiz görünse de, yüksek elektrik faturalarının ve elektrik kesintilerinin arkasındaki en önemli faktörlerden biridir.
Güç faktörünü ve pratik önemini doğru bir şekilde tanımlayabilmek için, var olan farklı elektrik yükleri ve Güç bileşenleri hakkında hafızanızı tazelemek önemlidir.
Temel elektrik sınıflarından, elektrik yükleri tipik olarak iki türdendir;
- Dirençli Yükler
- Reaktif Yükler
1. Dirençli Yükler
Dirençli yükler, adından da anlaşılacağı gibi, bu yükler tamamen dirençli elemanlardan oluşur. Bu tür yükler için (ideal koşullar göz önünde bulundurularak), akımın voltaj ile aynı fazda olması nedeniyle kendisine sağlanan tüm güç iş için harcanır. Dirençli yüklere iyi bir örnek, akkor ampulleri ve pilleri içerir.
Dirençli yüklerle ilişkili güç bileşeni, Gerçek Güç olarak adlandırılır . Bu Gerçek Güç, bazen Çalışma Gücü, Gerçek Güç veya Gerçek Güç olarak da adlandırılır. AC gücü konusunda yeniyseniz ve tüm bu dalga biçimleriyle kafanız karıştıysa, AC gücünün nasıl çalıştığını anlamak için AC'nin temellerini okumanız önerilir.
2. Reaktif yükler
Reaktif yükler ise biraz daha karmaşıktır. Gerilimde düşüşe neden olurken ve kaynaktan akım çekerken, bu tür yararlı bir gücü dağıtmazlar çünkü kaynaktan çektikleri güç işe yaramaz. Bu, Reaktif Yüklerin doğasına bağlıdır.
Reaktif yükler, kapasitif veya Endüktif olabilir. Endüktif yüklerde, çekilen güç, kapasitif yükler için herhangi bir doğrudan çalışma yapılmadan manyetik akının kurulmasında kullanılırken, güç kondansatörü şarj etmek için kullanılır ve doğrudan iş üretmez. Reaktif yüklerde bu şekilde dağılan güç, Reaktif güç olarak adlandırılır. Reaktif yükler , gerilimin arkasındaki akım öncüsü (Kapasitif yükler) veya gecikmeli (Endüktif yükler) ile karakterize edilir , bu nedenle, akım ve gerilim arasında genellikle bir faz farkı vardır.
Yukarıdaki iki grafik, Güç faktörünün sırasıyla geride ve önde olduğu Endüktif ve Kapasitif bir yükü temsil eder. Elektrik sistemlerinde üç güç bileşenlerinin varlığı yükleme yol açar, bu iki tip varyasyonlar, yani;
- Gerçek Güç
- Reaktif güç
- Görünür güç
1. Gerçek Güç
Bu, dirençli yüklerle ilişkili güçtür. Elektrik sistemlerinde fiili işin performansına dağıtılan güç bileşenidir. Isıtmadan aydınlatmaya, vb., Watt (W) cinsinden ifade edilir ( çarpanları, kilo, Mega vb. İle birlikte) ve sembolik olarak P harfi ile temsil edilir.
2. Reaktif GüçBu, reaktif yüklerle ilişkili güçtür. Reaktif yüklerde gerilim ve akım arasındaki gecikmenin bir sonucu olarak, reaktif olarak çekilen enerji (kapasitif veya endüktif) iş üretmez. Reaktif güç olarak adlandırılır ve birimi Volt-Amper Reaktiftir (VAR).
3. Görünen GüçTipik elektrik sistemleri hem dirençli hem de endüktif yüklerden oluşur, dirençli yükler için ampullerinizi ve ısıtıcılarınızı ve endüktif yükler olarak motorlu, kompresörlü vb. Ekipmanı düşünün. Dolayısıyla bir elektrik sisteminde Toplam Güç, gerçek ve reaktif güç bileşenlerinin bir kombinasyonudur, bu toplam güç aynı zamanda Görünen Güç olarak da adlandırılır.
Görünen güç, Gerçek güç ve reaktif gücün toplamı ile verilir. Birimi volt-amperdir (VA) ve matematiksel olarak denklem ile temsil edilir;
Görünen Güç = Gerçek Güç + Reaktif güç
İdeal durumlarda, bir elektrik sisteminde harcanan gerçek güç genellikle reaktif güçten daha büyüktür. Aşağıdaki resim, üç Güç Bileşeni kullanılarak çizilen vektör diyagramını göstermektedir.
Bu vektör diyagramı aşağıda gösterildiği gibi güç üçgenine dönüştürülebilir.
Güç faktörü, yukarıda gösterilen teta (ϴ) açısı elde edilerek hesaplanabilir. Burada teta, Gerçek Güç ile Görünen Güç arasındaki açıdır. Daha sonra, kosinüs kuralını (hipotenüse bitişik) izleyerek, güç faktörü, gerçek gücün görünen güce oranı olarak tahmin edilebilir. Hesapla Güç Faktörü formüller aşağıda verilmiştir
PF = Gerçek Güç / Görünen Güç veya PF = Cosϴ
Bunu görünen gücü belirleme denklemiyle yan yana koyarsak, reaktif güçteki bir artışın (çok sayıda reaktif yükün varlığı), görünen güçte bir artışa ve angle açısı için daha büyük bir değere yol açtığını görmek kolaydır. sonuçta kosinüsü (cos ϴ) elde edildiğinde düşük bir güç faktörüne neden olur. Diğer taraftan, reaktif yüklerdeki (reaktif güç) azalma, daha az reaktif yüke sahip sistemlerde yüksek verimliliği gösteren ve bunun tersi olan artan bir güç faktörüne yol açar. Güç Faktörünün değeri her zaman 0 ile 1 arasında olacaktır, birine ne kadar yaklaşırsa sistemin verimliliği o kadar yüksek olacaktır. Hindistan'da ideal güç faktörü değeri 0,8 olarak kabul edilir. Güç faktörünün değerinin birimi yoktur.
Güç Faktörünün Önemi
Güç faktörünün değeri düşükse, şebekeden gelen enerjinin büyük bir kısmı anlamlı işler için kullanılmadığı için boşa harcanıyor demektir. Bunun nedeni, buradaki yükün gerçek güce kıyasla daha fazla reaktif güç tüketmesidir. Bu, hem yükün ihtiyaç duyduğu gerçek güç hem de reaktif yükleri karşılamak için kullanılan reaktif güç sistemden çekileceğinden, besleme sistemi üzerinde bir aşırı yüke neden olur.
Bu gerginlik ve "israf" tipik olarak tüketiciler (özellikle endüstriyel tüketiciler) için çok büyük elektrik faturalarına yol açar, çünkü kamu hizmeti şirketleri tüketimi görünen güç açısından hesaplar, bu nedenle, herhangi bir "anlamlı" iş elde etmek için kullanılmayan güç için ödeme yaparlar. Bazı şirketler, sistemde aşırı yüklenmeye neden olduğu için daha fazla reaktif güç çektikleri takdirde tüketicilerine ceza kesiyor. Bu ceza, endüstrilerde kullanılan yüklere neden olan düşük güç faktörünü azaltmak için uygulanmaktadır.
Gücün şirketin jeneratörleri tarafından sağlandığı durumlarda bile, enerji sağlamak için gerekli olan daha büyük jeneratörlere, daha büyük boyutlu kablolara, vb. Para harcanır ve bunun bir kısmı boşa harcanır. Bunu daha iyi anlamak için aşağıdaki örneği düşünün
70kW yük çalıştıran bir fabrika, eğer fabrika 1 güç faktörü ile çalışıyorsa, bir Jeneratör / Transformatör ve 70 kVA için derecelendirilmiş kablolar ile başarılı bir şekilde çalıştırılabilir. Ancak, güç faktörü 0,6'ya düşerse, o zaman aynı yük ile bile 70KW, daha büyük bir jeneratör veya 116.67 kVA (70 / 0.6) değerinde bir transformatör gerekli olacaktır, çünkü jeneratör / transformatör reaktif yük için ek güç sağlamak zorunda kalacaktır. Güç gereksinimlerindeki bu ağır artışın yanı sıra, kullanılan kabloların boyutunun da artırılması gerekecek, bu da ekipman maliyetinde önemli bir artışa ve iletkenler boyunca direncin bir sonucu olarak artan güç kayıplarına yol açacaktır. Bunun cezası, bazı ülkelerde yüksek elektrik faturalarının ötesine geçiyor, çünkü güç faktörü zayıf olan şirketler genellikle düzeltmeyi teşvik etmek için büyük miktarlarda para cezasına çarptırılıyor.
Güç Faktörünü İyileştirme
Tüm söylenenlere rağmen, özellikle büyük endüstriler için çok büyük elektrik faturaları ödemeye devam etmektense zayıf güç faktörünü düzeltmenin daha ekonomik olduğu konusunda benimle hemfikir olacaksınız. Ayrıca, güç faktörü düzeltilip düşük tutulursa, büyük endüstrilerde ve üretim tesislerinde elektrik faturalarında% 40'ın üzerinde tasarruf sağlanabileceği tahmin edilmektedir.
Tüketiciler için maliyetteki azalmanın yanı sıra, verimli bir sistem çalıştırmak, elektrik şebekesinin genel güvenilirliğine ve verimliliğine katkıda bulunur, çünkü kamu hizmeti şirketleri hatlardaki kayıpları ve bakım maliyetlerini azaltırken, aynı zamanda transformatör miktarında bir azalma ve operasyonları için benzer destek altyapısı gereklidir.
Yükünüz için Güç Faktörünün Hesaplanması
Güç faktörünü düzeltmenin ilk adımı, yükünüz için güç faktörünü belirlemektir. Bu şu şekilde yapılabilir;
1. Yükün reaktans ayrıntılarını kullanarak reaktif gücün hesaplanması
2. Yük tarafından harcanan gerçek gücün belirlenmesi ve güç faktörünü elde etmek için görünen güç ile birleştirilmesi.
3. Güç faktörü ölçerin kullanımı.
Güç faktörü ölçer çoğunlukla, yükün reaktans ayrıntılarının ve harcanan gerçek gücün belirlenmesinin zor bir yol olabileceği büyük sistem kurulumlarında güç faktörünü kolayca elde etmeye yardımcı olduğu için kullanılır.
Güç faktörü bilindiğinde, bunu mümkün olduğunca 1'e yakın ayarlayarak düzeltmeye devam edebilirsiniz. NElektrik tedarik şirketlerinin tavsiye ettiği güç faktörü genellikle 0,8 ile 1 arasındadır ve bu yalnızca neredeyse tamamen çalıştırıyorsanız elde edilebilir. dirençli yük veya sistemdeki endüktif reaktans (yük), her ikisi de birbirini iptal edeceğinden, kapasitans reaktansına eşittir.
Endüktif yüklerin kullanımının, özellikle endüstriyel ortamlarda (ağır motorların kullanılması nedeniyle) düşük güç faktörü için daha yaygın bir neden olması nedeniyle, güç faktörünü düzeltmenin en basit yöntemlerinden biri, güç faktörünü iptal etmektir. sisteme kapasitif reaktans getiren düzeltme kapasitörlerinin kullanımı yoluyla endüktif reaktans.
Güç faktörü düzeltme kapasitörleri, endüktif yükler tarafından "boşa harcanan" gücü dengeleyen / dengeleyen bir reaktif akım üreteci görevi görür. Bununla birlikte, değişken hızlı sürücüler gibi ekipmanlarla sorunsuz çalışma ve maliyetle etkili bir denge sağlamak için kurulumlara bu kapasitörleri yerleştirirken dikkatli tasarım dikkate alınmalıdır. Tesise ve yük dağıtımına bağlı olarak, tasarım, büyük sistemlerde genellikle daha uygun maliyetli olan merkezi bir düzeltme için endüktif yük noktalarına veya dağıtım panellerinin baralarına monte edilen otomatik düzeltme kapasitör banklarına takılan sabit değerli kapasitörlerden oluşabilir.
Kurulumlarda güç faktörü düzeltme kapasitörlerinin kullanımının, özellikle doğru kapasitörler kullanılmadığında veya sistem uygun şekilde tasarlanmadığında olumsuz yanları vardır. Kondansatörlerin kullanımı, açıldığında, değişken hızlı sürücüler gibi ekipmanların düzgün çalışmasını etkileyerek, aralıklı olarak kapanmalarına veya bazı kondansatörlerin üzerindeki sigortaların patlamasına neden olabilecek şekilde, kısa bir “aşırı voltaj” periyodu oluşturabilir. Bununla birlikte, hız sürücüleri durumunda anahtarlama kontrol sekansında ayarlamalar yapmaya çalışarak veya sigortalar durumunda harmonik akımları ortadan kaldırarak çözülebilir.
Unity Power Factor ve neden pratik değil
Güç faktörünüzün değeri 1'e eşit olduğunda, güç faktörünün birim güç faktörü olduğu söylenir . En uygun güç faktörünü 1 elde etmek cazip gelebilir, ancak hiçbir sistemin gerçekten ideal olmadığı gerçeğine ulaşmak neredeyse imkansızdır. Bu anlamda hiçbir yük tamamen dirençli, kapasitif veya endüktif değildir. Her yük, ne kadar küçük olursa olsun diğerinin bazı unsurlarından oluşur, çünkü bu tür tipik gerçekleştirilebilir güç faktörü aralığı genellikle 0,9 / 0,95'e kadardır. ESR ve ESL with Capacitors makalelerimizde RLC elemanlarının bu parazitik özelliklerini zaten öğrendik.
Güç faktörü, enerjiyi ne kadar iyi kullandığınızın ve elektrik faturalarında (özellikle endüstriler için) ne kadar ödediğinizin belirleyicisidir. Ek olarak, operasyonel maliyete en büyük katkı sağlar ve azalan kâr marjlarının arkasındaki, sizin de dikkate almadığınız faktör olabilir. Elektrik sisteminizin güç faktörünü iyileştirmek, elektrik faturalarının azaltılmasına ve performansın en üst düzeye çıkarılmasına yardımcı olabilir.