kompanzasyon uzaktan takip sistemleri   Profesyonel Çözüm Ortağınız..

uzaktan kompanzasyon çözümlerinde aydınlatma

Aydınlatmadaki kompanzasyon, kullanılan lamba türüne bağlıdır. Lamba türleri üç sınıfa ayrılabilirler:

uzaktan kompanzasyon takip sistemi için kullanılan emg 10 ve üstü yazılımlarda cihaz röleye takip için haberleşme portundan bağlanmak kayıdı ile monte edilir bu sayede reaktif röle üzerindeki bütün verileri uzaktan izleme imkanına sahip olunur.

Elektrolüminesan Lambalar : Şekil 4’ te çalışma ilkesi gösterilen bu sınıftaki lambalar kapasitif akım çektiklerinden, santral ve şebekenin endüktif yükünü arttırmak yerine azaltırlar ve bu yüzden yük durumunu genel olarak düzeltirler. Ne varki bu lambalar, Teknolojinin bugünkü düzeyinde, çok az ışık verdiklerinden, bunlardan normal aydınlatmada yararlanılamamaktadır. Bu lambalar, ölçme aygıtlarının kadranlarını aydınlatmak, pasif korumada ışıklı şinyaller oluşturmak ve yatak odalarında loş bir aydınlatma sağlamak gibi amaçlarla kullanılırlar.

Akkor telli lambalar : Bu sınıfa giren lambalar, salt omik birer direnç gibi şebekeyi yüklediklerinden, endüktif yük çekmezler ve bu bakımdan ideal alıcı durumundadırlar. Ancak bu lambaların ışıksal verimleri, 100 W dolaylarındaki güçlerde %2 mertebesinde olduğundan ışıktan ziyade ısı vermektedirler. Bu yüzden gelecekte kullanım alanları azalacaktır.
 

Deşarj lambaları : Gerçek flüoresan lambalar, gerekse cıva buharlı lambalarla sodyum buharlı lambaları kapsayan bu sınıftaki lambalar, şebekeye ancak bir balast yardımı ile bağlanırlar. Bir empedans veya transformatörden oluşan balast, şebekeyi endüktif bir yükle yükler.

Deşarj lambalarının ışıksal verimleri, akkor lambalarınkine göre çok daha yüksektir. Bu özellik tablo 1. de açık olarak görülebilir:

Tablo 1. 1000 lm ışık akısı üretmek için çeşitli lambaların güç tüketimi

Lamba Türü	Güç(W)
Akkor	65-80
Flüoresan	15-20
Cıva buharlı	12-18
Sodyum buharlı Yüksek basınçlı	8-10
Sodyum buharlı Alçak basınçlı	6-7

Deşarj lambalarının yüksek ışıksal verimleri yanı sıra, çok uzun ömür süreleri vardır. Normal akkor lambaların ömrü 1000 saat, halojenli akkor lambaların ömrü 2000 saatlik olmasına karşılık, deşarj lambalarının ömür süreleri 10000 saatten fazladır. 

Akkor lambalar gibi, yardımcı aygıt kullanmadan, şebekeye bağlanmaları olanaksız olmasına karşın, yüksek verimleri ve uzun ömürleri dolayısıyla, bu lambalar günden güne rağbet görmektedir. Son zamanlarda, imalatçılar, bir akkor lamba gibi basit bir duya vidalanabilen, balastı ile deşarj hücresini kapsayan flüoresan lambalar geliştirildiğinden, deşarj lambalarının daha çok yaygınlaşması beklenebilir. Bu yüzden, aydınlatmada endüktif gücün kompanzasyonu sorunu büyüt boyutlara ulaşacağı kesindir.

Yukarıdaki açıklamalardan, aydınlatmada kompanzasyonun deşarj lambalarının kompanzasyonundan ibaret olduğu anlaşılıyor ve bu nedenle yalnızca bunların üzerinde duracağız

6. DEŞARJ LAMLABALARININ REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU

Deşarj lambalarının “gerilim / akım” karakteristiği, şekil 5 de görüldüğü üzere, negatiftir, yani lambanın kutuplarındaki gerilim, akımın artmasıyla azalır. Kararlı bir çalışma için , pozitif bir karakteristik elde etmek amacıyla, şekil 6 da görüldüğü gibi, seri olarak bir empedans bağlanır. Eğer şebeke gerilimi deşarjı başlatıp sürdürebilecek değerde değilse, genel olarak bir ototransformatörle yükseltilir ve bu taktirde, ayrıca seri bir empedans bağlamak yerine, bu empedansa eşdeğer olacak şekilde, transformatör kaçak mağnetik  akılı olarak imaledir; bunun bağlantıları şekil 7 ve şekil 8 de gösterilmiştir.

Teorik olarak, seri empedans bir endüktans veya kapasitanstan oluşturulabilir; ancak kapasitans kullanıldığı taktirde, alternatif akımın her yarım periyodunda meydana gelen akım tepeleri yüksek bir değere ulaşacağından, lambanın elektrotları çabuk yıpranır ve dolayısıyla ömrü kısalır. Bu nedenle seri empedans, endüktif bir reaktanstan oluşturulur.

 

Şekil 6. Endüktif balastlı kurgu

Şekil 7. Ototransformatörlü kurgu :
Lambanın çalışma geriliminin şebeke geriliminden büyük olması hali.

Şekil 8. Ototransformatörlü kurgu :
Lambanın çalışma geriliminin şebeke geriliminden küçük olması hali.

Lambaların, balastları dolayısıyla, şebekeden çektikleri endüktif güç, devreye bağlanan kondansatörlerin çektikleri kapasitif yükle kompanse edilir(Şekil 6,7,8). Kompanzasyondan önce, endüktif güç ten dolayı güç faktörü cosφ küçüktür; kompanzasyondan sonra, endüktif gücün büyük bir kısmı giderdiğinden, güç faktörü ve dolayısıyla cosφ yükselmiş olur. Buna göre : Kompanzasyon, cosφ nin düzeltilmesi, yani bire yakın bir değere yükseltilmesi demektir.

Kompanzasyon gücü hesabı : Kompanzasyon için kullanılacak kondansatör, yukarıdaki şekillerde gösterildiği gibi (kapasitenin küçük olması amacıyla), gerilimin en yüksek olduğu tarafa bağlanır. Ototransformatörlü kurgu halinde : eğer 20 W dan büyük flüoresan lambalarda olduğu gibi, lamba kutuplarındaki gerilim, kondansatör lambanın kutupları arasına bağlanır(şekil 7) ; aksi taktirde, kondansatör, şebeke gerilimiyle beslenecek şekilde monte edilir(şekil 8).

Kondansatör gücünü veya kapasitesini saptamak için, uygulanan sistem ne olursa olsun, hesap yöntemi değişmez. Örnek olarak 40 W’ lık bir flüoresan lamba alınırsa, balastın kayıpları yaklaşık 10 W dır ; gerilimin sinüssoidal olmasına karşın, akım her ne kadar tam sinüssoidal değilse de, güç faktörü cosφ ile gösterilebilir ve kompanzasyondan önce cosφ1 = 0.55 olarak kabul edilebilir. Tam bir kompanzasyon pahalı ve gereksiz olacağından, kompanzasyondan sonraki güç faktörü genel olarak cosφ2 = 0.95 şeklinde seçilir. Şekil 9 daki diyagramda P  lambanın (yani deşarj tüpü ile balastın) etkin gücünü göstermektedir:
P=40W+10W=50W. Q1 ve Q2 kompanzasyondan önceki ve sonraki endüktif güçlerdir ; aynı şekilde S1 ve S2 görünen güçlerdir.

      
Şekil 9. Kompanzasyon diagramı

Diyagramdan görüldüğü gibi:

Q1 =  P * tan φ1 = 50W * tan ( arc cos ( 0.55 )) varL / W = 75.92 varL / W

Q2 =  P * tan φ2  = 50W * tan ( arc cos ( 0.95 )) varL / W = 16.43 varL / W

Burada kondansatör gücü için :
QC =  Q1 – Q2  =  75.92 varL -  16.43 varL ≈ 60 var = -60 varC

bulunur. Kondansatör kapasitesi, bu takdirde ( U = 220 V, ω = 314 rad / s  olduğu göz önünde bulundurularak ):

C =  QC / ( U2 * ω ) =  60 / ( 2202 * 314 ) ≈ 4 μF dır.

 “Duo” kurgusu ile kompanzasyon :  Pırıldama olayına yol açmayan bu kurguda, şekil 10 da gösterildiği gibi, iki deşarj lambasından yararlanılır; lambalardan biri endüktif diğeri kapasitif balastla donatıimış olup her birinden geçen akımlar arasında 900 lik bir faz farkı vardır. Bundan dolayı lambalardan birinda ışık akısı minimumdan  geçerken diğrinda maksimumdan geçer ve bu yüzden bileşke ışık akısı hemen hemen sabit olup ışık titremesi önlenmiş olur.

Şekil 10. “Duo” kurgusu

Kurguya ait diyagram şekil 11 de gösterilmiştir. Bu diyagramdaki S1 ve S2  fazörleri lambaların görünen güçleri olup bunlara karşılıklı olan akımların doğrultusundadır. Görüldüğü gibi bileşke akımın doğrultusunu veren S bileşke gücünün U gerilimi ile oluşturduğu açı S1 ile U arasındaki açıdan çok daha küçüktür. Bu şekilde endüktif güç kompanzasyonu yapmaktadır.[4]

Şekil 11. “Duo” kurgusu diagramı

7. AYDINLATMADA KOMPANZASYONUN SAĞLADIKLARI

1. Kompanzasyondan dolayı iç tesisattaki gerilim düşümü etkilenmez. Gerçekten, hattın direnci R, reaktansı X, akım şiddeti I ve faz farkı φ olduğuna göre, gerilim düşümü :

ΔU = RIcos φ + XIsin φ

şeklindedir. İç tesisatta X = 0 olduğundan ve kompanzasyon gücü yani  
 
ΔU = RIcos φ

Olarak yazılabilen gerilim düşümü,kompanzasyondan sonra eski değerinden sapmaz.

2. Üretim, iletim ve dağıtım öğelerinin, kompanzasyon sayesinde, gereksiz yere yüklenmeleri önlenmiş olur. Örneğin, ( 40W + 10W ) lık flüoresan bir lambanın güç faktörü 0.55 0lduğu taktirde: generatör, hat, transformatör v.b. ögeler 50 VA ile yükleneceğine 91 VA ile yüklenmiş olacaklardır. Yani, besleme kapasitesi, yaklaşık yarı yarıya azalacaktır. Eğer, güç faktörü kompanzasyon yapılarak, 0.95 değerine çıkarılacak olursa, elektrik tesisleri yalnız 52.6 VA ile yüklenmiş olup endüktif güçten doğan işgal oranı %82 den %5 e indirilmiş olur. Genel olarak kompanzasyon, elektrik tesislerinin besleme kapasitesini yükseltir ve bu suretle ekonomide bir geliştirme faktörü oluşturur.

3. Çekilen akımların küçülmesini sağladığından, kompanzasyon, hat ve diğer öğelerde meydana gelen joule kayıplarının azalmasını sağlar. Bu kayıplar akımın karesiyle orantılı olduğundan, azalma oranları oldukça önemlidir. Örneğin, güç faktörü 0.55 den 0.95 e çıkarsa, azalma oranı

[(1/ (0.55))2  -  1/ (0.95))2] * (0.55)2 =  %66

mertebesinde olur. Buna göre, kompanzasyon, bir tasarruf faktörü olduğundan, ekonomi için de büyük önem taşımaktadır.[4]

Joule kayıplarından yurt çapında yapılabilen enerji tasarrufunu, yalnızca aydınlatma için belirlemek için, her konutta 40W lık flüoresan bir lambanın günde 12 saat  veya iki lambanın günde 6 saat  yandığı ve sortilerin 2 * 1 mm2 lik kesitte  ve 5 metre uzunluğunda olduğunu varsayalım. Toplam konut sayısının 10.000.000 olduğunu kabul edip, güç faktörünün 0.55 den 0.95 e yükseltilmesiyle yılda

Enerji Tasarrufu.= 10.000.000 *(2.5m / mm2) * (1Ωmm2 / 56m) * [(40+10)W / (220V * 0.55)]2 h/g * 365g/yıl = 881 MWh
Elektriğin 1 Wh = 130.000 TL olduğuna göre
Toplam kazanç = 881.106 * 130.103 = 114.530.109
Toplam kazanç =  114.1012     (yüz on dört trilyon)
Kadar bir enerji sağlayacağı görülür.

7.SONUÇ

Yapılan hesaplamaya göre, 114 trilyon liralık bir kazanım sağlanmıştır. Ülkemizde 600 milyon lira ile geçinmeye razı bir çok aile yaşamaktadır. Bu verileri göre 190.000 ailenin geçim kaynağının sağlanması demektir. Bu ailelerin 4 kişi olduğu düşünülürse 760.000 kişinin sıkıntıdan kurtulması sağlanabilir.  

Ekonomi, yaşadığımız yüzyıl için büyük önem taşımaktadır. Ülkemizdeki ekonomik sıkıntı sebebiyle bir çok insan işsiz kalmış ve sıkıntı ile yaşamaktadır. Böylesine basit bir işlemle, 760.000 insanın rahata kavuşması, mühendisliğe yakışır bir çözümdür.Bu basit ve önemli çözüm gösteriyor ki, aydınlatmada kompanzasyon yapılması kesinlikle şarttır.

KAYNAKLAR

[1] S.R.Barrold, B:K.Patel “A thyristor reactive power compensator for fast-varying industrial loads” Int.J.Electronics, vol.51, no.6, pp.763-767,1981
[2] M.E.Güven, İ. Coşkun, Elektroteknik-3, Ankara, 1982
[3] T.J.Miller, Reactive power control in electric company corparate research and  development center schenectandy, Newyork, John Willey and Sons,1982
[4] M. Bayram, Hızlı değişen olaylarda reaktif güç kompanzasyonu”, EMO Seminer Notları, İstanbul, 1983
[5] TMMOB EMO Ajandası,1999