Alternatif Akımda Güç ve Hesaplamaları

Direnç elamanı, kaynaktan çektiği akım ve üzerine düşen gerilimin çarpımı kadar bir güç tüketir. Bu harcanan güç Gerçek güçtürP ile gösterilir ve birimi Watt‘dır.

Kapasitör, yük depolayan bir devre elamanı ve bobinde, manyetik alan depolayan bir diğer devre elamanıdır. Bu iki devre elamanı ideal durumda hiç bir enerji harcamaz. Yalnızca depolarlar. Fakat bu depolama sırasında kaynaktan akım çeker ve gerilim düşümü olur. Yani bir güç harcanması olur. Bu güce Reaktif güç denir,Q ile gösterilir, ve Volt-Amp-Reaktif (VAR) birimi ile ölçülür.Bu güç gerçekte üketilmediği için Sanal güç olarakta isimlendirilmektedir.

Gerçek ve Reaktif güç birbiriyle toplanamamasına rağmen Karmaşık Güç olarak Ѕ=P+jQ şeklinde ifade edilebilir(j=√-1). Karmaşık Gücün büyüklüğünü ifade eden |S| ise bize Görünen gücü verir.S ile gösterilir ve birimi Volt-Amp (VA)‘dir.

Alternatif akımda güç doğru akımdan farklı şekilde olur. Akım ile gerilim zamana göre değiştiklerinden alternatif akımda üç farklı güç ortaya çıkar.

Alternatif akımda güç 3 e ayrılır;
1-Aktif Güç (Faydalı Güç) P birimi Watt
2-Reaktif Güç (Kör Güç) Q Birimi Volt-Amper-Reaktif VAR
3-Görünür Güç (Zahiri Güç) S Birimi Volt-Amper VA

Alternatif akım evrelerinde aktif, reaktif ve görünür güç arasındaki ilişkiyi veren üçgene güç üçgeni denir.

GÜÇ.ÜÇGENİ
P = S * cosφ (W) Ip = I.Cos& (A)
Q = S * sinφ (Var) Iq: I Sin& (A)
S² = P² * Q² (VA) I² = Ip²+Iq² (A)

1-AKTİF GÜÇ (W)

Şebekeden çekilen ve aktif olarak omik dirençlerde harcanan, yararlı işe dönüşen güçtür.
• İçinde rezistans bulunduran elektrikli ocak, su ısıtıcısı, şofben, fırın gibi alıcılar ile akkor flamanlı ampul sadece aktif güç çeken alıcılardır.
• İçinde bobin bulunduran elektrik motorları, transformatörler, balastlı aydınlatma armatürleri ile deşarj ampulleri gibi alıcılar endüktif alıcılar olup; endüktif reaktif gücün yanında aktif güç
çekerler.
• Aktif güç, P ile gösterilir ve birimi Watt (W)’tır.
• Aktif güç ifadesi
Bir fazlı güç 𝑷 = 𝑽. 𝑰. 𝒄𝒐𝒔𝝋 (𝑾𝒂𝒕𝒕) 𝑽: Faz gerilimi
Üç fazlı güç 𝑷 = 𝟑. 𝑼. 𝑰. 𝒄𝒐𝒔𝝋 (𝑾𝒂𝒕𝒕) 𝑼: Hat gerilimi
• 𝒄𝒐𝒔𝝋 olarak gösterilen ifade güç katsayısı ve 𝝋 açısı devre açısı olarak bilinir. Devre açısı akım ile gerilim vektörleri arasındaki açıdır. Bu açı ile devrenin ileri, geri yada sıfır fazlı olup olmadığı söylenebilir.
• Aktif güç, dirençlerde harcanan güç olduğundan omik direnlerde düşen gerilimlerden ve direnç akımlarından yararlanılarak;

watt

Örnek: 220 V 2500 Watt gücündeki bir bir cihazın akımını bulalım. (cosφ = 1 olarak alınmıştır, kullanılan cihazın üzerindeki değere göre alınır)

2500 = 220 * I *1
I = 2500 / 220 *1
I = 11.3 Amper

Örnek: Devrede ampermetreden okunan değer 4 amperi, voltmetreden okunan değer ise 220 voltu ve kosinüsfimetreden okunan değer 0,6’yı göstermektedir. Buna göre alıcının aktif gücünü bulunuz.

U = 220 Volt
I = 4 Amper
Cosφ = 0,6
P = ?
P = U.I.Cosφ = 220 . 4 . 0,6 = 528 Watt bulunur.

Üç Fazlı sistemlerde
P = √3 * U * I * cosφ formülü ile bulunur. Üç fazlı sistemlerde aktif güç bulunurken sistemin yada cihazın güç faktörü (cos&) de hesaba katılır. √3 ün ne olduğunu hiç karıştırmayalım kafalar karışmasın sadece üç fazlı sistemde tek fazdan çekilen akımı bulmak için kullanıldığını bilinmesi şimdilik yeter.

Örneğin 3 fazlı 50 kW lık bir motorun şebekeden çektiği akımı bulalım.(cosφ motor etiketinde yazar biz 0.7 olarak alalım.)
(Motor gücü beygir (hp yada bg) olarak verilebilir.O zaman güce dönüştürmeniz gerekir. 1 hp = 736 w tır.Mesela 50 hp = 36.8 kW yapar.

50000 (50 kW) = 1.73 (√3) * 380 * I . 0.7
I = 50000 / 1.73 * 380 * 0.7
I = 108.6 Amper

Yani bu motor çalışırken pens ampermetre ile motorun ana şalterinin girişinden herhangi bir fazını ölçersek yaklaşık 108 amper gibi bir değer okuruz.

2-REAKTİF GÜÇ (Var)

• Bobin ve kondansatör bulunduran devrelerde bobin ve kondansatörlerin çektiği güce reaktif güç (kör güç) denir. Q ile gösterilir ve birimi Volt-Amper-Reaktif (VAR)’tir.
• Reaktif güç iş yapmayan güçtür. Bobin ve kondansatör tarafından enerji olarak depo edilir ve sonra şebekeye iade edilir.
• Bobin reaktif gücü endüktif reaktif güç, kondansatör reaktif gücü kapasitif reaktif güç olarak adlandırılır. İki reaktif güç arasında 180°’lik faz farkı vardır.
• Elektrik motorları, transformatörler, balastlı aydınlatma armatürleri, deşarj ampulleri gibi alıcılar endüktif alıcılar olup aktif gücün yanında endüktif reaktif güç çekerler.
• İş yapmayan güç olan reaktif gücün azaltılması için kapasitif reaktif güç çeken kondansatörler kompanzasyon amacıyla kullanılır.
Reaktif güç ifadesi;

Bir fazlı 𝑸 = 𝑽. 𝑰. 𝒔𝒊𝒏𝝋 (𝑽𝑨𝑹)
Üç fazlı 𝑸 = √𝟑. 𝑼. 𝑰. 𝒔𝒊𝒏𝝋 (𝑽𝒐𝒍𝒕 − 𝑨𝒎𝒑𝒆𝒓 − 𝑹𝒆𝒂𝒌𝒕𝒊𝒇)
Reaktif güç bobin ve kondansatörlerde depo edilen güç olduğundan bobin ve kondansatörde düşen gerilimlerden ve akımlarından yararlanılarak hesaplanır.

3-GÖRÜNÜR GÜÇ (VA)
• Alternatif akım devrelerinin tasarlanmasında göz önünde bulundurulan güçtür.
• Alternatif akımda aktif güç ile reaktif gücün bileşkesi olan ve gerekli olan güç hesabında dikkate alınan güç görünür güçtür.
• Görünür güç S ile gösterilir, birimi Volt-Amper (VA)’ tır.

Bir fazlı S = V.I
Üç fazlı 𝑸 = √𝟑. 𝑼. 𝑰

Örnek:  100 kVA gücünde bir cihazın çektiği akımı bulalım.( cosφ = 0.8 )

P = S * cosφ
P = 100000 * 0.8
P = 80000 W = 80 kW bulunur.

NOT : Burda cosφ yaklaşık değerlerde alınmıştır.Uygulamada sistemin cosφ ölçülmelidir yada cihaz etiketlerinden alınmalıdır.Cosφ yi bulma yöntemi cosφmetre ile yada reaktif güç kontrol rölesini sisteme bağlayarak üzerinden okumaktır.

Örnek: Devrede ampermetreden okunan değer 1,5 amperi, voltmetreden okunan değer ise 220 Volt’u göstermektedir. Buna göre alıcının görünür gücünü bulunuz.

U = 220 Volt
I = 1,5 Amper
S = ?
S = U.I = 220. 1,5 = 330 VA bulunur.

Örnek: Bir elektrik motoru 220 V’luk alternatif akım kaynağından 10A ve 30°geri fazlı akım çekmektedir.
Motorun kaynaktan çektiği aktif, reaktif ve görünür güçleri hesaplayın

(sin30 derece=0,5 , cos30 derece=0,866); 

alternatif_akimda_guc

Benzer Yazılar

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.)

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Akım, Gerilim, Direnç ve Güç İlişkisi

Bir devrede hareket eden elektronların sayısına akım denir ve akım amper olarak ölçülür yani birimi …

Bir cevap yazın