Aslında Çok Basit , Gerilim düşümü hesaplayacaksanız; akım değerini veya sistemin güç değerini ilgili yerlere yazın. Sistem zaten sizi yönlendirecek ve işlemler sonucunda size bir gerilim düşümü voltajı verecektir. Sistem gerilim düşümünü voltaj olarak vermektedir.
enerji ileten iletkenlerin kendi iç dirençlerinden kaynaklanan hat kayıplarıdır. Birimi [Volt] tur. Uzun mesafe iletken kullanımı ile artan toplam iletken direnci bu kaybın artmasına sebep olur. Bu sebepten sistemler ile elektrik enerjisi arasında ki bu iletkenlerin kesitlerini ve uzunluklarını belirlerken bir takım kurallara riayet etmemiz gerekir.
-Gerilim Düşümüne Dikkat Etmezsek Ne Olur ?
Gerilim düşümüne dikkat etmeyip kesiti dar ama uzun kabloların kullanımı sonrasında eğer gerilim düşümü ciddi boyutlarda ise ;
1- İletken aşırı ısınıp yanabilir, kopabilir.
2-Beslenen sistem besleme voltajında ki bu düşüşten dolayı zarar görebilir.
Gerilim düşümü birimi ‘volt’ tur. Bu birimin anlamlı bir hal alması için ise besleme iletkeninin sistem tarafı ile besleme tarafı arasında ki toplam gerilim düşümü besleme tarafındaki gerilim düşümünün %3 veya %5 ini geçmemelidir.
Ör: Bir şofben takacaksınız. Şebeke elektriğiniz 220 [Vac]. Besleme tarafına 4 Kw lık bir şofbeni(tek faz) bağladınız, 20 metre 0.75 kesitinde bir iletken ile bağladınız ve bizim gerilim düşümü bulucuyu kullanarak gerilim düşümünü buldunuz. O değerde 16,72 [Vac] ye denk gelir. Bu şu anlama gelir 220 [Vac] nin %7.2 si olan 16,72 [Vac]. Bu durumda kesiti biraz daha büyültüp bu değerin % 5 in altısına düşmesine imkan verecek kesite geçmelisiniz yani en az 1.5 mm2 kesitinde iletken kullanmalısınız.
Endüstriyel tesisler için gerilim düşüm değeri %3 ün üstünde olmamalı. Ev ve mekanlar içinde %5 değeri dillendirilir ama biz yine %3 üstüne hiç bir yerde çıkmayın diyoruz.
Örnek Gerilim Düşümü Hesabı
Şimdi bunca yazıdan sonra örnek bir gerilim düşümü hesabı yapalım. elimizde 3 fazlı , 10 kW gücünde ve CosQ si 0.87 olan bir motor olsun. Bu motorla bir adet yük konveyörünü besleyeceğimizi düşünelim. Motorla motoru süren MCC(motor control center) panosu mesafe 234 metre olsun.
Bu duruma göre uygun kabloyu seçiniz ?
Cevap ;
İki cevabı bulmamız gerek, birincisi uygun gerilim düşümü için kablo kesiti ,
İkincisi ise motor nominal akımı taşıyacak kablo.
Motor Nominal akımı ; P[watt]=(Karekök içinde)3 . I [Nominal Akım, A] . V [Nominal Gerilim, V] . CosQ ise 10000=1,73 . I . 380 . 0,87 den nominal Akım Yani I = 17,48 A bulunur. Bu akımı taşıyacak kablo yukarıdaki tabloya en az 4 mm2 olmalıdır.
Gerilim düşümü; 4 mm2 kabloya göre gerilim düşümü ise e%= 0,0124 . ( L [kablo boyu , Metre] . P [ Motor Gücü , KW] ) / K [ Kesit , mm2 ] ise e%=(0,0124 . 234 . 10) / 4 ise e%= 7,254 çıkar . Bu gerilim düşümü yüzde 3 ünde üstünde olup 4 mm2 kablo bu metraj için gerilim düşümü açısından uygun değil. O zaman bir boy büyük kablo için hesap yaptığımızda yani 6 mm2 için e%=4,836 olup biz konveyör gibi yüksek demerajlı kalkış akımları olan sistemler için 2 istiyoruz. Kesiti 10 mm2 yaparsak e%=2,9 , 16 mm2 için e%=1,81 çıkar .
Şimdi 17 amperi taşıyan ve e% gerilim düşümü konveyör sistemleri için %2 nin altında olan 16 mm2 kablo kullanmak örneğimizin doğru cevabıdır.
Uyarı : Burada yapılan hesapların kullanacağınız sistemler için kesin sonuçlar vereceğini garanti etmiyoruz. Her sistemin yapısı itibariyle kendine has sistem tepkileri mevcuttur. Bu sebepten bu aracı kullanırken bu uyarımızı dikkate alınız.
Kompanzasyon hesaplama programı elektropan şirketi tarafından hazırlanmış ücretsiz paylaşılan kullanışlı kurulum gerektirmeyen bir araç
Kompanzasyon hakkında kısa bir bilgi: Resistif devrelerde 0 olan faz farkı, kapasitif devrelerde akım fazörü ilerde olacak şekilde, endüktif devrelerde ise akım geride olacak şekilde değişir. Faz farkının oluşması demek bir anlamda reaktif güç oluşması demektir. Bir sistemin görünür gücü S değişmez, ancak faz farkına bağlı olarak görünür gücün bileşenleri olan aktif ve reaktif güç değişir. Saf resistif devrede faz farkı olmaz ve aktif güç maksimum değerini alır, reaktif güç yoktur.
Aktif güç görünür güce eşittir ve maksimum iş verimi alınır. Ancak endüktif ve kapasitif devrelerde faz farkına göre reaktif güç oluşur. Bu da işe çevrilebilen aktif gücün azalmasına dolayısıyla verimin düşmesine ve kullanılamayan bir reaktif güç oluşumuna neden olur. İşte aktif gücün maksimum hale getirilip, güç faktörünün düzeltilmesi ve verimin en büyük halini alması işlemine kompanzasyon denir. (devamı wikipedia)
Sabit kondansatör kompanzasyon sistemlerinde hedefe ulaşılması için büyük önem taşımaktadır. Trafoların primerlerinden yani orta gerilimden enerjiyi ölçen sayaçlar tüm sistemle birlikte trafonunda aktif ve reaktif gücünü ölçer.
Ancak Sisteme bağlı reaktif röle bağlı olduğu hattan sonrasını göreceğinden trafonun harcadığı reaktif gücü kompanze edemez. Bunun sonucunda ne olur ?
Bunun sonucunda reaktif röle 1.00 gösterse bile , yüklenmenin az olduğu dönem veya saatlerde ,trafonun reaktif çektiği gücün toplam güce etkisi fazla olur. Böylece kompanzasyon sağlanamaz ve genelde bu durum reaktif röle arızası olarak görülür.
Buna örnek olarak kışın çalışmayan veya az çalışan güney otellerimizi , İş giriş çıkış saatlerinde yoğun olarak çalışıp diğer saatlerde çok az çalışan benzin istasyonlarını , Gece sadece aydınlatmanın çalışıp , gündüz nerdeyse yük çekmeyen depo v.b yerleri gösterebiliriz.
Çözüm : Sabit kondansatörün hesabının iyi yapılmasından geçer. Sabit kondansatör hemen trafo çıkışına reaktif röle akım trafolarından önce takılmalıdır.
Bunun için :
1- Trafonun yükü kesilerek sabit kondansatörsüz çalıştırılır.
2- Örnegin 10 dk içinde çektigi enerji OG ye bağlı sayaçtan okunur.
3- Bu okuduğumuz değeri akım ve gerilim çarpanları ile çarpıp , 1 saatte harcadığı enerjiyi bulmak için (10dk x 6) 6 ile çarpılır.Ölçüm süresi ne kadar fazla olursa hassasiyet o kadar artar.
4- Hesaplanan reaktif enerjinin karşılığı kondansatör trafo çıkışına reaktif röle akım trafolarından önce ve Ana şalterden önce takılır! Böylece şalterin açık olduğu durumlarda da trafonun kompanzasyonu sağlanmış olur.
OG Akım trafosu – 30/5 =6
OG Gerilim trafosu – 34.5kV/100 =345
Enerji ölçüm süresi – 15 dk.
Sadece indüktif reaktif gücün arttığı gözlemlenmelidir. Bu aşamada kapasitif artıyorsa sayaç bağlantısı düzeltilmelidir.
Indüktif reaktif enerji harcaması
= 675.454 (son sayaç degeri) -675.432 (ilk sayaç degeri) = 0.022
Gerçek Reaktif enerji = 0.022 x 6 x 345 = 45,54 kVArh
Eger bu enerji 15dk değil 1 saatte geçseydi 4 ile çarparak saatte geçtigi enerjiyi :
4×45.54= 182 kVArh
Dolayısı ile 182 kVAr lık bir sabit kondansatör trafoya sabit olarak bağlanmalıdır.
Bu değer trafonun gücüne , imalatçısına göre değişebildiğinden pratik olarak bu hesapla kondansatör değeri bulunmalı , sisteme takıldiğındada reaktif enerji harcamasının düştüğü gözlemlenmelidir!
DIKKAT : Sonuçta tam değerinde bir kondansatör takılamadığından (pratikte böyle olmakta) Sayaçtan degerleri okudugumuzda ,Trafonun çektigi aktif gücünde azlığından dolayı cos phi yine sınır dışı görülebilir. Çünkü bosta trafoların çektigi reaktif güç çok fazla aktif güç azdır.
Örneklersek :
2.5 kW aktif 30 kVAr indüktif gibi bir durumda siz 29 kVAr bir kondansatör takarak düzeltme yapsanız bile
tan phi (30-29)/2.5 = 0,4 >> cos phi ise 0,92 olarak sınır dışıdır.
Ancak reaktif harcama 30 lardan 1 e düşürülmüş ve sisteme toplam etkisi çok azaltılmıştır. Tüm sistemin çektiği aktif güce oran düşünülmelidir.
Dengesizlik miktarı olarak her fazın çektiği farklı akımlar ve reaktif güçler düşünülmelidir.
Bunu için sistem izlenerek gün içindeki her fazın çektiği reaktif güçler takip edilerek herhangi bir anda en fazla reaktif güç çeken faz ile en az reaktif güç çeken fazın arasındaki farkın maximum olduğu zaman bize maximum reaktif dengesizlik miktarını verir.
Örneğin
R fazı 3kVAr ,
S fazı 5kVAr
T fazı 13kVAr
Çekiyorsa 9 kVAr reaktif gücün trifaze kondansatörle her faza 3 kvar olarak geriye kalan
S için ilave 2 kVAr ın monofaze ile
T için ilave 10 kVAr ın monofaze ile
tamamlandığını düşünmek teorik olarak hedef tir.
Bunu sağlamak içinde her faza 10 kVAr kondansatör monofaze olarak takılmalıdır.
Sistemde kapasite yokken genel olarak tam yüklenmedeki cos phi değeridir. Gerekli kondansatör hesapları yapılırken sistemi bu değerden 1.00 a taşıyacak kondansatör miktarı hesap edilir.