Alternatif Akımda Güç Çeşitleri, Aktif, Reaktif, Görünür Güç Tanımları ve Formülleri Nelerdir?

Alternatif akımda yüklerin durumuna göre 3 değişik güç tüketilmektedir. Bu güçler arasında vektörel bir ilişki vardır. Vektörel olarak aktif ve reaktif gücün toplamı görünür gücü verir.

1- Görünür (Zahiri) Güç: 

Alıcının şebekeden çektiği toplam güçtür.

S harfi ile gösterilir.

Eğer bir devrede hem direnç hem de reaktanslar (bobin) varsa bu devrede hem aktif hem de reaktif güç birlikte çekilir. Böyle devrelerde güç, akım ile gerilimin çarpımına eşittir.

Formülü: S = U.I

Birimi : (VA) Volt-Amperdir.

Alıcının çektiği aktif ve reaktif güçlerin vektöriyel toplamına eşittir.

Alternatif akım devresine bağlayacağımız ampermetre alıcının akımını, voltmetre gerilimini ölçer ve gösterir. Bu ölçü aletlerinden alacağımız değerler ile o alıcının görünür gücü bulunabilir.
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.

2- Aktif (Faydalı) Güç: 

Gücün her an değişik değer aldığı durumlarda iş gören, faydalı olan gücün ortalama değerine alternatif akımda aktif güç denir.

Alternatif akımda güç denildiğinde kastedilen aktif güçtür.

Birimi Watt’tır,

P harfi ile gösterilir.

P = U . I . Cosφ formülü ile bulunur.

Tüketicinin çektiği akımın meydana getirdiği aktif güç, tüketici tarafından faydalı hâle getirilir. Örneğin, ısı harcayan cihazlarda aktif güç termik güce, motorlarda mekanik güce, lambalarda ise aydınlatma gücüne dönüşür.

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.

3- Reaktif (Kör) Güç: 

İşe yaramayan ancak kaynaktan çekilen kör güçtür. Diğer bir ifadeyle, endüktif yüklü devrelerde, manyetik devrenin uyartımı için gereken güçtür. 

“Q” harfi ile gösterilir. 

Bu güç endüktif yük üzerinde harcanmaz, sadece depo edilir ve tekrar kaynağa gönderilir. Dolayısıyla kaynakla endüktif yük arasında sürekli olarak reaktif güç alışverişi yapılır. Bu durum ise sistemdeki iletkenlerden geçen akımın artmasına sebep olur. 

Formülü: Q = U.I.Sinφ formülü ile bulunur. 

Birimi : (volt-amper-reaktif) VAR’tir. 

Reaktif güç tüketen yükler: Kondansatör veya bobin bulunan tüm elektrik devreleri reaktif güce ihtiyaç duyar. Kondansatörlü devreler ileri reaktif güç çekerlerken bobinli devreler geri reaktif güç çeker. 

Transformatör, elektrik motorları, fluoresant lamba balastı gibi bobinli cihazlar reaktif güç meydana getirirler.

Varmetre Nedir? Reaktif Güç Ölçümü Nasıl Yapılır? Elektrik Devresi ve Bağlantısı

Reaktif Güç Ölçme 

Varmetre :

Bir fazlı ve üç fazlı wattmetrelerde devrenin iş gören gücünün (faydalı-aktif güç) ölçümleri yapılmaktadır.

Wattmetreler, alternatif akımın, akımla geriliminin aynı fazda olan kısmının çarpımını gösterir.

Alıcıların endüktif ve kapasitif durumlarında devrede reaktif güç (kör güç = iş yapmayan güç) oluşturmaktadır. Bu gücü ölçen aletlere varmetre denir.

Yapısı :

Wattmetreye bobin bağlanarak varmetrenin yapılması

Wattmetrelerde küçük değişiklikler yapılarak varmetreler imal edilmektedir. Bu değişiklik hareketli bobin olan gerilim bobinine seri bir (self) bobin ilave edilerek yapılmaktadır. Böylece gerilim bobinindeki akım 90ºlik bir açı ile kaydırılmış olur. Artık bu ölçü aleti sadece reaktif güç ölçer.

Bir ve üç fazlı devrelerde reaktif güç ölçmek amacı ile varmetreler, wattmetrelerde olduğu gibi devreye bağlanır. 

Üç fazlı alternatif akım devreleri dengeli sistemlerde bir hattın reaktif gücü ölçülüp 3 ile çarpımından toplam güç bulunur.

Üç Fazlı Dengesiz Yüklü Devrelerde Wattmetre İle Güç Ölçme Devresi ve Aron Bağlantı Nasıl Yapılır?

Üç fazlı dengesiz devrelerde güç ölçme 

Üç fazlı dengesiz devrelerde güç ölçme yönteminde bir fazlı üç adet wattmetre ile veya üç fazlı wattmetre ile ölçme yapılabilir. 

Üç fazlı dengesiz devrelerde bir fazlı üç wattmetre ile güç ölçme 

Sistemin gücü veya alıcının gücü dengesiz ise her faza bir adet bir fazlı wattmetre bağlanarak toplam güç bulunur. Toplam güç wattmetrelerden okunan değerlerin aritmetik toplamıdır. 

Üç fazlı dengesiz sistemlerde üç adet bir fazlı wattmetre ile güç ölçme 

PToplam = P1 + P2 + P3 formülü ile bulunur. 

Üç wattmetre metodu bağlantı zorluğu ve üç wattmetre ihtiyacı nedeni ile pek kullanışlı bir yöntem değildir. Diğer yöntemlere göre daha maliyetlidir. 

Üç fazlı bir wattmetre ile güç ölçme 

Üç fazlı wattmetrenin üç akım bobini, ayrı ayrı birer fazlara bağlanır. Gerilim bobinleri ise birer uçları kendi faz girişlerine diğer uçları da birleştirip nötr hattına bağlanır.

Üç fazlı wattmetrenin bağlantı şeması 

Aron bağlantı ile güç ölçme 

Aron bağlı wattmetrelerin iki akım, iki gerilim bobini vardır. Akım bobinleri herhangi iki faza bağlanır. Gerilim bobinleri ise kendi akım bobininin bağlı olduğu faz ile boşta kalan üçüncü faz arasına bağlanır. 

Üç fazlı sistemlerde aron bağlantılı wattmetreler ile güç ölçme 

Aron bağlanacak wattmetrelerin gerilim bobinleri 380 Voltluk olmalıdır. Sistemin güç faktörü (Cosφ) 0,5’ten küçük ise wattmetrelerde ölçülen güçlerin farkı alınarak toplam güç bulunur. Eğer 0,5’ten büyük ise wattmetrelerde ölçülen güçlerin toplamı alınarak sistemin toplam gücü bulunur. Bu şekilde yapılan bağlantıya aron bağlantı denir.

Wattmetre İle Üç Fazlı Dengeli Devrelerde Güç Ölçme Devresi Bağlantı Şeması

Üç fazlı dengeli devrelerde güç ölçme 

Dengeli üç fazlı sistemde bir fazlı bir adet wattmetre ile üç fazın gücünü ölçme, bu sistem dengeli üç fazlı devrelerde kullanılmaktadır. 

Dengeli olması yani üç fazdan çekilen akımın eşit olmasıdır. 

Devrede alıcı olarak eşit güçlü lambalar veya motor kullanılabilir.

Dengeli 3 fazlı sistemlerde bir wattmetre ile güç ölçme devresi

Üç fazlı ve dengeli yüklü sistemlerde her fazdan çekilen güç aynı olduğundan, bir fazlı wattmetre üç fazlı alıcının fazlarından herhangi birine bir fazlı devrelerdeki gibi bağlanır. 

Bu yöntemle sadece bir faz gücü ölçülür. 

Elde edilen güç üç ile çarpılarak devrenin toplam gücü bulunur.

PToplam= 3 x P

Wattmetre Nedir? Devreye Nasıl Bağlanır? Wattmetre İle Güç Ölçümü Nasıl Yapılır?

Wattmetre: 

Alternatif akım ve doğru akım elektrik devrelerinde alıcının gücünü ölçmek için kullanılan ölçü aletleridir. Wattmetreler her şartta alıcıların aktif güçlerini gösterir. 

Yapısı: 

Wattmetreler ampermetre ve voltmetrenin özelliğini bir arada gösteren ölçü aletleridir. 

Alıcının gücünü Watt, Kilowatt, Megawatt ve Gigawatt olarak ölçer. 

Wattmetreler, biri akım bobini diğeri ise gerilim bobini olmak üzere iki bobinli ölçü aletleridir. 

Akım bobini kalın kesitli az sarımlıdır ve ampermetre özelliği göstermektedir. Gücü ölçülecek alıcıya seri bağlanır. 

Gerilim bobini ise ince kesitli iletkenden çok sarımlı olarak yapılır ve voltmetre özelliği göstermektedir. Gücü ölçülecek alıcıya paralel bağlanır. 

Wattmetreler güç ölçmek maksadı ile bağlanırken büyük güçlü alıcıların gücü ölçülecekse akım bobini önce bağlanmalı, küçük güçlü alıcıların gücü önce ölçülecekse akım bobini sonra bağlanmalıdır.

1 kW= 1000 W 

1 MW= 1000000 W 

1 MW= 1000 kW 

1 GW= 1000 MW

Çeşitleri: 

Wattmetreler, faz şekline göre bir fazlı ve üç fazlı olmak üzere iki çeşit imal edilmektedir. 

Aynı zamanda wattmetreler analog wattmetreler ve dijital wattmetreler olarak iki çeşittir.

Bir fazlı elektrik devresinde wattmetre bağlantısı

Bir fazlı elektrik devresinde wattmetre ile güç ölçümü devresi

Elektrik Devrelerinde Frekans Nedir? Frekansmetre İle Frekans Ölçümü Nasıl Yapılır?

Frekansın Tanımı :

Frekans, yönü ve şiddeti değişen alternatif akım için geçerli bir terimdir. Doğru akımda yön ve şiddette bir değişme olmadığı için frekansta sıfırdır.

Saykıl: Alternatif akım veya gerilim sıfırdan başlar, maksimum değerini alır ve sıfıra döner, ters yönde de aynı işlem gerçekleşerek tekrar başlangıç noktası sıfıra döner. Akım veya gerilimin her iki yöndeki bütün değerleri almasına saykıl denir.

Alternans: Her bir yarım saykıla alternans denir. Gerilim veya akımın aldığı değerler bulundukları bölgelere göre pozitif ve negatif olarak adlandırılır.

Peryot: Bir saykılın tamamlanması için geçen zamana peryot denir. “T” harfi ile gösterilir.

Sinüsoidal eğri üzerinde, değerlerin gösterilmesi

Frekans: Bir saniyede oluşan saykıl sayısına frekans denir. “f” harfi ile gösterilir. Frekansın birimi hertz’dir. AC ‘nın frekansı, gerilimi üreten alternatörün devir sayısı ve kutup sayısına bağlıdır. Dünyada genelde ülkelerin şebeke frekansları 50 veya 60 Hz olup ülkemizdeki frekans değeri 50 Hz’dir. 50 hz lık frekans, 1 saniyede 50 saykılın oluşması anlamına gelir.

AC’da frekansının değişmesi, bobin ve kondansatörlerin endüktif ve kapasitif reaktanslarının değişmesine, alternatif akım motorlarının devir sayılarının değişmesine neden olmaktadır.

50 Hz’lik şebekede 1 sn oluşan saykılların görünümü

Periyodu bilinen bir alternatif akımın frekansı, f=1/T formülü ile hesaplanabildiği gibi frekansmetre ile direkt olarak da ölçülebilir.

Örnek: Periyodu 0,01 saniye olan alternatif akımın frekans değerini hesaplayınız.

f=1/T    f=1/0.01    f=100 Hz, olarak frekans değeri hesaplanır.

Frekans Metrenin Yapısı ve Çeşitleri

Elektrik devrelerinde frekans, frekansmetreler ile ölçülür. Frekansmetre, alternatif akım devreleri için elektrik enerjisinin frekansını ölçmek için kullanılan aletlerdir. 

Frekansmetre, frekansı ölçülmek istenen devreye nötr ve faz ucundan uç alınarak, devreye paralel olarak oldukça kolay biçimde bağlanır.

Frekansmetrenin gösterdiği değer bir saniyedeki saykıl sayısıdır.

Frekansmetreler yapı olarak analog, dijital ve dilli olmak üzere sınıflara ayrılır. Analog ve dijital frekansmetrelerin yapısı diğer ölçü aletleri ile aynı olup dilli frekansmetrelerde skala ve değer ekranı yerine belirli frekans değerlerini temsil eden metal çubukların titreşimi ile frekans değeri tespit edilir. 

Elektrik Hattında Gerilim Dalgalanması Nedir? Neden Olur? Nasıl Önlenir?

Gerilim Dalgalanması Nedir?

Normal şartlarda elektrik hattında gerilim değerinin faz nötr 220 volt veya fazlar arası 380 volt civarında olması gerekir.

Elektrik şebeke geriliminin zaman zaman bu değerlerin üzerine çıkması veya altına düşmesine gerilim dalgalanması denir.

Gerilim dalgalanmaları elektrik hattında çalışan cihazların arıza yapmasına ve bozulmasına neden olabildiği gibi yangın gibi istenmeyen durumlara neden olabilir.

Gerilim Dalgalanması Neden Olur?

Gerilim dalgalanması elektrik şebekesindeki ani yüklenmeler sonucu olabilir. Çalışan bir asansör, kaynak makinesi, ağır sanayi makinaları gerilim düşümü yaparak gerilim dalgalanmasına neden olabilir. Enerji dağıtımı yapan trafonun yetersiz kalması, aşırı yüklenmesi de gerilim düşümüne neden olabilir.

Bazen de yıldırım düşmesi, düşük gerilimli hattın üzerine yüksek gerilim kablosu düşmesi gibi nedenlerle gerilim yükselmesi de gerilim dalgalanmasına neden olabilir.

Gerilim Dalgalanması sonucu;

* Motorlarda, kablolarda, şalterlerde aşırı ısınma olabilir.

* Bu durumda elektronik cihazlarınız zarar görebilir,

* Endüstriyel makineleriniz bozulabilir,

* İş kayıpları yaşayabilirsiniz.

Evde veya işyerinde gerilim dalgalanmasından etkilenecek cihazları korumak için;

* Voltaj regülatörü, 

* UPS (kesintisiz güç kaynağı) , 

*Akım korumalı prizler kullanılabilir.