Kompanzasyon

Şönt: Kapasitif üreten sistemlerde, endüktif üreterek sistemi dengeleyen transformatör sarımlarıdır. Bazı durumlarda şebekeden endüktif-reaktif güç çeken şönt reaktörlerin kullanılması gerekir. İşletmelerin yük profili farklılık göstermektedir.

Önceden sisteme kondansatör bağlamakla yapılan kompanzasyon yeterliydi. Ama artık işletmelerde kapasitif karakteristikli cihazların sayısı devamlı artmaktadır. Bundan dolayı doğru bir kompanzasyon için kondansatörler ile birlikte şönt reaktörleri de kullanılmalıdır.

Şönt Reaktör Nedir?

Şönt reaktörler endüktif etki meydana getiren cihazlardır. Bu sebeple “Endüktif Yük Reaktörü” olarak da adlandırılır. Şönt reaktörler kapasitif reaktif enerjinin yüksek olduğu sistemlerde dengeleme (kompanze) yapmak amacı ile kullanılırlar.

Sisteme endüktif yük basan reaktörlere şönt reaktör denir. Şönt reaktör yıldız bağlı belirli bir güce sahip transformatörlerdir. Şönt reaktörlerin ağırlıklı olarak kullanıldığı tesisler bankalar, radyolink istasyonları, DC sürücülerin yoğunluklu olduğu tesisler, uzun yeraltı kablo hatları, demiryolu tesisleri  vb.

Enerji Sistemlerinde Kapasitif-Reaktif Etki Meydana Gelmesinin Sebepleri ;

Şönt reaktörler (endüktif yük reaktörü) genel olarak uzun ve az yüklü iletim hat ve kablolarda kapasitif-reaktif enerjinin kompanze edilmesinde kullanıldığı gibi laboratuvarda endüktif-reaktif güç yüklemesi için de kullanılır. Böylelikle sisteme daha fazla aktif güç akışı sağlanır. Şönt reaktörler genellikle ana transformatörlerin tersiyer sargılarına da bağlanır.

Tersiyer sargı: Transformatörler de bir primer ve iki sekonder sargı bulunursa ikinci sekonder sargıya tersiyer sargı denir. Bu sargıdaki amaç iki ayrı transformatör yerine bir transformatör kullanarak bir primer sargıdan farklı iki ayrı sekonder gerilim elde etmektir.

Gerilim ayarı yük altında yapılırken enerjinin kesilmemesi ve gerilim ayarı  için çıkarılan ayar bobin uçlarının kısa devre olmamasına dikkat edilmelidir. Yük altında gerilim ayarı yapabilmek için bir ayar sargısı (tersiyer sargı), paralel sargılar, koruyucu olarak reaktans bobini veya dirençler kullanılır.

Şehir merkezlerinin dışında kurulmuş radyo baz istasyonları  ve TV-radyo vericileri gibi çok uzun enerji kabloları ile beslenen sistemlerde, yük kapasitesinin düşük olması sebebi ile besleme kablolarının meydana getirdiği kapasitif etki sistemin aşırı kompanze edilmesine sebep olmaktadır. Enerji nakil hatlarında ve genel enerji dağıtım sistemlerinde de benzer kapasitif etki meydana getirmektedir. UPS (kesintisiz güç kaynağı) ve benzeri gibi kondansatör içeren elektronik cihazların fazla sayıda kullanılması veya tesise aşırı kompanzasyon yapılmış olması sonucunda sistemde kapasitif-reaktif enerji artışı olmaktadır.

Enerji sistemlerinde meydana gelen kapasitif-reaktif enerjinin sebep olduğu sorunlar ise şunlardır;

• Reaktif enerji ceza bedeli ödenmesine sebep olur,
• Enerji sisteminin, sisteme bağlı bulunan araç-gereç ve makinelerin verimini ve ömrünü azaltır,
• Sisteme daha az aktif enerji gücü akışına sebep olur,
• Enerji sisteminde istenmeyen bakım ve onarım masraflarına yol açar.

Bu sorunları çözümlemek için sisteme paralel olarak şönt reaktör bağlanır. Şönt reaktörler endüktif yük meydana getirerek istenmeyen kapasitif etkiyi sönümlendirir (etki direncini kırılması) ve  böylece yukarıdaki belirtilen sorunlar ortadan kaldırılmış olur.

Şönt reaktörler kompanzasyon sistemlerinin dışında ayrıca elektrik test sistemleri ve laboratuvarlar da endüktif yük olarak da kullanılır. Üretici firmalar standart değerlerde ürettiği şönt reaktörlerini, kompanzasyon yapılacak tesisin ihtiyaçları doğrultusunda farklı gerilim ve güç değerlerinde şönt reaktör imalatı yapmaktadır. Enerji sisteminin harmonik bozunumu yüksek düzeylerde ise harmonik analiz raporu  çıkarılmalıdır. Fazların reaktif güç dengeleri farklı düzeylerde ise herbir fazın reaktif yük değerleri bildirilmelidir.

Şönt Reaktör Bağlantı Şeması

Şönt reaktörler sisteme her hangi bir noktadan bağlanabilir. Şönt reaktörler endüktif enerjinin yanında düşük miktarlarda yaklaşık olarak % 3-5 arasında aktif enerjide tüketirler. Gerek olmadıkça devre dışı olmaları en doğru olanıdır. Bu işlemi otomatik olarak yapan reaktif güç kontrol röleleri vardır.

Şönt Reaktör Kullanım Alanları

Şönt reaktörler; yüksek güç ve voltaj sistemlerde açma – kapama sırasında meydana gelen geçici gerilimlerin aşırı seviyelere ulaşmaları ve bunun sonucunda da şalt cihazlarının zarar görmeleri sebebiyle RC filtreler ile beraber kullanılmalıdır.

Şönt Reaktör Kullanmanın Avantajları

• Yüksek kısa devre kuvvetlerine karşı mekanik dayanımlıdır.
• Sınırlanmış sıcaklık yükselmesi özelliği ile daha uzun ömürlüdür.
• UV ve kirlilik Sınıf IV olan bölgelerde üstün koruma özellikleri ile maksimum performans sağlar.
• Şönt reaktörler bakım gerektirmeyen şekilde dizayn edilmiştir.

Reaktör Çeşitleri

• Monofaze şönt reaktörleri
• Trifaze şönt – endüktif yük reaktörleri
• Trifaze şönt reaktörleri

Şönt Reaktör Seçimi

İşletmelerin büyüklüğüne ve yük profiline göre kullanılacak şönt reaktör büyüklüğü değişir. Şönt reaktör seçimi doğru yapılırken işletme doğru bir şekilde analiz ve ölçümler ile yapılmalı, sonra maliyette göz önünde bulundurularak en uygun şönt reaktörü seçimi yapılmalıdır.

İşletmedeki kapasitip yükler (Tasarruflu lamba, UPS ( kesintisiz güç kaynağı) vb gibi) devrede iken, elektrik sayacının menüsünden 8.8.0 endeks alıp , bir saat sonra yeniden endeks alınarak arada çıkan fark çarpım oranı ile çarpılarak sistemde gereksinim duyulan reaktörün gücünü vermektedir. Şönt reaktörlerin sistemden çekeceği akıma göre elektrik sigortası ve kontaktör seçilmelidir. Farklı gerilim ve güç değerlerine göre şönt reaktör fiyatları da değişiklik gösterir.

Kompanzasyon kondansatör hesabı nasıl yapılır? Kompanzasyon hesabı yapmak için aşağıdaki tablodan faydalanarak gerekli kondansatör gücünü hesaplayabiliriz. Bu durumda sistemin aktif gücünün bilinmesi gereklidir.

Kompanzasyon “k” faktörü tablosu.

İstenilen cosφ değerine çıkarmak için “k” faktörü tablosuna göre; kompanzasyon sistemi yapılacak gücün bilinmesi gereklidir. Güç = 40,03 kW, güç katsayısı = 0,70’ den ve 0,95’e çıkarmak istenmektedir. Gerekli kondansatör gücünü (Qc) hesaplayalım.

Verilenler;

• P = 40,03 kW
• cosφ1 = 0,70 mevcut değer
• cosφ2 = 0,95 çıkması istenen
• Qc =?

Tablo’dan cosφ1 sütunundaki 0,70 ile cosφ2 satırındaki 0,95 kesiştiği değer aktif güç için “k” faktörü değeri bulunur. Bu değer” k” = 0,69 olarak bulunur.

Buradan Qc = k.P = 0,69 40,03 = 27,62 KVAr

Uygun görülen kondansatör gücü 30 kVAr‟dır.

Kondansatör değerleri 7 kademeli reaktif güç kontrol rölesi için; kademe sayısının çok olması hedef güç faktörüne yakın değere ulaşmayı kolaylaştırır. Ancak maliyeti artıracağı için, alıcı sayısının az olduğu yerlerde gereğinden fazla sayıda kademede meydana getirmekten kaçınılmalıdır.

• 1 kademe 5kVAr
• 2 kademe 5kVAr
• 3 kademe 5kVAr
• 4 kademe 5kVAr
• 5 kademe 5kVAr
• 6 kademe 5kVAr
• 7 kademe yedekler

Bir örnek daha verecek olursak; tesisin güç katsayısını cosφ1 0,70 olarak kabul edelim. cosφ2 yi ise 0,95‟e çıkarmak için kompanzasyon hesabı yapalım. Verilenler;

• P = 133,5 kW
• cosφ1 = 0,7 mevcut değer
• cosφ2 = 0,95 çıkması istenen
• Qc =?

Tablodan cosφ1 sütunundaki 0,70 ile cosφ2 satırındaki 0,95 kesiştiği değer aktif güç için k faktörü değeri bulunur.

Bu değer k = 0,69  bulunur. Buradan Qc = k.P = 0,69 133,5 = 92,11 KVAr Uygun görülen kondansatör gücü 95 kVAr‟dır.

Kondansatör basamak değerleri 12 kademeli reaktif güç kontrol rölesi için;

• 1 kademe 5 kVAr
• 2 kademe 10 kVAr
• 3 kademe 10 kVAr
• 4 kademe 10 kVAr
• 5 kademe 10 kVAr
• 6 kademe 10 kVAr
• 7 kademe 10 kVAr
• 8 kademe 10 kVAr
• 9 kademe 10 kVAr
• 10 kademe 10 kVAr
• 11 kademe 10 kVAr
• 12 kademe Yedek

Kompanzasyon hesabı (compensation calculation) yapılırken, sistem üzerindeki yüklerin karakteristik değerleri bilinmelidir. Kompanzasyon sistemi ölçümlerinin bilinmemesi, kompanzasyonun hatalı olmasına sebep olabilir. Kompanzasyon çeşitleri olmasına karşın hesaplama aynı formül üzerinden hesaplanır.

Kompanzasyon Hesabı Nasıl Yapılır?

Kompanzasyon hesaplama iki şekilde sağlanabilmektedir.

• Değişmeyen reaktif güçlerde, aktif enerji tüketimini sağlamaktır.
• Belli bir miktar tüketilen aktif enerjide, reaktif enerji tüketimini engellemektir.

Yapılması gerekenler, belli bir miktar tüketilen aktif enerjide, reaktif enerji tüketimini engellemektir. Çünkü reaktif oranı düşürmek için aktif enerji harcamanın, ceza ödemekten farkı kalmayacaktır. Önemli olan gerekli enerji verimliliği sağlanarak enerji harcanmalı, harcanırken de reaktif güç dengesi sağlanmalıdır.

GÜÇ ve GÜÇ KATSAYISI

Aktif Güç(P)

Aktif güç nedir? Gücün  her an farklı değer aldığı hallerde iş gören, yararlı olan gücün ortalama değerine alternatif akımda aktif güç (etkin güç) adı verilir. Alternatif akımda güç denildiği zaman anlatılmak istenen aktif güçtür. Birimi wattır.

P=U x I x Cos φ

Aktif güç U gerilim vektörü ile I x Cosφ  akım vektörünün çarpımına eşittir. Akımın da iki vektörü olduğu unutulmamalıdır.

Ia = I x Cosφ  bileşen faydalı akım, Ir = I x Sinφ ise reaktif iş yapmayan bileşendir.

Omik (Saf Direnç) devrelerde Cosφ =1 dir. Bundan dolayı omik devrelerde aktif güç vardır ve P = U x I’ dır. Endüktif ve kapasitif devrelerde Cosφ = O ’dır. Endüktif ve kapasitif devrelerde aktif güç  P=O’ dır.

Reaktif Güç (φ)

Reaktif güç nedir? Devrede ortalama değeri sıfır olan güce reaktif güç adı verilir. Ortalama değeri sıfır olduğu için yararlı bir iş görmez. Alıcı, çeyrek periyotta sistemden enerji alır ikinci çeyrek periyotta ise aldığı gücü yeniden şebekeye geri verir.

  Bir periyotluk sinüsoidal sinyal

•  1. bölgede sistemden güç alınır.
•  2. bölgeden alınan güç sisteme geri verilir.

Kısaca  U x I Sinφ çarpımına reaktif güç adı verilir. Q harfi ile gösterilir. Birimi VAR’ dır.

VAR: Volt-Amper-Reaktif

• Omik devrelerde φ = O olduğun için Sinφ = O’ dır. Bu devrelerde reaktif güç (sıfır) O‘ dır.
• Endüktif devrelerde  φ = π / 2 olduğu için reaktif güç φ> 0’dır.
• Kapasitif devrelerde  φ= π /2 olduğu için reaktif güç φ<0’ dır.

Reaktif Güç Hesabı

Reaktif güç hesabı (power calculation) ;

φ = S x Sinφ

Reaktif Güç , fazın görünen gücü ile Sinφ (Reaktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir. Görünen güç yerine akım ile gerilim çarpımını alırsak aktif güç,

φ = I x U x Sinφ

Reaktif güç, fazın akım, gerilim ve Sinφ (Reaktif Güç Çarpanı) çarpımına eşittir. Sinüs değeri, Cosinüs ve Tanjant değerlerinin çarpımına eşit olduğu düşünülürse,

φ = I x U x Cosφ x Tanφ

Eğer sadece aktif ve görünen güç değerleri elde edilebiliyorsa reaktif güç,

φ x φ = S x S – P x P  formülüyle de hesaplanabilir.

Sonuç olarak bir şekilde ölçümü alınmış olan akım, voltaj, cosφ, sinφ, tanφ, S, P değerlerinden φ (reaktif güç) elde edilir. Her fazın reaktif gücü ayrı ayrı bulunmalı ve bu yüklerin hangi durumlarda meydana geldiği mutlaka tespit edilmelidir. Toplam reaktif güç değeri de 3 fazın reaktif güçlerinin toplamına eşit olur.

φ toplam = φr + φs + φt

Güç ölçme yapılırken sistemde kondansatör bulunmamalıdır. Sistemde bir reaktif güç kontrol rölesi çalışırken, normalde sisteme kondansatör girer veya çıkar. Bu durumda, sistemin çektiği reaktif güç değerlerini bulmak olanaksız olabilir.

Görünür Güç (S)

Aktif gücü dirençler, reaktif güçleri endüktif ve kapasatif devreler çekerler. Eğer bir devrede hem direnç hem de reaktanslar varsa bu devrede hem aktif hem de reaktif güç beraber çekilir. Bu devrelerde güç, akım ve gerilimin çarpımına eşittir. Bu güce görünen yada görünür güç denilmektedir.

S = U x I          Birimi Volt Amper (VA) dir.

• S =  Görünür güç (VA)
• U=  Gerilim (volt)
• I =  Akım (Amper)

Güç Üçgeni

Ortalama (aktif), reaktif ve görünür güçler arasındaki geometrik bağıntıyı gösteren üçgene güç üçgeni adı verilir. Bilindiği üzere, endüktif bir devrenin uçlarına bir gerilim uygulandığı zaman devre, geriliminden geri fazda bir akım çeker.

Endüktif devrede akım ve gerilim        Endüktif devrede güç üçgeni

Kapasitif (capactive) devreler de ise devrenin uçlarına gerilim uygulandığı zaman, devre geriliminin ileri fazda bir akım çeker.

Kapasitif devrede akım ve gerilim   Kapasitif devrede güç üçgeni

Üçgenden de anlaşıldığı gibi S² = P² + Q² dir.

Güç Katsayısı

Güç katsayısı nedir? Gerilim ile,“I” akımı arasındaki açının (zaman açısı) kosünüsüne güç faktörü (Cosφ) denir.

Akım gerilim arasındaki açı (Cosφ)

Bazı açıların sinüs ve cosinüs değerleri. Tabloda görüldüğü gibi açı büyüdükçe (Cosφ) değeri küçülür. Açı küçüldükçe cosφ değeri büyür.

Kompanzasyon Kondansatör Hesabı 

Kompanzasyon (compensation) hesaplama programı ile hesaplama yöntemleri;

• Tablolardan faydalanarak gerekli kondansatör gücünü hesaplayabiliriz. Sistemin aktif gücünün bilinmesi yeterlidir.
• Tesiste aktif ve reaktif sayaçlar varsa kondansatör (condenser) gücünün hesaplanması,
• Tesiste aktif sayaç, ampermetre, voltmetre varsa kondansatör gücünün hesaplanması,
• Tesiste ampermetre, wattmetre, voltmetre varsa kondansatör gücünün hesaplanması.

Güç Hesabı

Kompanzasyon sistemi (compensation system) kurulması sonucu, devreye bağlanan kondansatörlerin akımı, devreden çekilen akımın reaktif bileşenini azaltacağı için açıyı küçültür. Bu durumda da Cos φ değeri büyür.

  Kapasitif akım ile cosφ açısının küçülmesi

 P= U x I x cosφ (W) Aktif Güç
Q= U x I x sinφ (VAR) Reaktif Güç
S= U x I (VA) Görünür Güç

Örnek: 120 Volt 50 Hz’ lik kaynaktan 8 Amper ve 720 Watt çeken motorun,

1. Görünür gücünü,
2. Güç katsayısını,
3. Faz açısını,
4. Kör gücünü (reaktif gücünü) hesaplayalım

Çözüm:

1. S = U x I = 120 x 8 = 960 VA (Görünür gücü).
2. P = 720  P = U x I x cosφ  W  (Aktif güç)     cosφ = 720 / 120 x 8 = 0,75 (güç katsayısı).
3. cosφ = 0,75 ise   φ =  41,4°                   sin = 41,4°= 0,66 (faz açısı).
4. Q = U x I x sinφ (Reaktif güç) = 120 . 8 . 0,66 = 633,6 (kör güç veya reaktif güç).

Örnek: Gerilimi 220 volt olan bir fazlı alternatöre güç kat sayısı 0,90 olan bir yük bağlandığında çekilen akım 50,5 amper olmaktadır. Yükün aktif, reaktif ve görünür güçlerini bulalım. cosφ değeri 0.90 olan açının sinφ değeri 0.43’tür.

Çözüm :

1. S = U x I =220 . 50,5 = 11110 VA
2. Q = U x I x sinφ = 220 x 50,5 x 0,43 = 4777,3 VAR
3. P = U x I x cosφ = 10000

Örnek: Gücü 10 kw ve gerilimi 220 V olan bir fazlı alternatör güç kat sayısı 0,90 olan bir yük bağlandığında çekilen akım,

Çözüm:

I = P / U x cosφ  = 10.000/ 220 x o,9 = 50,5 Amper olur.

Toplam yük üzerinden kompanzasyon kondansatörleri gücü hesaplama en sık kullanılan bir yöntemdir.

Örnek: Bir tesisin aktif gücü 50 kW, cosφ=0,65 dan 0,90’a yükseltilmek isteniyor. Bunun için gerekli olan kondansatörü seçelim.

P= 50.000 W

Cosφ1 = 0,65 φ1 = 49,5

Cosφ2 = 0,90 φ2 = 25

Qc=P x (tanφ1 – tanφ2)

Qc=50 x (1 x 17 – 0,46)

Qc = 35,5 kVAR  kompanzasyon kondansatör hesabı bulunur.

Kondansatör Güç Seçimi

Gerekli kondansatör gücünün tayini için tesisin cos φ’sinin ve kurulu aktif gücünün bilinmesi gerekir. Tesisin cos φ ’si pratik olarak faturalardan bulunur. O dönemde harcanan aktif ve reaktif enerji bilindiğine göre; tan φ = Harcanan reaktif enerji / aktif enerji buradan cos φ bulunur. Tesisin kurulu aktif gücü ise, tesisteki tüm alıcıların (motorlar, aydınlatma elemanları, fırın rezistansları vb) etiketleri üzerindeki güçler toplanarak belirlenir.

Örnek: Tesisin aktif gücü 60 kW cos φ = 0.68 olsun. Hedef cos φ ‘yi 0.95’e çıkartmaktır. Bunun için aşağıdaki k değeri hesaplama tablosundan faydalanarak k değerini bulup aktif  güçle çarparak Kvar olarak kullanılacak kondansatör değeri bulunur. Bunu  formülle gösterirsek;

Qc = P x K Tablo dan k değeri 0.75 bulunur. Qc = 60 x 0,75= 45 kVAR bulunur.

İşletmelerde kullanılan cihazların devamlı olarak reaktif enerjiye ihtiyaçları vardır. Her tüketicinin enerji verimliliği sağlaması için kendisine ait kompanzasyonu bulunur. Hangi kompanzasyon çeşidi seçilirse seçilsin, kompanzasyon hesabı hep aynı formül ile yapılır.

Kompanzasyon Çeşitleri; üç çeşit kompanzasyon vardır.

• Tek tek kompanzasyon,
• Grup kompanzasyon,
• Merkezi kompanzasyon

Tek Tek Kompanzasyon

Tek tek kompanzasyonda kondansatörler doğrudan yük çıkışlarına bağlanır. Bu kompanzasyon çeşidinde, kondansatörler, kompanzasyonu yapılacak olan endüktüf yüklerin (motorun, trafo, balast ) şalterine bağlanır. Ortak bir anahtarlama cihazıyla beraber yükle devreye alınıp çıkarılır. Kondansatör gücü, doğru bir şekilde bağlanacak yüke göre seçilmelidir. Bu kompanzasyon en etkin, en güvenilir olanıdır. Her cihazın tek tek kompanzasyonunun yapılması en iyi çözümdür. Çalışmamakta olan motorların sayısı ne olursa olsun katsayısı daima istenen değerde kalır. Bir başka avantaj ise herhangi bir nedenle kondansatörlerde birinin bozulması durumunda meydana gelen arıza o bölümün devre dışı kalmasına sebep olur. Ancak böyle bir kompanzasyonun tek sakıncası tesisin masraflarını artırmasıdır.

Buna rağmen, aydınlatmada ve oldukça büyük güçlü tüketici motorlarda, besleme hattı uzun olan alıcılarda, tek tek kompanzasyon uygulaması tercih edilmektedir.(3 fazlı kondansatörler üçgen olarak bağlanırlar).

• Kondansatörler asenkron motorların kompanzasyonu için motora paralel bağlanır.
• Yıldız üçgen anahtarıyla yol vermede, asenkron motorlara kondansatör motor sargılarının uçlarına ( u-x , v-y , w-z uçları ) paralel bağlanırlar. Bu biçimdeki kondansatörler, motor sargılarıyla birlikte devreye girer veya çıkar.
• Yıldız – Üçgen anahtarıyla yol vermede asenkron motor sargı uçlarına kompanzasyon yapılan motorlarda, yol verme esnasında tehlikeli bir durum oluşabilir. Yıldız bağlama durumunda şebekeye bağlanan motorun uçlarındaki kondansatörler dolmuş durumdayken, üçgen bağlama sırasında kısa süreli şebekeden ayrılırlar ve üçgen halde fazları ters olarak tekrar şebekeye bağlanır. Bundan dolayı büyük dengeleme akımları geçer. Bu da motorun , kondansatörlerin ve bağlama elemanlarının aşırı zorlanmasına yol açar. Uygun kontaktör kombinasyonları kullanarak bu sorun çözülebilir.
• Trafolarda da tek tek kompanzayon yapılabilir. Trafoların üstündeki yük devamlı değiştiği için , kompanzayon amacıyla ihtiyaç duyulan kondansatör gücü, en büyük reaktif güç isteğine uygun seçilmez. Aksi halde, düşük yük ihtiyacının olduğu zamanlarda aşırı kompanzasyon (compensation) durumu oluşabilir.
• Öte yandan, şebeke geriliminde harmonikler meydana geldiğinde, kondansatör şebekeden aşırı yük çekebilir ve transformatörü aşırı yükleyebilir. Şayet kondansatör gücü , trafonun reaktif güç ihtiyacından büyükse , o zamanda kapasitif yüklemeye mecbur kalan transformatörün sekonder uçlarında gerilim yüklemeleri oluşabilir. Bu durum transformatör ve tüketici için tehlike arz eder. Bundan dolayı elektrik idareleri , transformatörün yüküne bağlı kalmadan, nominal gücün %5 – %10 değerinde sabit bir kondansatör (condenser) bağlanmasını teklif ederler.
• Kompanzasyon tesislerinde dikkat edilecek konulardan biriside, harmoniklerin oluştuğu şebekelerde, trafo ile kondansatörlerin bir seri rezonans devresi oluşturmamasıdır. Bu nedenle, trafoların kaçak reaktansı ile kondansatörün kapasitif reaktansı rezonans frekansından değişik bir değerde olmalıdır.
• Tek tek kompanzasyon deşarj lambaları için de yapılabilir. cosφ yi düzeltmek amacıyla lambaya seri ve paralel, kompanzasyon kondansatörleri bağlanır. Lambanın gücüne göre kondansatör gücü seçilir. Ama alçak basınçlı sodyum buharlı lambalarla neon lambalarda akım sınırlayıcı direnç olarak, kaçak akımlı trafolar kullanılır. Balastları endüktüf karakterlidir. Güç katsayıları ortalama 0,3 iken balastların, tiplerine göre 0,4 – 0,6 arasında değişmektedir.

Tek tek kompanzasyonların sisteme yararları olduğu kadar zararları da söz konusudur.

• Yararları kendi içinde kompanze etmesidir.
• Zararıysa kendi içinde kompanze edilmiş kısmın kondansatörü arıza verdiğinde abonelerin endüktif cezaya kalmalarıdır. Diğer yandan cihazlarda oluşan arızalarda endüktif yük çekemezler.
• Sistemden, kapasitif reaktif güç sebebiyle kapasitif sayacının ilerlediği görülür. Bu yüzden tek tek kompanzasyona periyodik bakım yapılmalıdır.
• Tek tek kompanzasyon pahalıdır. Ayarlamalar için uygun değildir. Sadece sabit güçte sürekli çalışan tüketiciler için ekonomik ve uygundur.

Grup Kompanzasyon

Aynı kontaktör veya şalter üzerinden devreye girip çıkan yük gruplarının kompanzasyonu yapmak için kullanılır. Tesislerde tek tek olarak kompanze etmektense, aynı anda ve aynı devre elemanları (kontaktör ve şalter) ana pano üstünden çalışacak motor ve lamba gruplarını kompanze eden sisteme, grup kompanzasyonu denir. Reaktif güç kompanzasyonu sayesinde hatlardaki akım ve gerilim düşümü azalır. Grup kompanzasyonu ile tesisin masrafı daha az olur. Kondansatörlerin toplu olarak bulunduğu pano, kompanzasyon panosudur. Bu panonun içinde reaktif röle de bulunur. İsteğe bağlı olarak kondansatörler, kademeli olarak şebekeye bağlanırlar.

• Kondansatörler açılıp kapanma sırasında oluşturabilecek arklara karşın kullanılan anahtarlar uygun olmalıdır. Anahtar açıldığı zaman hızlıca deşarj direnci üstünden topraklanmalı, gecikmeli sigorta ile kısa devrelere karşı kondansatörler koruma altına alınmalıdır.
• Bu kompanzasyon sisteminde, kondansatörler, toplu durumdaki endüktif yükleri devreye sokan sistemlere bağlanır. Örnek verirsek kumanda panosu içerisindeki motor yada ışık linyeleri.
• Birtakım tüketicinin olduğu tesiste her tüketicinin tek tek kondansatörlerle donatılması yerine, hepsinin ortaklaşa bir kompanzasyon tesisinde daha kolay ve ekonomik olması sağlanır.
• Bu tür kompanzasyon tesislerinde, tesisi kısa devreden korumak için , her bir kondansatör, bir sigorta üstünden bara ile iletişime geçirilir. Bazı hallerde kondansatörler toplu bir motor koruma anahtarı yada yüksek gerilim güç anahtarı üstünden şebekeye bağlanır. İşletmelerin fazla masraftan kurtulması veya oluşabilecek arızalardan çok etkilenmemesi, grup kompanzasyonu ile mümkündür.

Merkezi Kompanzasyon

Elektrik panosuna bağlı çok sayıda motor ve endüktif yük çeken alıcı bulunuyorsa ve bunlar belli belirsiz zamanlarda devreye girip çıkıyorlarsa çekilen yük durumuna ayarlı bir kompanzasyon yapılır. Böyle bir kompanzasyon, elle kumandalı ve otomatik çalışma durumlu olur. Tesislerde daha çok merkezi kompanzasyon çeşidi kullanılır.

Merkezi kompanzasyon sistemi, değişken yük koşullarında otomatik olarak uygunluk sağlayan, grup kompanzasyonundan daha çok gelişen bir sistemdir. Merkezi kompanzasyon sisteminde, tüketicilerin sayısı birden çoktur. Ama  bunların hepsi sabit güçte ve devamlı devrede bulunmaz. Bundan dolayı kondansatör gücünü, değişken  kompanzasyona ayarlamak gerekir. Bunun için, merkezi kompanzasyon da bir ayar düzeni kullanılır. Ayar düzeni sayesinde, düşük ve aşırı kompanzasyona engel olunur. Bazı merkezi kompanzasyon tesisinde güç katsayısını devamlı kontrol eden bir aletle, ihtiyaca göre kondansatör grupları devreye girer veya çıkar.

Bu kompanzasyonların hesaplanması ve projelendirilmesi kolay olur. Kompanzasyonlar tesislere bağlanması sorunsuz olup, kısa sürede montajları yapılır. Tesisi besleyen tek veya paralel çalışan transformatörler, toplam akım trafosu üzerinden kompanze etmek mümkündür. Tesiste kullanılan elektronik regülatörlerin hassasiyet sınırı ve çalışacağı endüktif-kapasitif bölgenin potansiyometreler ile ayarlanabilmeleri sonucu uygun bir kompanzasyon tesisinin kolayca işletmeye girmesi sağlanır. Bir tesisin, hangi çeşit kompanzasyonla donatılması gerektiği iş yerinin değişik zamanlarda alınmış yükleme eğrileriyle belirlenmelidir.

Merkezi kompanzasyonda şebekeye paralel bağlanacak kondansatörler  3-5-7 yada 2-4-6-8-12 gruba ayrılmaktadır. Bu programlar elektronik kompanzasyon rölesi ile devreye girmektedir. Kademeli reaktif güç kontrol rölesi her an cosφ ‘yi 0,96 ‘da sabitlemek için otomatik olarak kondansatör gruplarını devreye alır veya çıkarır. 17.02.2000 tarih ve 23967 sayılı resmi gazetede belirtildiği gibi işletmelerin cosφ ‘yi, 0,95 ile 1 arasında tutmaları zorunludur. Kondansatörler de reaktif güç rölelerinin kademesi gibi bölümlere ayrılır. Her kademede, o kademeye ait kondansatör bölümü, devreye girer.

Kompanzasyon firmaları tarafından imalatı yapılan kompanzasyon çeşitleri vardır. Bu kompanzasyon fiyatları çeşitlerine, gücüne, markasına ve her firmaya göre değişkenlik gösterir.

Alternatif akım devrelerinde, devreye uygulanan şebeke gerilimi ile devre akımı arasındaki φ açısı, devrede bulunan omik, endüktif ve kapasitif dirençlere bağlı olarak değişir.

Devre yükünün küçük olan güç kat sayısının büyük bir değere yükseltilmesi için yapılan işlemlerin hepsine, güç kat sayısının düzeltilmesi ya da kompanzasyon adı verilir.

Güç Katsayısı

Güç katsayısı nedir? Bir alternatif akım devresindeki aktif ( P ) gücün, görünür ( S ) güce oranına devrenin güç kat kayısı adı verilir.

P= U x I x Cosφ                         P/S = W /VA = COSφ

S= U x I

Alternatif akım devrelerinde güç ölçmelerinde, devre endüktif veya kapasitif ise bu devrelerde akım ile gerilim arasında faz farkı vardır. Bu fark açı ile gösterilir. Bu fark açı ile gösterilip bu açının kosinüsüne güç kat sayısını veya güç faktörünü verir.

Omik, Kapasitif, Endüktif Devrelerde Akım, Gerilim ve Güç Vektörler

Omik Devre

Şeklimizde omik devrede alıcı uçlarına uygulanan gerilimin ve direnç üstünden geçen akımın dalga şekli ve vektör diyagramı görülmektedir. Alternatif bir gerilim, direnç uçlarına uygulandığı zaman direncin uçlarındaki gerilim doğrultusunda direnç üstünden geçen akım artar, direnç uçlarındaki gerilim değeri azaldıkça bunun paralelinde akım azalır.

Bu durum şekildeki gibi gerilimin maksimum olduğu yerde akımda maksimum, gerilimin sıfır olduğu yerde akımda sıfır olmaktadır. Bu sebeple akımla gerilim aynı fazdadır. Direnç elemanı akımla gerilim arasında bir faz farkı meydana getirmemektedir. Vektör gösteriminde I akımın etkin değeri, U ise gerilimin etkin değerini göstermektedir.

Kapasitif Devre

Kapasitif devrede akımla gerilim arasında genellikle 90° faz farkı meydana gelir. Akım gerilimden 90° ileri fazdadır. Herhangi bir andaki kondansatörün çektiği güç, o anda akım ile elektromotor kuvvet (EMK)’ in çarpımına eşittir. Vektör dönüş yönü saat ibresinin tersi yönündedir. Şekile bakınız.

Endüktif Devre

Saf bir özindükleme bobininden geçen akım, uygulanan EMK’den 90° geridedir. Herhangi bir andaki güç, o andaki akım ile EMK’nin çarpımına eşittir. P= e . i  şekilde görüldüğü gibi değişik anlardaki akım ve gerilim eğerlerini çarparak bulunan ani güçleri işaretlemek sureti ile gücün değişim eğrisi çizilebilir.

Güç Katsayısı Ölçme

İşletmelerde aktif enerji dışında çekilen reaktif enerji reaktif sayaçlar yardımı ile ölçülüp ücreti  (TEDAŞ) elektrik dağıtımı ve satışı yapan firma tarafından alınır. Reaktif güç yararlanılmayan güç olup bu gücün azaltılması mümkündür. Güç kaybının önlenebilmesi için güç faktörü ölçülmelidir. Güç kat sayısı direkt ( kosinüsfimetre ile) veya endirekt ( A- V- W ile ) yöntemlerle ölçülebilir. Direkt ölçen aletlere kosinüsfimetre veya güç faktörü metre adı verilir.

Güç katsayısı iki yöntemle ölçülür:

Ampermetre, Voltmetre ve Wattmetre Yardımı ile Güç Katsayısını Ölçme

Kosinüsfimetre ile Güç Katsayısını Ölçme

Aktif Sayaç ve Reaktif  Sayaç Okumalarından Güç Katsayısının Hesaplanması

Güç faktörü sayaç okuma ile belirlenir. Normal çalışma şartlarında ve mümkün olan en uzun zaman aralığında aktif enerji sayacı (kWh) ve reaktif enerji sayacının (kVARh) gösterdiği değerler iş gününün başında ve sonunda alınır. Bu durumda:

Ea = Le – Li bağıntısı ile çalışma saatlerindeki aktif enerji tüketimi belirlenir.

Buradaki:

Ea: Çalışma saatlerinde aktif enerji tüketimini

Le: İş gününün sonunda okunan enerjiyi

Li: İş gününün başındaki okunan enerjiyi göstermektedir.

Er =Lf – Li bağıntısı ile de çalışma saatlerinde çekilen reaktif enerji belirlenir.

Burada da:

Er: Çalışma saatlerinde çekilen reaktif enerjiyi

Lf: İş gününün sonunda okunan enerjiyi

Li: İş gününün başında okunan enerjiyi göstermektedir.

E_a ve E_r değerlerinden güç faktörü

Bağıntısı ile hesaplanabilir. Le ve Li arasındaki zaman aralığı ve cosφ ile reaktif güç hesaplama yapılır.

Ampermetre, Voltmetre ve Wattmetre Yöntemi ile Ölçme

1 fazlı ve 3 fazlı devrelerde ampermetre, voltmetre ve wattmetre ile ölçme yöntemi uygulanır.

Bir Fazlı Devrelerde Güç Katsayısı Ölçme

Aktif güç; alıcının üstünde işe dönüşen yararlı güçtür. Aktif güç P= U. I . cosφ formülüyle hesaplanır.

Buna göre aşağıdaki deneyde  P (Aktif güç) – U (Gerilim) – I(Akım) değerleri deneyde alınan değerler, yerine konulduğunda:

cosφ = P / U . I  Formülü ile cosφ (güç katsayısı) hesaplanır.

Üç Fazlı Devrelerde Güç Katsayısı Ölçme

Üç fazlı devrelerde iki yöntem ile güç kat sayısı bulunur. Dengeli ve dengesiz yükler ( almaçlar) için şu formüller ile bulunabilir. Wattmetreden okunan değerlere göre güç hesaplama yapılır.

• Dengeli yükler için

P _Toplam = 3 . P1 formülüyle P değerini buluruz. Sonra cosφ = P / U . I formülüyle güç katsayısı bulunur.

• Dengesiz yükler için

3 fazlı dengesiz devrelerde, her faza 1 tane wattmetre bağlanır ve 3 wattmetrenin gösterdiği değerler toplanarak devrenin gücü bulunur.

P_Toplam = P1 + P2 + P3 formülü ile P değeri bulunur.

Sonra; cosφ = P / U . I formülüyle güç katsayısı bulunur.

Kosinüsfimetre ile Ölçme

Güç kat sayısının değerinin ölçülmesi ile alakalı yukarıda yapılan yöntemler,işletmecilerler tarafından tercih edilmeyen yöntemlerdir. Güç sayısının değeri direkt (doğrudan) ölçülmelidir. Doğrudan güç kat sayısını ölçen cihazlara kosinüsfimetre adı verilir.

Diğer yöntemlerin fiyatları pahalı olduğundan güç ölçümü için uygun bir yöntem değildir.

Bir Fazlı Kosinüsfimetre Yapısı

Bir fazlı kosinüsfimetreler elektrodinamik wattmetrelerde olduğu gibi sabit olan akım bobini içine manyetik eksenleri birbirine göre dik olan iki gerilim bobini çapraz olarak hareket edecek biçimde yerleştirilir.

Gerilim bobinlerinden bir tanesine omik direnç, diğerine de endüktif reaktans seri olarak bağlanır. İki bobinin sipir sayıları ve tel çapları aynıdır. Omik direnç bağlı bobinden geçen akım ile gerilim aynı fazda, endüktif reaktansla seri bağlı bobinden geçen akım gerilimden 90º geridedir.

Direnç ve bobin yardımı ile iki çapraz bobinin akımları ile gerilimleri arasındaki faz farkı 90° yapılmış olur. Aşağıdaki şekildeki gibi.

Bir fazlı kosinüsfietrenin  iç yapısı

• Devreye omik yük bağlı iken ( güç kat sayısı 1 ): Akım bobininden geçen akım, gerilim ile aynı fazda olur. 1 nolu gerilim bobininden geçen akım, akım bobininden geçen akımla aynı fazdadır. 2 nolu gerilim bobininden geçen akım bunlardan 90° geridedir. Döndürme kuvveti bu iki akımın oluşturduğu bileşke alanlar tarafından meydana gelir. Oluşan bu kuvvet, yalnızca 1 nolu gerilim bobinini etkiler ve bu bobinin eksenini akım eksenine 90° oluncaya kadar çapraz bobini döndürür ve ibre skala üstündeki 1 sayısını gösterir. Omik yük durumunda 2 nolu bobine etki eden kuvvet yoktur. Zira omik yükte geçen akımda omiktir. Omik akımın endüktif ve kapasitif bileşeni de yoktur.
• Devre tam endüktif iken (güç kat sayısı sıfır): Akım bobinlerinden geçen akım aynı fazda, 1 nolu gerilim bobininden geçen akım bunlardan 90° ileridedir. Bu durumda 2 nolu bobin akım bobini eksenine dik olana kadar döner ve ibre sıfırı gösterir. Yani cos φ= 0’dır.
• Devre tam kapasitif iken (Güç kat sayısı sıfır): Endüktif yükün tersi olup 1 nolu gerilim bobini 180° döner ve gösterge bu kez kapasitif yöndeki sıfırı gösterir.
• Güç kat sayısı 0 ile 1 arasında ise: Gerilim bobinleri ve akım bobinleri arasındaki faz farkı güç kat sayısını verecek biçimdedir. Skalanın sağ tarafı endüktif yük, sol tarafı kapasitif yük durumunu gösterir.

Hareketli gerilim bobinleri arasında 120° faz farklı olarak yerleştirilir. Gerilim bobinleri akım bobininin bağlandığı fazın dışındaki diğer iki faza bağlanır. Sabit bobinler hat akımını taşır.

Cihaz 3 fazlı bir yüke bağlanırsa ibre, yükün güç faktörünü skala üstünde gösterir. 3 fazlı kosinüsfimetrenin akım bobinleri yüke seri bağlanır. Gerilim bobinlerinin birer uçları da öbür fazlara bağlanır. ( Aşağıdaki şekle bakınız.). Ölçümler doğrudan güç faktörünü verir.

Kosinüsfimetre Çeşitleri

Kosinüsfimetreler, faz biçimine göre bir fazlı ve 3 fazlı olmak üzere iki çeşit üretilir. İmalat biçimine göre analog ve dijital olarak üretilir.

Kosinüsfimetre Devreye Bağlantıları

Bir fazlı ve 3 fazlı dijital kosinüsfimetre bağlantı şemasında görüldüğü üzere işletmeye uygun bir akım trafosu ile şebekeye bağlanır. Bağlantı yapılırken besleme geriliminin akım trafosunun bağlandığı fazdan alınmasına dikkat edilmelidir (U_n: Besleme gerilimidir)

Kosinüsfimetre Bağlanırken Dikkat Edilecek Hususlar:

• Kosinüsfimetrelerin akım bobinleri seri, gerilim bobinleri paralel bağlanır.
• Gerilim bobinleri çalışma (etiket) değerlerine dikkat edilir.
• Kosinüsfimetre akım trafosu çalışacaksa buna dikkat edilmeli, akım trafosunun sekonder ucunun bir tanesi kesinlikle topraklanmalıdır. Bunun nedeni akım trafosu sekonder tarafı açık devre bırakıldığında meydana gelebilecek yüksek gerilimi toprağa vermek içindir.

Frekansmetre; Devrelerin frekansını ölçen cihaza frekansmetre denir. Frekansmetreler analog, dijital, dilli ( titreşimli) olmak üzere türleri mevcuttur.

Frekansmetre bağlantısı

Frekansmetreler devreye paralel bağlanır. Frekansmetrenin çalışma (etiket) değerlerine dikkat edilmelidir.

Voltaj ile akım arasında, idealde faz farkı olmaz. Endüktif ya da kapasitif yüklerin oluşturduğu etki sonucunda, akım sinyalinin, voltaj sinyaline göre maximum ±90°’ lik fazı kayar. Endüktif, kapasitif etki sonucunda meydana gelen voltaj ve akım sinyali arasındaki faz kaymasını düzelterek, ideale yakın (0°)  sabit tutmaya yarayan işleme kompanze veya kompanzasyon adı verilir.

Kompanzasyon panosu nedir? Bir işletmenin cos φ’ ni düzeltmek için, ölçü aletlerinin, kontaktörlerin, elektrik sigortalarının ve kondansatörün üzerinde yer aldığı panoya kompanzasyon panosu denir. Kompanzasyon panosu, elektrik pano çeşitleri içinde yer alır.

Kompanzasyon panosu ne işe yarar? İşletmenin güç kat sayısını düzeltmek için gerekli cihaz kondansatör ve ölçü aletlerinin üzerinde bulunduğu panodur. Endüktif yükler (transformatörler, balastlar, elektrik motorları vs) reaktif güç de çekerler. Reaktif güce ihtiyaç duyulan noktaya en yakın yerde üretilmesinde, elektrik sisteminin en iyi koşullarda çalıştırılması için büyük yararı vardır.

Kompanzasyon panosu, boyutları genel olarak tesislerde ana dağıtım panolarıyla beraber montaj yapılır. Kompanzasyon panoları yüksekliği 200- 210 cm, derinliği 40 cm den az olmamalıdır. Orta gerilim (og) kompanzasyon ve alçak gerilim (ag) panoları bu standartlar içine girer. Eni ise tesisin gücünün büyüklüğüne göre değişir.

Kompanzasyon panosu harici ve dahili olarak montaj yapılır. Harici panoların üstü eğimli olarak çatı yapılmalı ve havalandırma pancurları bulunmamalıdır. Dahili tip panoda  havalandırma pancurları olmalıdır. Büyük panolarda kondansatörlerin havalandırılması için aspiratör bağlanır. Kondansatörlerin konulması için yeterli  özellikte raflar olmalıdır. Ana dağıtım panosundan bara ile (büyük güçlülerde) yada kablo geçiş yerleri bulunmalıdır. Ana dağıtım panosunda kompanzasyon için termik manyetik şalter konulmalıdır.

Kompanzasyon Panosu Malzemeleri

Kompanzasyon panolarında, ampermetreler, reaktif güç kontrol rölesi (regler), şalterler, bakır baralar, kontaktörler, kondansatörler, güç kontaktörleri, bağlantı iletkenleri, elektrik sigortaları, voltmetre komitatörü ve voltmetre, ampermetre ya da multimetreler, kosinüsfimetre gibi malzemeler kullanılır. Yeni yapılan tesislerde voltmetre ve komitatörü yerine multimetre, kosinüsfimetre yerine de kosinüsfimetreli reglerler kullanılmaktadır.

Kullanılan bu malzemeler IEC (uluslar arası elektrik komisyonu), TS ( Türk standartları), VDE ( Alman standartı) IEC (uluslararası elektrik komisyonu)   normlarına göre uygun ölçülerde imal edilmelidir. Pano firmaları, kompanzasyon yapımı sırasında malzemelerin standart boyutlarına göre montaj yerlerini hazırlayarak satışa sunarlar. Yapılacak kompanzasyon pano fiyatları kapasitesine göre değişmektedir.

Kompanzasyon Panosu Nasıl Yapılır?

Pano Montajı İşlemi

• Pano montajı yapılırken; elektrik panosuna yerleştirilecek malzemelerin yerleri önceden hazırlanır. Pano malzemelerine montajı yapılacak parçalar ( vida, cıvata,vb gibi) beraber satılmaktadır.
• Elektrik kumanda panoları alt ve üst kısımlarından meydana gelmiştir. Üst kısımlar raf halinde rayların üzerinde kondansatörlerin yerleştirileceği alanlar vardır. Panonun orta kısımına sigortalar baralar ve kontaktörler yerleştirilmektedir. Elektrik panosu kapakları üzerine sinyal lambaları montajı yapılır. Sinyal lambalarının  elektrik bağlantı uçları pano içinden yapılır.
• Pano kapağının önüne kare biçiminde açılmış reaktif güç rölesi itilerek yerleştirilir. Rölenin cam kısmı dışarıda kalır. Vidalama gerektirmez. Rölenin içeride kalan kısmı sıkıştırma vidalar ile saca baskı yapılarak bağlanır. Ölçü aletleri, ampermetre, voltmetre, cosφ metrenin montaj bağlantıları bu yöntemle yapılır.
• Elektrik panosu orta bölümüne ray üzerine sıra şeklinde pano bağlantı şeması doğrultusunda kontaktörlerin montajı yapılır. Yumuşak yalıtkan malzeme kullanılarak kompansazyon panosu şeması doğrultusunda panonun tabanına yerleştirilir. Yan yana gelen kondansatörlerin arasına bu yalıtkan malzemelerden konulur. Kondansatörler çalıştıkları süre içinde çevreye ısı yayarlar. Pano içinde oluşan bu ısının dışarıya atılması için havalandırma yapılmalıdır.
• Ön tarafta olacak biçimde kesici şalter kumanda bölümüne yerleştirilir. Bıçaklı sigortaların altlıkları, otomatik sigortalar raylar üzerine montaj yapılır. Yerleşim projesine göre pano imalatı yapılırken kumandaları ön kısımda olacak biçimde yerleştirilmelidir. Montaj yapılırken baraların, sigorta altlıklarının, izolatör çeşitlerinden olan mesnet izolatörlerinin yerleştirme projesine göre malzeme ölçülerinin delikleri delinmelidir. Kesilecek ve delinecek bölümler sacın üstüne işaretlenerek matkabın ucu kaymasın diye noktalama yapılır.
• Malzemeler vidalanırken vida deliklerinin matkap ucu büyüklüğünde olması lazımdır. Pano ölçülerine göre baralar önceden kesilerek delinir ve hazır hale getirilir. Baraların bükülmesi ile şekil verilirken çatlamamasına ve kesitin incelmemesine dikkat edilmelidir. Mesnet izolatörleri yardımı ile baraların pano gövdesine montajı yapılır. Baralar kırmızı, sarı, kahverengi ve mavi renklere boyanmalıdır.
• Soket ya da cıvata kullanarak kablo bağlantılarını kondansatörün uçlarına direk olarak bağlanır. Çıkışlar hazır duruma gelir.
• Panodan gelen faz sigorta girişine, sigorta çıkışından geçirilerek ana kesici şaltere bağlanır.
• Pano faz baralarına kesici şalter çıkışı bağlanır.
• Ana giriş sigortasının ayağının birine yada ana şalter çıkışına akım trafosu  bağlanır. Kompanzasyon panosu bağlandıktan sonra akım trafosu bağlanırsa hata verir. Röle bu halde çalışamaz.
• Tesisin ilk girişine öncelikle akım trafosu, kondansatör bağlanmadan önce bağlanır. Akım trafosundan çıkmış olan telleri 2 .1,5 telli kabloyla bir ve iki nolu röle uçlarına bağlamalıdır.
• R fazı akım trafosunun birine bağlanır. S ve T fazları diğer akım trafolarına bağlanır.
• Proje üzerinde istenilen kontaktörlerin bobinlerine reaktif güç rölesi çıkışları bağlanır.
• Reaktif güç rölesi ve kontaktörlerin nötr hat beslemesi yapılmalıdır.
• Güç kontaktörünün kontaklarına baradan üç faz bağlanır.
• Kondansatörlere bağlanan kablolar birbirine karıştırılmadan kontaktör çıkışlarına bağlanmalıdır.
• Azami 2,5 mm kare kesitli kablolar kondansatörlerde kullanılmalıdır.
• Her bir kompanzasyon kondansatörleri için, her faza bir sigorta kullanılır.
• Akım trafolarının sekonder uçlarının birer tanesi mutlaka topraklanmalıdır.

Aşağıda kompanzasyon panosu bağlantı şeması verilmiştir.

Kompanzasyon Pano Şeması 

Kompanzasyon panolarında kullanılacak malzemelerin prensip şeması ya malzeme kutusunda ya da malzemenin üstünde ayrı bir biçimde olması mecburidir. Regler ve multimetre akım trafolarının sekonder uçlarına tespit edilir. Kondansatörlerin 1 fazlı veya 3 fazlı olması durumuna göre kompanzasyon pano şemasına bağlantı yapılmalıdır. Kontaktörlerin bobin çalışma gerilimlerine dikkat edilmelidir. Sigortalar 63 amperden sonra NH sigorta olmak zorundadır.

Kompanzasyon sisteminde bağlantı yapılırken dikkat edilmesi gerekenler;

• Kontaktörlerin ve reaktif güç rölesinin bobinine uygun besleme voltajı olduğuna dikkat edilmelidir.
• Kondansatörün kontaktör bobinine bağlı reaktif güç kontrol rölesinin çalıştırıp çalıştırmadığına dikkat edilmellidir.
• Ölçüm rölesinin hatalı ölçüp ölçmediğini kontrol için, reaktif güç rölesininde aynı faza bağlı olması gereklidir.
• Baradan yapılan kontaktör girişlerine dikkat etmelidir. Kablo bağlantılarında mutlaka kablo papucu kullanılmalıdır.
• Kablo kesitleri, kablo papuçlarına uygun olmalıdır. Kablo pensi ile iyice sıkıştırmalıdır.
• Bağlantı uçlarının gevşek olup olmadığına mutlaka dikkat etmeli, kondansatörlerin gövdeleri topraklanmalıdır.

Tristörlü hızlı kompanzasyon sistemleri ani olarak devreye girip çıkan ve devrede kalma süreleri kısa olan yüklerin reaktif güç kompanzasyonu için kullanılır.

Klasik reaktif güç kompanzasyonu yönteminde özellikle ani devreye girme ve çıkmalarda kontaktörler devreye girdiği anda kondansatörlerde ani bir başlangıç akımı meydana gelir. Devreye girip çıkma sıklaştıkça ani başlangıç akımı etkisiyle kondansatör içinde delinmeler meydana gelir. Bu arklar kondansatörün çabuk yıpranmasına sebep olur. Bu arklar kondansatörler üzerinde geçici aşırı yük meydana getirerek kondansatörün ömrünün kısa olmasına yol açar.

Tristörlü hızlı kompanzasyon sistemlerinde anahtarlama elemanı olarak klasik kompanzasyon da kullanılan kontaktör yerine kompanzasyona özel tristör modülü kullanılır. Tristörü kullanılarak doğrudan bağlantıda kondansatörlerin 10 ms içinde devreye girmesi sağlanmakla birlikte aynı zamanda meydana gelen ani başlangıç akımı da engellenir. Bu şekilde tristörlü kompanzasyon gruptan sadece nominal kondansatör akımı akar. Bu yöntemle problemsiz olarak ani değişen kısa süreli yükler de kompanze edilebilir. Ayrıca merkezi kompanzasyon ile 40- 200 ms arasında hızlı kompanzasyon yapılabilir, reaktif güç bedeli ödenmez

Tristörlü kompanzasyon sisteminin kullanımda ki avantajları;

• Isıl kayıpları azalır, azalan kayıplardan tasarruf sağlanır.
• Kontaktör olmadığından bakım maliyeti yoktur.
• Hassas, hızlı ve doğru kompanzasyon yapılabilir, reaktif güç bedeli ödenmez.
• Kondansatörlerin ömrü uzar.
• Punto ve ark kaynağı gerektiren imalatlarda ürün kalitesi artar.
• Sistem modüler olduğu için istenildiği kadar kompanzasyonun gücü arttırılabilir.

Statik Tristörlü Kompanzasyon

Reaktif güç değişimlerinin hızlı olduğu hallerde statik kompanzasyon sistemi kullanılır. Hızlı oluşumu engellenir. Bakım gerektirmeyen bir sistemdir. Statik (tristör anahtarlamalı) kompanzasyon sistemlerinin çalışması; bara gerilimiyle kondansatör geriliminin sıfır noktasında kondansatör bankalarını devreye alır ve akımın sıfır noktasında devreden çıkararak çalışır.

Statik kompanzasyon sisteminde yarı iletken bir anahtarlama elemanı olan tristörler kullanılmaktadır. Yan taraftaki şeklimizde tristör sembolü görülmektedir. Tristörlerin, güç elektroniği devrelerinde kullanıldığında hızlı açma ve kapama özellikleri vardır. Saniyede 25.000 kez açma kapama yapan tristörler vardır. Dört katlı bir yarı iletkenden oluşan tristörler (P-N-P-N) kapı (gate) ucu ile iletken yapılabilirler. Tristör kompanzasyon firmaları tarafından 2400 Volt ve 3300 Ampere kadar çalışan tristör imalatı yapılmıştır. Tristör fiyatları da volt ve amper değerine göre değişir.

Tristörlü kompanzasyonlar okullar, belediyeler, marketler, benzin istasyonları, oteller, kaynak makinası ve monofaze ağırlıklı güç kullanan, bütün işyerlerinde kullanılmaktadır.

Statik tristörlü kompanzasyon sistemlerinin kullanım amacına göre yararları;

• Sık aralıklarla devreye girer ve çıkarlar, bu devreye girme ve çıkma süreleri ortalama 20 ms kadardır.
• Yük değişimlerine hızlı bir şekilde yanıt verirler.
• Statik tristörlü kompanzasyon sistemi modüler olduğu için istenilen miktarda tristörler devreye parelel bağlanarak kompanzasyon güç arttırımı yapılır.
• Kontaktör olmadığından bakım masrafları yoktur, gerilim çukurları ve geçiş akımları meydana getirmezler.
• Kademeye almak için kondansatörlerin deşarjını beklemez.
• Kademe gücünü istenirse sınırsız arttırma imkanı vardır.
• Çalışırken gürültüsüzdür ve ark meydana getirmez.
• Fazlar bir bir ve sıfır geçiş sırasında tetikleme yapar.
• Punto ve ark kaynakları olması gereken imalatlarda ürünün kalitesi değer kazanır.
• Devre elemanlarında (kondansatör, reaktör) uzun ömür.
• Her türlü röle, PLC veya PC ile çalışabilir.

Direnç bazlı (Resistif) devrelerde olan faz farkı, kapasitif devrelerde akım voltajdan fazı ileride, endüktif  devrelerde ise akım geride olacak şekilde değişir. Faz farkının meydana gelmesi, reaktif güç meydana gelmesidir. Bir sistemin görünür gücü değişmez, ancak faz farkına bağlı olarak görünür gücün bileşenleri olan aktif ve reaktif güç değişir.

Aktif güç görünür güce eşittir ve maksimum iş verimi alınır. Devrede işi aktif bileşen yapar, reaktif bileşen her döngüde şebekeden çekilir ve döngü bitmeden geri şebekeye verilir. Saf resistif devrede faz farkı olmaz ve aktif güç maksimum değerini alır, reaktif güç yoktur. Ancak endüktif ve kapasitif devrelerde faz farkına göre reaktif güç meydana gelir. Bu da işe çevrilebilen aktif gücün azalmasına dolayısıyla verimin düşmesine ve kullanılamayan bir reaktif güç meydana gelmesine sebep olur. İşte aktif gücün maksimum duruma getirilip, güç faktörünün düzeltilmesi ve verimin en büyük halini alması işlemine kompanzasyon denir. Kompanzasyon, şebekeden çekilen reaktif gücü düşürmek, elektrik kayıplarını önlemek amacıyla yapılır. 

Şebekeye bağlı bir alıcı, trafo, motor veya floresan lamba ise bu elemanlar, manyetik alanlarını sağlama için bağlı bulundukları şebekeden endüktif reaktif güç çeker. İş yapmayan ve sadece motorda manyetik alan üretmeye yarayan endüktif reaktif güç, iletim hatlarında, transformatörlerde, şalterler ve kablolar da gereksiz yere kayıplara neden olmaktadır. Eğer kayıplar yok edilirse transformatörler daha çok motoru besleyecek duruma gelecek, kullanılan kablolarının kesitleri küçük olacaktır.

9 kW ın üzerindeki yerlerde kompanzasyon kullanma şartı, yönetmeliklerle getirilmiştir. Büyük ve küçük işletmelerde hatta binalarda kompanzasyon kullanmak gerekir. Kompanzasyon fiyatları yüksek olmasının nedeni ise sisteme ek bir maliyet getirmektedir. Fakat geçen süre içerisinde sağladığı enerji verimliliği ile kendisini amorti etmekte  ve harcanan elektrik enerjisini kara geçirmektedir.

Kompanzasyon yapılmazsa; Reaktif güçler kompanze edilmediği zaman şebekede güç kayıpları oluşur. Dağıtım ve üretim sisteminin kapasitesi azalır, gerilim düşmesinin, taşınan gücü sınırladığı dağıtım hatlarında, enerji taşıma gücünün düşmesine sebep olur.

Aşırı yüklenmelerin ve gerilim düşmelerinin önlenmesi ve şebekeden en verimli bir şekilde yararlanılması için, reaktif yüklerin meydana geldiği noktada kompanze etmek ve giderilmesi zorunludur.

Bundan dolayı, kompanzasyon panosu kurmakla yükümlü aboneler, Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu kararı doğrultusunda kompanze edilmiş biçimde elektriği harcamak zorundadırlar. Karara uymayan aboneler, ceza ödemek zorunda kalırlar.

Kurumunun belirttiği şartlar doğrultusunda elektrik tüketimi yaparlar. Aksi taktirde ceza öderler. Elektrik harcamasında kompanzasyon pano şeması önemlidir. Kompanzasyon firmaları tarafından kurulacak bir işletmede bunlara dikkat edilmelidir.

Kompanzasyon Nasıl Yapılır?

İşletmelerde motorlar, cihazlar, bobinli aletler ve trafolar endüksiyon sistemiyle çalışır. Şebekeden aktif ve reaktif güç çeker. Bobinlerde manyetik alan meydana gelmesi için reaktif güce ihtiyaç vardır. Oluşan reaktif güçler trafolarda ek yük meydana getirir. Binen bu yük trafonun tam randımanlı olarak çalışmasına mani olur. Trafonun aktif gücü düşer.

Kompanzasyonda kullanılan malzemeler; besleme kablosu, kesici gibi malzemelerinin seçiminin büyük olmasını sağlar. Buna meydan vermemek için tüketicilerin reaktif güç gereksinimlerini karşılarken bulundukları yerin trafosundan karşılama yerine senkron motorlar ve kondansatörler gibi reaktif güç üreteçlerinden elde etmeleri istenmektedir. Kondansatörler reaktif güç üreteçlerinden ömrü uzun ve ucuz olanıdır. Kurulumu ve bakımı yapılırken oldukça pahalı olan senkron motorlar, kullanımda pek rağbet görmemektedir.

• Kompanzasyon kondansatörleri, reaktif güç kontrol rölesi otomatik devreye sokar. cosφ  ayarını da  reaktif güç kontrol rölesi ile yapar.
• Reaktif güç kontrolü rölesi kondansatörleri çabuk anahtarlama elemanlarıyla, devreye koyar.  Anlık olarak reaktif güç gereksinimini  karşılar.
• Sistemin reaktif güç ihtiyacını karşılamak için ana panonun girişine bir kondansatör bağlayarak devrenin sabit kalması sağlanır.

Kompanzasyonların yapılış şekilleri;

• Dinamik faz kaydırıcılar ( senkron motor)
• Senkron Kompansatör
• Statik faz kaydırıcılar (kondansatör)

Teknik olarak: İdealde voltaj ile akım arasında, idealde faz farkı olmaz. Endüktif veya kapasitif yüklerin meydana getirdiği etki sonucunda, akım sinyalinin, voltaj sinyaline göre maximum ±90° lik fazı kayar. Endüktif, kapasitif etki sonucunda meydana gelen voltaj ve akım sinyali arasındaki faz kaymasını düzelterek, ideale yakın (0°derecede) sabit tutmaya yarayan işleme kompanzasyon denir.

Pratikte ise: Elektrik sisteminde, bobin, elektrik motoru  vb, mıknatıslanma etkisi ile elektrik enerjisini yine elektrik enerjisine veya farklı bir enerjiye çeviren cihazların, bu mıknatıslanma etkisi ile şekil 1 görülebileceği gibi faz akımını geri kaydırmasından (endüktif güç meydana getirmesinden) dolayı, şebeke üstünde yaratmış oldukları endüktif reaktif gücü dengeleme ve fazın akımını olması gereken konuma geri çekme işlemine kompanzasyon denir.

Kompanzasyonu sağlanmış olan bir sistemin akım gerilim grafiği de aşağıda şekil 2’deki gibidir.

şekil 1                                                                        şekil 2

Kompanzasyon Niçin Gereklidir?

Elektrik enerjisinin santralden en küçük alıcıya kadar dağıtımı yapılırken, santralle tüketici arasında iletimin az kayıpla olması gerekir. Teknolojinin gelişmesiyle, günümüzde evlerde bulunan çamaşır makinası, buzdolabı, klima vb. gibi ısıtma, havalandırma ve soğutma cihazları, elektrik enerjisi ihtiyacını her geçen gün daha arttırmakta ve enerji üretiminin pahalı olmasına sebeptir. Bundan dolaylı bu durum şebekede taşınan elektrik enerjisinin kaliteli, fiyatlarının ucuz ve hakiki iş gören aktif enerji olmasını zorunlu kılmaktadır.

Kompanzasyonun tanımında belirtildiği gibi, eğer şebekeye bağlı bir alıcı, bir elektrik motoru, bir trafo, bir floresan lamba ise bunlar manyetik alanlarının sağlanması için bağlı oldukları şebekeden endüktif reaktif güç çekerler.

Motorlar şebekeye ya reaktif güç verir ya da şebekeden reaktif güç alırlar. Santralde üretilen bir enerji, aktif ve reaktif akım adı altında en küçük alıcıya kadar beraberce almakta, iş yapmayan ve sadece motorda manyetik alan meydana getirmeye yarayan endüktif reaktif güç, trafolarda, havai hatlarda, şalterlerde, iletim hatlarında, kablo ve tablolarda gereksiz yere kayıplara neden olmaktadır. Bu kayıplar yok edilirse transformatör daha fazla motoru besleyecek bir kapasiteye sahip olacak, devre açıcı kapayıcı şalterler (disjonktörler) büyük seçilmeyecek, tesiste kullanılan kablo kesiti küçülecektir.

Bu durumda az bir yatırımla fabrika ve atölyeye enerji verme imkânı elde edilecektir. Elektrik işletmesi tarafından uygulanan tarifeler yönünden de her dönem daha az elektrik enerjisi ödemesi yapılacaktır.

Görüldüğü üzere reaktif akımın santralden alıcıya kadar taşınması, büyük ekonomik kayıp görünmektedir. İşte bu reaktif enerjinin santral yerine, motora en yakın bir yerden kondansatör tesisleri veya aşırı uyartımlı senkron motorlar ile azaltılması ve böylece tesisin aynı işi, daha az akımla karşılaması mümkündür. Genellikle enerji dağıtım şebekelerinde gereksiz yere taşınan bu enerji, taşınan aktif enerjinin % 75 ile %100’ü arasında olduğu belirlenmiştir.

Tesiste harcanan reaktif enerjinin azaltılması amacı ile yapılan kondansatör veya senkron motor tesislere kompansatör, bu işlemin yapıldığı tesislere de kompanze edilmiş tesisler, kısaca kompanzasyon denir. Reaktif güç kompanzasyonu için senkron motor yerine daha ekonomik olan kondansatörler kullanılır.

Şebekenin reaktif güçten zarar görmemesi ve verimin düşmemesi için endüktif sistemin giriş kısmına bir kompanzasyon hesabı yapılarak kondansatör bağlanır. Direk şebekeye endüktif reaktif güç vermeden, kompanzasyon kondansatörlerinde depolanır.

Reaktif güç, ihtiyacına cevap verebilmek için belirli yerde üretilmelidir. Aktif güçten tamamen faydalanmak için reaktif güç tüketim merkezlerinde üretilir. Tüketicilerin şebekeden çektiği endüktif gücün, kapasitif güç çekerek orantılanmasına kompanzasyon, bu orantıyı da  ihtiyaç doğrultusunda ayarlama işleminede kompanzasyon sistemi adı verilir. Kaliteli ve ucuz elektrik enerjisi tüketimine sahip olmak ve kullanılan tüketimde enerji verimliliğini arttırmak için kompanzasyon üretimi yapılmakta ve kompanzasyon sistemleri kullanılmaktadır.

Kompanzasyon sistemi: Elektrodinamik sistemde çalışan, elektrik motorları ve transformatör gibi aletler şebekeden mıknatıslanma akımı çeker. Mıknatıslanma akımı, endüktif karakterli bir akım olup manyetik alanın oluşması sırasında şebekeden çekilir, manyetik alan ortadan kalktığında şebekeye yeniden verilir. Bu mıknatıslanma akımına reaktif akım denir.

Kompanzasyon Yapılmazsa Neler Olur?

Reaktif güçler kompanze edilmez ise,

• Şebekede güç kayıplarına neden olur,
• Üretim ve dağıtım sisteminin kapasitesini azaltır,
• Gerilim düşmesinin, taşınan gücü sınırladığı dağıtım hatlarında, enerji taşıma kapasitesinin düşmesine sebep olur.

Bu sebeple, aşırı yüklenmeler ve gerilim düşmelerinin önlenmesi için, kompanzasyon gereklidir. Şebekeden en verimli şekilde faydalanılabilmesi için, reaktif yüklerin meydana geldiği noktada kompanze edilmesi ve giderilmesi zorunludur.

Bu sebeple, kompanzasyon panosu kurmak ile yükümlü aboneler, Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu kararı ile belirtilmiş sınırlar içerisinde kompanze edilmiş şekilde elektrik tüketmek zorundadırlar. Aksi halde aboneler, ceza ödemek zorunda kalırlar.

Kompanzasyonun Faydaları

Güç kat sayısının düzeltilmesi hem elektrik enerjisini üretenler hem de tüketenler bakımından çok yararlıdır. Bu sebeple kompanzasyon sisteminin orta ve büyük boy işletmelerde, işletme sahibi tarafından yapılması zorunlu hâle getirilmiştir. Kompanzasyon yapılan tesiste elde edilen avantajlar:

Üretici Açısından;

• İletkenler daha az akım taşıyacağından ince kesitte seçilir.
• Aynı iletim hattından daha fazla aktif enerji iletileceğinden üretim, iletim ve dağıtım tesislerinde kapasite – verim yükselir.
• Enerjinin üretim ve satış maliyeti azalır.
• Alternatör ve transformatörlerin gücü daha küçük tutulur.
• Dağıtım hatlarında kayıplar ve gerilim düşümü azalır.

Tüketici Açısından;

• İletkenler daha ince kesitte seçilir.
• Besleme transformatörü, kumanda, kontrol ve koruma elemanları daha küçük değerlerde seçilir.
• Besleme transformatörünün ve tesisin kapasitesi ile verimi yükselir.
• Kayıplar ve gerilim düşümü azalır.
• Şebekeden daha az reaktif enerji çekilir.
• Harcanan enerji azalacağından enerji ücreti de azalır.

İşletmelerde kullanılan cihazların devamlı olarak reaktif enerjiye ihtiyaçları vardır. Her tüketicinin kendisine ait kompanzasyonu bulunur. Bundan dolayı kompanzasyon çeşitleri vardır.

Kompanzasyon Neden Yapılmalıdır?

Reaktif enerjinin kompanze edilmesi, şebeke taşıma kapasitesini arttırmasından ve enerjinin israfını önlemesinden dolayı ülke ekonomisi için ekonomisi için kompanzasyon çok önemlidir. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu’nun kararına göre Karar No:284/2 Karar Tarihi: 8/1/2004 olarak kompanzasyon zorunlu tutulmuştur. (Bu kurul kararı 15/01/2004 tarih ve 25347 sayılı Resmi Gazetede yayımlanarak yürürlüğe girmiştir.)

Gerekli şartlara haiz olan işletmeler kompanzasyon panosu kurmak ve işletmek zorunluluğundadır. Kompanzasyon panosu yapma ve işletme zorunluluğundaki bu işletmelerin harcadıkları endüktif enerji, aktif enerjinin en fazla %33’ü; kapasitif enerji de aktif enerjinin en fazla %20’si kadar olabilir. Kurulu gücü 9 kW ve üzerinde olan elektrik tüketicileri, kompanzasyon panosu kurmak ve reaktif güç  degerlerini belirlenen sınırlar içinde tutmakla yükümlüdür. Aksi taktirde elektrik faturalarına reaktif ceza bedeli eklenir.

Elektrik harcamasında elektrik kompanzasyon panosu bağlantı şeması önemlidir. Kompanzasyon firmaları tarafından kurulacak bir işletmede bunlara dikkat edilmelidir.