güç kompanzasyon - KTÜ Elektrik

T.C.
KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
GÜÇ KOMPANZASYON
254268 Yiğit ÖZDEMĠR
254272 Yavuz KÜÇÜKOĞLU
DanıĢman
Prof. Dr. Ġsmail H. ALTAġ
Mayıs 2013
TRABZON
T.C.
KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ
Mühendislik Fakültesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
GÜÇ KOMPANZASYON
254268 Yiğit ÖZDEMĠR
254272 Yavuz KÜÇÜKOĞLU
DanıĢman
Prof. Dr Ġsmail H. ALTAġ
Mayıs 2013
TRABZON
LĠSANS BĠTĠRME PROJESĠ ONAY FORMU
Yiğit ÖZDEMĠR ve Yavuz KÜÇÜKOĞLU tarafından Prof. Dr. Ġsmail H.
ALTAġ yönetiminde hazırlanan “GÜÇ KOMPANZASYON” baĢlıklı lisans
bitirme projesi tarafımızdan incelenmiĢ, kapsamı ve niteliği açısından bir
Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiĢtir.
DanıĢman
: Prof. Dr. Ġsmail H. ALTAġ
............................
Jüri Üyesi 1
: Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ
............................
Jüri Üyesi 2
: Dr. Emre ÖZKOP
............................
Bölüm BaĢkanı
: Prof. Dr. Ġsmail H. ALTAġ
............................
ÖNSÖZ
Öncelikle, bu tez çalıĢmasında emeği geçen grup arkadaĢıma ve bize bu
projede yol gösterici olan, akılcı yönlendirmeleri ve değerli bilgilerinden
faydalandığımız saygı değer hocam Sayın Prof Dr. Ġsmail H. ALTAġ’ a
Ģükranlarımı
sunarım.
Ayrıca
bu
projede
bize
destek
veren
bilgi
birikiminden faydalandığımız, yardımlarını bizden esirgemeyen ArĢ. Gör.
Mehmet Ali USTA’ ya ve sınıf arkadaĢım Gökhan BAHADIR’ a teĢekkürlerimi sunarım.
Bu günlere gelmemde pay sahibi olan aileme ve manevi desteğini hiçbir
zaman esirgemeyen büyüklerime Ģükranlarımı sunarım.
Yavuz KÜÇÜKOĞLU
Yiğit ÖZDEMĠR
TRABZON 2013
v
ĠÇĠNDEKĠLER
LĠSANS BĠTĠRME PROJESĠ ONAY FORMU ........................................................................... vi
ÖNSÖZ ..........................................................................................................................................v
ÖZET ........................................................................................................................................... vii
SEMBOLLER VE KISALTMALAR ......................................................................................... viii
1.
GĠRĠġ .................................................................................................................................... 1
2.
GENEL BĠLGĠLER .............................................................................................................. 3
2.1.
Aktif Güç (P) ..................................................................................................................... 4
2.2.
Reaktif Güç (Q) ................................................................................................................. 4
2.3.
Görünür Güç (S)................................................................................................................ 5
2.4.
Güç Üçgeni ....................................................................................................................... 5
2.5.
Güç Katsayısı .................................................................................................................... 6
3.
KOMPANZASYON ............................................................................................................. 7
3.1.
Kompanzasyon Yöntemleri ............................................................................................... 7
3.2.
Statik Reaktif Güç Kompanzasyonu ................................................................................. 8
Tristörlü Statik Var Kompanzasyon .............................................................................. 8
3.2.1.
3.2.1.1.
Tristör Kontrollü Reaktör Modeli (TKR).................................................................. 9
3.2.1.2.
Tristör Anahtarlamalı Kondansatör Modeli (TAK) ................................................ 12
3.2.1.3.
Tristör Anahtarlamalı Reaktör Modeli (TAR) ........................................................ 16
3.3.
AĢırı Kompanzayon Zararları ......................................................................................... 16
3.4.
Reaktif Güç Gereksinimi................................................................................................. 17
3.5.
Reaktif Güç Çeken Makineler ve Cihazlar ..................................................................... 17
3.6.
Reaktif Güç Üreten Araçlar ............................................................................................ 18
3.7.
Güç Faktörünün Doğurduğu Sonuçlar ............................................................................ 18
3.7.1.
Üretici Yönünden ........................................................................................................ 18
3.7.2.
Tüketici Yönünden ...................................................................................................... 19
4.
KOMPANZASYON YÖNTEMLERĠNĠN KARġILAġTIRILIMASI ............................... 20
5.
PROJEDE GERÇEKLEġTĠRĠLEN UYGULAMALAR .................................................... 24
6.
SONUÇ ............................................................................................................................... 32
KAYNAKLAR ........................................................................................................................... 33
EKLER ........................................................................................................................................ 34
EK-1 ÇalıĢmalar .......................................................................................................................... 34
EK-2 ÇalıĢma Takvimi ............................................................................................................... 34
EK-3Standartlar Ve Kısıtlar Formu ............................................................................................ 35
ÖZGEÇMĠġ ................................................................................................................................ 37
vi
ÖZET
Dünyada her geçen gün enerjiye olan ihtiyaç artmakta olup, buna karĢılık olarak elde
edebileceğimiz enerji kaynaklar da azalmaktadır. Bu sebepten dolayı elimizde bulunan
enerji kaynaklarını en iyi ve en yüksek verimle kullanmak ilk önceliğimiz olmalıdır.
Elektrik enerjisine olan ihtiyacın karĢılanması hususunda, sistemin daha verimli
kullanılabilmesi için birçok çalıĢmalar gerçekleĢtirilmiĢtir. Bu çalıĢmalar içerisinde
Reaktif Güç Kompanzasyonu en önemli çalıĢmalardan biridir.
Reaktif Güç Kompanzasyonu sistemimizdeki amaç, yarı iletken devre (tristör)
elemanı kullanarak, sistemdeki reaktif gücü kontrol edebilmektir. Yaptığımız projede
matlab/simulink ortamında Tristör Kontrollü Reaktif Güç kontrolünde optimum
değerler elde edilmiĢtir.
vii
SEMBOLLER VE KISALTMALAR
A – α = Alfa
B – β = Beta
∆ - δ = Delta
E – ε = Epsilon
Г – γ = Gama
Ѳ – ζ = Teta
˄ - λ = Lamda
M - μ = Mü
∏ - π = Pi
Σ – ζ = Sigma
Ω - ɯ = Omega
ѱ -ᴪ = Psi
H = Henry
Ф – φ = Fi
P – ρ = Ro
K – κ = Kapa
H – ε = Ġta
Z – δ = Zita
viii
1. GĠRĠġ
Günümüzde yeni enerji kaynakları üzerinde araĢtırmalar yapılmakta olup elimizde
var olan enerji kaynaklarını, ekonomik Ģekilde kalitesini artırarak kullanıcıya
ulaĢtırılması yönünde çalıĢmalar yapılmaktadır. Elektrik enerjisinde; üretildiği
santralden, tüketildiği yüke kadar elektrik kayıpları meydana gelmektedir.
Elektrik Ģebekesine bağlı cihazların hemen hemen tamamı Ģebekeden aktif gücün
yanında reaktif güç de çekmektedir. Bu Ģebekede iĢ yapan aktif güçtür. Reaktif güç ise
Ģebekeden çekilir ve tekrar Ģebekeye geri gönderilir. Yükün ve Ģebekenin ihtiyacı olan
reaktif gücün karĢılanması için belli teknikler kullanılarak gücün karĢılanması iĢlemine
Reaktif Güç Kompanzasyonu denir.
Alternatif akımla çalıĢan elektrik güç sistemleri tasarımında reaktif güç önemli sorun
oluĢturmaktadır. Reaktif güçten kaynaklanan sorunların çözülmesi halinde hatasız
çalıĢan bir alternatif akım Ģebekesi elde edilmektedir. Reaktif gücün hiçbir probleme
dayalı olmadan tek baĢına enerji iletim hattını meĢgul etmesi bile baĢlı baĢına bir
sorundur.
Kompanzasyon amaçlı senkron makineler hızla değiĢen reaktif güç talebinin olduğu
sistemlerde yetersiz kalmaktadır. Son yıllar da geliĢmekte olan teknolojiye bağlı olarak
güç elektroniği elemanları büyük güçlerde ihmal edilebilmektedir. Ayrıca kontrol
elemanlarının performansında dahi büyük geliĢmeler görülmektedir. DeğiĢken reaktif
güç talep edilen yerlerde, hantal olan ve bakımı masraflı kompanzasyon amaçlı senkron
makineler yerine, statik kompanzatörler daha elveriĢli olduğundan dolayı tercih
edilmektedir [1].
Bir AC Ģebekenin kalitesi aĢağıdaki durumlara bağlıdır:
1. Güç faktörünün 1 „e yakınlığı
2. Gerilim ve frekansın sabit olmasına
3. Kesintisiz enerji verebilmesi
4. Faz akım ve geriliminin dengeli olması
5. Harmonik Ģartlarının uygunluğu
Güçlü ve hızlı devreye girip, çıkan yükleri klasik kompanzasyon ile kompanze
edebilmek mümkün değildir. Nedeni ise reaktif güç rölesi ve kontaktör yardımıyla
sisteme kapasitif reaktif enerji verildiğinde klasik kompanzasyon sistemleri ani olarak
1
sistemdeki değiĢen yüklere cevap verememektedir. Bu sıkıntılardan kurtulmak için SVC
(Satatik Var Kompanzatör) geliĢtirilmiĢtir.
Statik Var Kompanzatör (SVC), klasik kompanzasyonun sistemlerinin tersine pres
makinesi, asansör, punta kaynak gibi milisaniyeler seviyesinde devreye girip çıkan
yükleri hızlı ve tam Ģekilde kompanze edebilmektedir. Yalnız reaktif güç kontrol
rölelerinin hızları bu Ģekildeki yüklere cevap vermede yetersizdir. Belirli kondansatör
kademelerine sahip olmasından dolayı hızlı ve tam Ģekilde kompanzasyon
sağlayamamaktadır. Ayrıca kontaktörler çok fazla açma-kapama yaptığından dolayı
ömürleri kısa olmaktadır [1].
Klasik kompanzasyonun dezavantajları:
1. Tam kompanzasyon yapabilmek için çok sayıda monofaze kademe kullanılması
2. Kondansatör kademeleri devreye alınırken, kontaktörlerde ark meydana gelmesi
3. Reaktif güç kontrol rölelerinin 1 saniyenin altında cevap verememesi
4. Kısa sürede fazlaca devreye girip çıkma iĢleminin, kontaktör ve kondansatör
üzerinde olumsuz etkileri olur.
Statik Var Kompanzasyon (SVC) avantajları:
1. Yüksek hızda cevap verme süresi milisaniyeler mertebesinde (max. 1/2 periyot,
ortalama 1/4)
2. Daha küçük hacimli kompanzasyon tesisi
3. Dengesiz yüklerde bile monofaze kademe kullanmadan tam kompanzasyon elde
edilmesi
4. Optimum çözüm
5. Yüksek verimli iĢletme
6. Yüksek emniyet (açma-kapama)
2
2. GENEL BĠLGĠLER
Elektriksel güç; Üretecin beslediği alıcının üzerinde birim zamanda harcanan enerjiye
ya da enerji dönüĢümüne denir. Etrafımızdaki makineler ve aygıtlar elektrik enerjisi ile
bir iĢ yapmaktadır. Yapılan bu iĢ, harcanan enerji ile orantılıdır. Buna elektriksel güç
denir.
Aktif (etkin) güç ile zahiri (reaktif) güç arasındaki açı; gerilimle akım arasındaki faz
açısı aynıdır. Faz farkı Cosφ ile ifade edilmektedir. ġekil 2.1 de motor güç akıĢ Ģeması
verilmektedir.
Cosφ = 1 (Aktif Güç Mevcut)
Cosφ = 0 (Reaktif Güç Mevcut)
ġekil 2.1. Motor güç akıĢı
Santralde üretilen bir enerji, aktif ve reaktif akım olarak en küçük iĢletmeye kadar birlikte akmakta, iĢ
yapmayan motorda magnetik alan doğurmaya yarayan reaktif akım, trafoda, havai hatta, tablo, Ģalter ve
kabloda gereksiz yere kayıplar vermektedir. Bu kayıplar yok edilirse, trafo daha fazla motoru
besleyebilecek bir kapasiteye sahip olur. Bununla beraber disjonktör (kesici) lüzumsuz yere
seçilmeyecek, kablo ise daha küçük kesitte seçilebilecek [1].
3
Genellikle enerji dağıtım Ģebekelerinde gereksiz yere taĢınan bu enerji, taĢınan aktif enerjinin %75%100‟ ü arasında tespit edilmektedir. Bu reaktif enerjinin santral yerine, motora en yakın senkron döner
makineler ya da kondansatör tesisleri tarafından temin edilmesiyle, santralden motora kadar bütün tesisler
reaktif akımın taĢınmasından ve yükünden arınmıĢ olur [1].
2.1.
Aktif Güç (P)
Gücün her an farklı değerler aldığı durumlar da iĢ gören, yararı olan gücün ortalama
değerine alternatif akım da ortalama değerine aktif (etkin) güç denir. Alternatif akımda
güç denildiği zaman istenen güç aktif güçtür. Birimi Watt‟ tır. P harfi ile gösterilir.
P = U.I.Cosφ
(2.1)
Aktif güç U gerilimi ile I.Cosφ akımının çarpımına eĢittir. I akımına ait iki vektör
göz önüne alınırsa bunlar;
Ia = I.Cosφ
(2.2)
Ib = I.Sinφ
(2.3)
Omik (saf direnç) devrelerde ise Cosφ=1‟ dir. Omik (saf direnç) devrelerde sadece
aktif güç mevcuttur.
P = U.I
2.2.
(2.4)
Reaktif Güç (Q)
Ortalama değeri sıfır olan güce reaktif güç denir. Ortalama sıfır olduğundan faydalı
bir iĢ göremez. Devreden, çeyrek periyot da enerji alır, ikinci çeyrek periyot da ise
aldığı gücü tekrar Ģebekeye geri verir.
1
2
ġekil 2.2. Alternatif gerilim sinyali
4
ġekil 2. 2 de alternatif gerilim sinyalinde;
1. Bölgede sistemden güç alınır.
2. Bölgede alınan güç sisteme geri verilir.
Kısaca U.ISinφ çarpımına reaktif güç denir.φ harfi ile gösterilir. Birimi Var „dır.
Var: Volt-amper-reaktif
Omik devrelerde φ=1 olduğundan Sinφ=0 „dır. Bu devrelerde reaktif güç sıfırdır.
Endüktif devrelerde φ=φ/2 olduğundan reaktif güç φ>0 „ dır.
Kapasitif devrelerde φ=φ/2 olduğundan reaktif güç φ<0 „ dır.
2.3.
Görünür Güç (S)
Aktif gücü dirençler çekmektedir. Reaktif gücüde endüktif ve kapasitif devreler
çekmektedir. Eğer bir devrede hem direnç hem de reaktanslar varsa bu devrede hem
aktif, hem de reaktif güç birlikte çekilir. Böyle devrelerde güç, akım ile gerilimin
çarpımına eĢittir. Bu güce de görünür (görünen) güç denir. Birimi VA „ dır.
S = U.I
(2.5)
S = Görünür güç (VA)
U = Gerilim (Volt)
I = Akım (Amper)
2.4.
Güç Üçgeni
Aktif, reaktif ve görünür güçler arasındaki geometrik bağıntıyı gösteren üçgene güç
üçgeni denir. Endüktif bir devrenin uçlarına bir gerilim uygulandığında devre,
geriliminden geri fazda bir akım çeker. ġekil 2.3 de endüktif devrede gerilim, akım
iliĢkisi ve güç üçgeni verilmiĢtir.
ġekil 2.4 de ise kapasitif devrede gerilim, akım iliĢkisi ve güç üçgeni verilmektedir.
P = U.I.Cosφ
(2.6)
Q=U.I.Sinφ
(2.7)
5
P = U.I.Cosφ
U
φ
φ
Q =U.I.Sinφ
S = U.I
I
ġekil 2.3. Endüktif devrede gerilim, akım iliĢkisi ve güç üçgeni
I
Q = U.I.Sinφ
U
P = U.I.Cosφ
ġekil 2.4. Kapasitif devrede gerilim, akım iliĢkisi ve güç üçgeni
2.5.
Güç Katsayısı
ġekil 2.5 de görüldüğü gibi akım üçgeni verilmektedir. Gerilimle (U), akım (I)
arasında kalan açının (zaman açısı) kosinüsüne güç faktörü (Cosφ) denir.
AKTĠF GÜÇ / GÖRÜNÜR GÜÇ = (W) / (VA) = Cosφ
Ia
U
Ir(φ)
I(s)
ġekil 2.5. Akım üçgenĠ
6
(2.8)
3. KOMPANZASYON
Kompanzasyon, sabit ya da değiĢken bir yükün reaktif gücünü kondansatörler
yardımı ile kontrol etmek için yapılan sistemler bütünüdür. Bu sistemlerde Ģebekeden
çekmiĢ olduğumuz fazla reaktif gücü kompanzasyon sistemleri ile ortadan kaldırmayı
amaçlamıĢtır.
Kompanzasyon normalde Ģebekeden çekmiĢ olduğumuz gerilim ile akım arasında
faz farkı yoktur. Fakat endüktif, kapasitif gibi yüklerin örneğin; motor, bobin, florasan
lamba gibi yüklerin oluĢturmuĢ olduğu etkiler neticesinde akım ile gerilim arasında
kaymalar meydana geliĢmektedir. Bu kaymalara faz kayması adı verilir. ĠĢte bu faz
kaymalarını ortadan kaldırmak ve sabit bir değere getirmek için yapılan iĢleme
kompanzasyon denir.
3.1.
Kompanzasyon Yöntemleri
Alternatif akımda reaktif güç kompanzasyonu önemlidir. Bu sistemde güç faktörünü
(Cosφ) düzeltmek için çeĢitli yöntemler vardır.
Güç ve güç katsayısı sabit olan yüklerde belirlenen kondansatör grubu yükte oluĢan
sorunu çözebilir. Reaktif güç sistemlerinde iki çeĢit kompanzasyon yöntemi vardır.
1. Dinamik kompanzasyon yöntemi,
2. Statik Var kompanzasyon yöntemi,
Dinamik kompanzasyon yöntemlerinde görülen sakıncalar aĢağıda verilmektedir:
1.
Döner makine kullanmak ve eylemsizlik momentinin bulunması,
2. Tepkime hızının büyük olmaması,
3. Üç fazda ayrı ayrı denetim imkanının olmaması,
Yukarıda verilmiĢ olan sakıncalardan dolayı dinamik kompanzasyon tercih
edilmemekte bu sistemin yerine statik var kompanzasyon tercih edilmektedir. Statik Var
kompanzasyonda tristörler ile bu sakıncalar ortadan kaldırılmıĢtır.
Tristör veya GTO gibi elemanların daha hızlı ve verimli çalıĢması için statik reaktif
güç kompanzasyonuna ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sistemlerde statik var kompanzasyon
dinamik kompanzasyona göre daha hızlı ve verimli çalıĢmasından dolayı reaktif güç
kompanzasyonlarında statik var kompanzasyon tercih edilmektedir.
7
3.2.
Statik Reaktif Güç Kompanzasyonu
Kondansatörler alternatif akımlı güç sistemlerinde reaktif güç üreterek Ģebekeden
çekmiĢ olduğumuz fazla reaktif gücü dengeleyerek kullanılmaktadır. Bu sistemler
önceleri bu dengeleme iĢlemini klasik kontaktörlü sistemlere bağlı kondansatörlerle
yapılmaktaydı. Fakat geliĢen teknoloji ile birlikte yarı iletken malzemelerin üretilmesi
ve geliĢtirilmesi ile reaktif gücün kontrolünde buna paralel olarak geliĢmelerde
yaĢanmıĢtır. GeliĢen bu yarı iletken malzemelerin kompanzasyon sistemlerinde
kullanılmasına statik var kompanzasyon denir.
3.2.1. Tristörlü Statik Var Kompanzasyon
Tristörlü statik var komapanzasyonlarının 4 çeĢit yöntemi vardır. Bu yöntemlerden
hangisini kullanacağımızı güç gereksinimine, fiyatına ve harmonik yapısının
uygunluğuna göre belirlemekteyiz.
Tristörlü statik var kompanzasyon yöntemleri aĢağıda verilmektedir:
1. Tristör kontrollü reaktör (TKR)
2.
Tristör anahtarlamalı kondansatör (TAK)
3. Tristör anahtarlamalı reaktör (TAR)
4. Sabit kondansatör-Tristör kontrollü reaktör (SK-TKR)
Yukarıda verilmiĢ olan tristörlü statik var sistemlerinden hangisini kullanacağımızı
kompanzasyon edilecek sistem belirleyecektir.
8
3.2.1.1.
Tristör Kontrollü Reaktör Modeli (TKR)
ġekil 3.6. Tristör Kontrollü Reaktör (TKR)
ġekil 3.6 da tristör kontrollü reaktör modelin eĢdeğer devresi ve tetikleme açısı
verilmektedir. Tristör kontrollü reaktör akım kıyıcı devresi olarak da bilinmektedir. Bir
fazlı ve üç fazlı akım kıyıcı devresi olarak iki kısımdan oluĢmaktadır. Ttristör kontrollü
reaktör devresi Ģekilde de görüldüğü gibi birbirine paralel bağlı tristörlerden meydana
gelmektedir. Bu sistemde tristöre bir darbe sinyali uygulandığında tristör iletime geçer
ve devreden IL akımı akar.
Kaynağın V=Vmsin(wt) Ģeklinde bir gerilim uygulanırsa reaktör uçlarındaki gerilim;
V1=L.di/dt
(3.1)
Tristör iletimde olduğu sürece V1=V olur.
Devreden geçen akım tetikleme açısı için;
I=(Vm/wL)(cosα-coswt)
(3.2)
AC kıyıcının 0<α<90 için akım kontrolü yoktur. Bu aralıkta yapılan bütün
tetiklemeler yük akımı gerilimi 90 Derece geriden takip eder.
Bu durumda yük akımının etkin değeri;
IL=V/(wL)
9
(3.3)
Akım kontrolü ancak 90<α<180 aralığında yapılır. Yani iletim açısının kontrolü
sinüzoidal akımların oluĢması ile sonuçlanır. Yani tristör kontrollü reaktör harmonik
üretir.
AteĢleme açısının artması akım dalga Ģeklini sinüsten uzaklaĢtırır. Endüktansın etkin
değeri formül (3.4) te verilmektedir.
Le=v/(w.IL.1)
(3.4)
IL1(α)=(2π-2α-Sin2α).V/(πwL)
(3.5)
Sonuç olarak:
Tristör kontrollü reaktör endüktif karaktere sahip bir sistemdir. Bu sisteme sabit bir
kapasite bağlandığı zaman tetikleme açısına bağlı olarak endüktif veya kapasitif
karakterli bir sisteme dönüĢtürülebilir. ġekil 3.7 de tristör kontrollü reaktör ve sabit
kapasite bağlı sistem verilmektedir.
ġekil 3.7. Tristör Kontrollü Reaktör ve Sabit Kapasite
10
ġekil 3.8. -6 Darbeli Tristör Kontrollü Reaktör (TKR)
Yukarıda Ģekil 3.8 de 6 darbeli tristör kontrollü reaktör (TKR) yapısı verilmektedir.
AĢağıda ise Ģekil 3.9 da 12 darbeli tristör kontrollü reaktörün yapısı verilmektedir.
ġekil 3.9. – 12 Darbeli Tristör Kontrollü Reaktör (TKR)
11
3.2.1.2.
Tristör Anahtarlamalı Kondansatör Modeli (TAK)
Tristör anahtarlamalı kondansatörün, tristör kontrollü reaktörden farkı endüktans
akımından kaynaklanan değiĢimlere göre sürekli ayarlanmasına gerek duyulmamasıdır.
Tristörler, kondansatörü devreye alan ya da devreden çıkaran bir anahtarlama görevi
üstlenmiĢtir. Kondansatörleri besleyen çift yönlü tristörlerin kapı akımı kesildiğinde
tristörler devre dıĢı kalır.
Kondansatörler üzerinden akan akım ile gerilim arasında 90 derece faz farkından
dolayı akım sıfır geçiĢ noktasından geçerken gerilim en üst tepe değerinde olur.
Tristörlerin tetiklemesi kesildiği anda pozitif gerilim ve negatif gerilim değerleri ile
dolu olan kondansatörü devreye sokarken baĢlangıçta akması gereken kapı akımına
engel olabilmek için Ģebeke geriliminin kondansatörlerin gerilimlerine eĢit olduğu
alternatif akım geriliminin tepe noktasında tristörler tetiklenir. ġekil 3.10 da basit bir tak
devresi yapısı gösterilmektedir.
ġekil 3.10. Tristör Anahtarlamalı Kondansatör (TAK)
12
ġekil 3.11. Bir Fazlı Tristör Anahtarlamalı Kompanzasyon (TAK) Yapısı
ġekil 3.11 de bir fazlı tristör anahtarlamalı kompanzasyon yapısı verilmektedir. TAK
iki tane ters bağlı tristör ve bunlara bağlı kondansatörlerin oluĢturduğu yapıdan
oluĢmaktadır. Yükten çekilen güç katsayısına bağlı olarak bizim istediğimiz güç
katsayısına göre kondansatörü devreye alıp devreden çıkartmaktır. ġekil 3.11 deki L hat
empedansını temsil etmektedir.
ġekil 3.12. ġebeke gerilimi, kapasite gerilimi, kapasite akımı
13
ġekil 3.12 de Ģebeke gerilimi, kapasite gerilimi ve kapasite akımı gösterilmektedir.
ġekilde de görüldüğü gibi Ģebeke gerilimi ile kondansatör üzerindeki gerilim ve
akımdaki farklılıklar görülmektedir. Bu farklılıklar kapasitenin tam alternans bitiminde
anahtarlanır. Paralel bağlı tristörleri tetikleyip kondansatörleri devreye alarak istenilen
reaktif gücü üretir.
ġekil 3.13. Paralel Bağlı TAK Yapıları ve Kontrolör
ġekil 3.13 de paralel bağlı TAK yapısı ve kontrolör devresi verilmektedir. ġebekeden
çekilecek olan reaktif güce paralel olarak, devrede birbirine paralel bağlı kondansatörler
ve bu kondansatörleri devreye alıp, devreden çıkartmak için birbirine ters bağlı iki
tristör kullanılmaktadır. Bu tristörler kontrolör (sayaç) dediğimiz sistemde bize hangi
kondansatörleri devreye alıp yada hangi kondansatörleri devreden çıkaracağımızı
göstermektedir. Bu kontrolörün çalıĢması ise yükümüzde oluĢan endüktif veya kapasitif
olarak oluĢan yüklerin durumuna göre tristörlerin gateine bir enerji vererek tetikler ve
kapasiteleri devreye alır veya devreden çıkartır. Bizim tasarladığımız sistemin bu
sistemden farkı kontrolör devresini kendimiz tasarlamaktayız.
14
ġekil 3.14. TAK Yapısının V-I Karakteristiği
ġekil 3.14 de TAK yapısının V-I karakteristiği verilmiĢtir. Bu yük durumuna karĢı
gelen Y1 ve Y2 eğrileri verilmiĢtir. Bu iki eğriye bakarak TAK kontrol sisteminin
basamaklı ve süreksiz olduğu söylenebilir. Eğer V gerilimi Vrefµ∆V/2 bant aralığında
kalıyor ise TAK sayısında bir değiĢme yapılmaz, ancak bu bant aĢılırsa yeni bir
kapasitör devreye girerek V gerilimi kontrol altına alınır. Eğer V bara gerilimi değeri
yüksek ise yüksek maliyet olacağından paralel olarak bağlanan kapasite sayısı azaltılır.
ġekil 3.14 de görüldüğü gibi sistem TKR olmadığından, sistem kapasitif bölgede
çalıĢmaktadır.
ġekil 3.14 de görüldüğü gibi TAK sistemi A noktasında çalıĢırken Y1 ile gösterilen
yük durumu için C1 kapasitörü devrede bulunmaktadır. MüĢteride yük değiĢimi gibi
ani bir değiĢim olursa ve sistem karakteristik eğrisi Y 2 „ ye kadar ise, bara
gerilimi düĢer ve sistemin yeni çalıĢma noktası B noktası olur. B noktasına
ulaĢmak için C 2 kapasitörü (tristör kullanarak) devreye alınmalıdır. B noktası
istenilen bant aralığında olmadığı için C 3 kapasitörü de devreye alınarak D
noktasında çalıĢmaya baĢlar. Bu nokta gerilim toleransı içinde kalmaktadır.
Yeni yük değiĢimi oluncaya kadar TAK yapısı üç kapasitörü de devre de
tutarak çalıĢmaya devam eder [1].
15
Tristör Anahtarlamalı Reaktör Modeli (TAR)
3.2.1.3.
TAR yapısında kapasitelerin yerini reaktörler almaktadır. TAR yapısı sadece
alternans baĢlarında tetiklenir ve bu Ģekilde harmonikler ortadan kalkar.
ġekil 3.15. - 3 Fazlı TAR Yapısının Bir Kutuplu Gösterimi
ġekil 3.15 de kapasitelerin yerini reaktörlerin almasının yanında reaktör elemanları
alternatif akım pozitif ve negatif tepe değerlerinde devreye alınır veya devreden
çıkartılır. Bu Ģekilde reaktif güç kompanzasyonu yapılmıĢ olur. Bu kompanzasyon
türünün en büyük dez avantajı reaktörlerde meydana gelen kayıpların aĢırı yüksek
olmasıdır.
3.3.
AĢırı Kompanzayon Zararları
ġebekeden çekmiĢ olduğumuz reaktif güç her ne kadar faydalı olmasa da bundan
tamamen vazgeçilemez. Çünkü elektromanyetik prensibine göre çalıĢan iĢletmelerde
(generatör, bobin, transformatör, motor gibi) yükleri çalıĢtırmak için gerekli olan
manyetik alan reaktif akım tarafından meydana getirilir.
16
Endüksiyon prensibine göre çalıĢan cihazlar veya makineler manyetik alanın
oluĢması için bir mıknatıslanma akımı çekerler ve bu mıknatıslanma akımı reaktif akım
olmaktadır. Bunun için faydalı reaktif güce ihtiyaç vardır. Bundan dolayı bütün
alternatif akım tesislerinde aktif gücün yanında reaktif güce de ihtiyaç vardır. Eğer aĢırı
kompanzasyon yaparsak fazla manyetik alan oluĢturacağından reaktif akımımızı yok
eder ve iĢletme araçlarının çalıĢma verimliliğini azaltır.
3.4.
Reaktif Güç Gereksinimi
Güç faktörünün düzeltilmesinde öncelikli olarak yük karakteristiğimizi tam olarak
belirlenmesi, belirlenen bu yük karakteristiğinden bakılarak sistemimizin en çok
zorlandığı yükteki güç faktörünün bilinmesi gerekmektedir. Genellikle dağıtım
panolarındaki cos metrelerden okunan bilgileri içermektedir. Türkiye de herhangi bir
puant yükteki sabit bir güç faktörü yoktur. Ve her müĢteri grubu farklı farklı güç faktörü
değerleri kullanmaktadır.
3.5.
Reaktif Güç Çeken Makineler ve Cihazlar
Statik veya manyetik alanla çalıĢan elektrikli cihazlar veya makineler baradan aktif
gücün yanında reaktif güç de çekerler. AĢağıda bu tip önemli cihazlar veya makineler
Ģunlardır:
a. Asenkron motorlar
b. Transformatörler
c. Senkron motorlar
d. Kaynak makineleri
e. Bobinler
f. Endüksiyon fırınları ve ark fırınları
g. Florasan lamba balansları
Biz yapmıĢ olduğumuz projede (güç kompanzasyonu) reaktif güç çeken makine
olarak florasan lamba balanslarını kullandık. Ve bunları kompanze ederek Ģebekeden
çekmiĢ olduğumuz fazla reaktif gücü kondansatörler yardımı ile en aza indirdik.
17
3.6.
Reaktif Güç Üreten Araçlar
Tesislerde kullanılan fazla reaktif güç ihtiyacını karĢılayabilmek için iki farklı
yöntem kullanılmaktadır:
a. Dinamik faz kaydırıcılar
b. Statik faz kaydırıcılar, kondansatörler
Bu yöntemlerden daha çok kondansatörler yardımı ile reaktif güç üretilir. Çünkü
kondansatörlerin kayıpları çok düĢük ve bakımı maliyeti çok azdır. Bütün tüketiciler
hemen hemen bu yöntemi tercih etmektedirler. Bizde yapmıĢ olduğumuz projede
kondansatörler yardımı ile reaktif güç üreterek reaktif güç ihtiyacını karĢıladık.
3.7.
Güç Faktörünün Doğurduğu Sonuçlar
Tüketici sistemlerinin güç faktörü belli limitlerin altında kaldığı sürece sistemin
ortalama güç faktörü de düĢük olur. DüĢük güç faktörünün tesise ve tüketiciye etkileri
Ģu Ģekilde özetlenebilir.
3.7.1. Üretici Yönünden
Kurulacak tesiste;
Generatör ve transformatörlerin daha büyük güçte seçilmesine,
Ġletkenlerin daha kalın kesitte olmasına, cihazlarının daha büyük ve hassas
olmasına neden olur.
Kurulu tesiste;
Üretim, dağıtım ve iletim de, kapasite ve verimin düĢmesine,
Gerilim regülasyonu ve iĢletmeciliğin zorlaĢmasına,
Ġletkenlerde kayıpların ve gerilimin düĢümünün artmasına neden olur.
Sonuç: Üretim maliyeti artar.
18
3.7.2. Tüketici Yönünden
Kurulacak tesiste;
Ġletkenlerin daha kalın kesitli seçilmesine,
Alıcı transformatörlerin, kumanda, koruma ve kontrol donanımının daha büyük
olmasına neden olur.
Kurulu tesiste;
Transformatör (varsa), o tesisatın kapasite ve veriminin düĢmesine, Ģebekeden daha
çok enerji çekilmesine,
Kayıpların ve gerilim düĢümünün artmasına neden olur.
Sonuç: Görülen hizmet ve üretilen ürünün maliyeti artar.
Bunların yanında gereksiz yatırımlar yapılmasından dolayı milli ekonomiye zarar
verilmiĢ olur.
19
4. KOMPANZASYON YÖNTEMLERĠNĠN KARġILAġTIRILIMASI
Reaktif güç kompanzasyonunda, Türkiye‟ de en sık kontaktörlü yalın kondansatör
bankaları kullanılmaktadır.
ġekil 4.16. Klasik Kontaktörlü Kompanzayon Yöntemi
ġekil 4.16 da gösterilen kontaktörlü kompanzasyon yöntemi Türkiye de en sık
kullanılan yöntemdir. Bu yöntemin tercih edilmesinin en önemli sebebi ekonomik oluĢu
ve kolay bir çözüm sunmasıdır. Bu yöntemde Ģebekeye bağlı yüklerin reaktif güç
ihtiyacına göre sistematik olarak kondansatör kademelerinin bir reaktif güç kontrol
rölesi yardımı ile kontaktörlerin devreye alınıp devreden çıkarılmasına denir. Bu
yöntemin ekonomik ve kolay anlaĢılır olmasının yanı sıra çeĢitli sakıncaları da vardır.
Kontaktörler Ģebeke gerilimi ve kondansatör üzerindeki gerilimleri dikkate almadan
kontaklarını açıp ya da kapattıklarından dolayı ani ve hızlı gerilim yükselmeleri veya
alçalmaları esnasında kondansatörler üzerinde aĢırı geçiĢ akımları oluĢmaktadır.
Kondansatörlerin enerjilendirilmesi ile ilk tepe gerilim değeri, nominal gerilimin
RMS değerine ulaĢtığında kondansatörler üzerinde nominal akımın yüz katına kadar
çıkabilen bir aĢırı akım oluĢabilir. Bu aĢırı akımın oluĢması Ģebekeden beslenen CNC,
PLC ve motor gibi cihazlarımızın yanlıĢ çalıĢmasına, bozulmasına neden olur. Ayrıca
kontaktörlerin aĢırı ısınarak yapıĢması sıkça karĢılaĢılan diğer önemli bir mekanik
sorundur.
20
ġekil 4.17. Kontaktörlü ve Filtreli Kondansatör Yardımı ile Kompanzasyon
ġekil 4.17 de kontaktörlü ve filtreli kondansatörler ile kompanzasyon yönteminin
devresi verilmektedir. ġekil de görüldüğü gibi klasik kontaktörlü kompanzasyon
yönteminden farkı kontaktörler ile kondansatör arasına seri olarak bağlanan anti
harmonik filtresi vardır. Bu filtrenin kullanılmasının amacı rezonans riskini azaltmak ve
anahtarlama esnasında oluĢan geçici aĢırı akım ve gerilim bileĢenlerini sınırlamaktır.
Fakat bu bileĢenler tamamen ortadan kalkmamaktadır. Bundan dolayı klasik kontaktörlü
kompanzasyon yönteminde olduğu gibi bu yöntemde de kontaktörlerin aĢırı ısınma ve
yapıĢmalarına rastlanmaktadır.
Bu sistemde kontaktörler ile sürülen kondansatör kademelerinin değiĢmesi zordur.
Bundan dolayı sistemin ihtiyaç duyduğu reaktif gücü karĢılamakta gecikmektedir. Ve
bu gecikmeden dolayı tristör anahtarlamalı kondansatörlerin kullanımı zorunlu hale
gelmiĢtir.
21
ġekil 4.18. Tristör anahtarlamalı kondansatör Yardımı ile Kompzansyon
ġekil 4.18 de tristör anahtarlamalı kompanzasyon yönteminin devresi verilmiĢtir. Bu
sistemde kondansaröe gerilimi ve Ģebeke gerilimlerinin sıfır geçiĢ noktasında kondansatörü devreye alarak veya akımın sıfır geçiĢ noktasında devreden çıkararak çalıĢır.
Bunlara bağlı olarak kondansatör ile tristörler arasına seri bağlanan rezonans
harmonikleri ortadan kaldırmayı amaçlamıĢtır. AĢırı akım ve gerilimin oluĢması
kondansatörlerin hangi aralıklarda hangi anda ateĢleneceği zamana bağlıdır. AĢağıda
verilen herhangi bir zaman aralığında kondansatörler üzerinden geçen akımın değerini
bulabiliriz.
α
α
α
sin(wrt) (4.1)
Burada Xc ve XL kondansatör ve reaktörün reaktansını, Vm kaynağın max. Anlık
gerilim değerini, α kondansatörün bağlı olduğu baradaki gerilimin faz açısını, wr
sistemin rezonans frekansını, Vco t=0 anında kondansatör gerilimini belirtmektedir. (Bu
denklemde sistemin eĢ değer direnci ihmal edilmiĢtir.)
Tristör anahtarlamalı kondansatör sisteminin avantajları aĢağıda verilmiĢtir:
1. Akımın sıfır geçiĢ anında kondansatörlerin devreden çıkarılması ile oluĢan akım
kesmelerinden kaynaklı endüktif yükler üzerinde oluĢan yan etkileri ortadan
kaldırır.
22
2. Gerilimin sıfır geçiĢ anında devreye giren kondansatör gruplarının anahtar
uçlarındaki dalgalanmaları engellemiĢ olup Ģebekeden beslenen elektronik
cihazları parazitlerden uzak tutar.
3. Akımın ve gerilimin sıfır geçiĢ anında devreye alıp ve devreden çıkarılması
tristörler sayesinde çok hızlı bir Ģekilde olur.
4. Tristör anahtarlamalı güç kompanzasyon yöntemi sık ve kısa periyotlarla reaktif
güç ihtiyacı olan (vinç, asansör, kaynak makinesi ve bunlar gibi) endüktif
yüklerin reaktif güç gereksinimini karĢılayan tek yöntemdir.
5. Klasik kontaktörlü kompanzasyon sistemlerinde oluĢan dalgalanmalar ve
mekanik kısımlarda oluĢan kayıplar bu yöntemde oluĢmaz, daha sağlıklı ve daha
uzun ömürlü bir sisteme sahip olmuĢ oluruz.
Çizelge 1 de kontaktör anahtarlamalı kompanzasyon ile tristör anahtarlamalı kompanzasyon sistemlerinin özellikleri karĢılaĢtırılmaktadır.
Çizelge 1. Kompanzasyon Sistemlerinin KarĢılaĢtırılması
Özellikler
Kontaktör
Tristör
Anahtarlamalı
Anahtarlamalı
Anahtarlama
Kontrolsüz
Sıfır Gerilimde
metodu
Anahtarlama
Anahtarlama
Anahtarlama
Çok yüksek
Ġhmal edilebilir
Elektromekanik.
Yarı iletken.
Çok aĢınma ve bozulma.
AĢınma ve bozulma yok.
Kısa ömürlü
Uzun ömürlü
Çok ağır (dakikalar
Çok hızlı (milisaniyeler
seviyesinde)
seviyesinde)
Bakım Maliyetleri
Çok yüksek
Ġhmal edilebilir
Açma/ Kapama
Sınırlı
Sınırsız
Dalgalanmaları
Anahtar Tipi
Yanıt Süresi
Sayısı
23
5. PROJEDE GERÇEKLEġTĠRĠLEN UYGULAMALAR
ġekil 5.19. Sistemin Kompanzasyon Devre ġeması
ġekil 5.19 da matlab/simulink de tasarlamıĢ olduğumuz kompanzasyon devre Ģeması
görülmektedir. TasarlamıĢ olduğumuz sistemde 400 W ve 1000 W güç değerlerinde
projektör balanslar kullanılmaktadır. Kullandığımız bu balansların omik yük ve endüktif
yük değerleri Ģekil üzerinde gösterilmiĢtir. Amacımız bu yükleri kompanze etmektir. Bu
iĢlemi tristörlerle kondansatörleri sürerek gerçekleĢtirdik.
TasarlamıĢ olduğumuz devrede kullanmıĢ olduğumuz yüklerin etiket değerlerine
göre kullanılacak kondansatör değerlerini hesapladık. Sistemde kullandığımız tristörler
yardımı ile hesapladığımız kondansatörlerin hangisinin devreye girip hangisinin
devreden çıkacağını belirledik. KullanmıĢ olduğumuz bu tristörleri tetiklemek için DAQ
kart dediğimiz (dijital analog dönüĢtürücü) haberleĢme cihazını kullandık. HaberleĢme
cihazına da akım ve gerilimin sıfır geçiĢ anındaki değerlerini yakalayarak tristörleri
tetiklemek için kullandık. Akım ve gerilimin anlık değerlerini de akım sensörü ve
gerilim sensörü kullanarak elde ettik.
24
ġekil5.20. Kompanzasyonsuz cosⱷ:0.45
ġekil 5.20 de matlab/sımulink de oluĢturmuĢ olduğumuz kompanzasyonsuz devremizin cosφ: 0.45 de dalga Ģekli verilmektedir.
ġekil 5.21. Kompanzasyonsuz cosφ:0.7
ġekil 5.21 de matlab/simulink de oluĢturmuĢ olduğumuz kompanzasyonsuz devremizin cosⱷ: 0.7 de dalga Ģekli verilmektedir.
25
ġekil 5.22. Kompanzasyonsuz cosⱷ:0.99
ġekil 5.22 de matlab/simulink de oluĢturmuĢ olduğumuz kompanzasyonsuz devremizin cosⱷ: 0.7 de dalga Ģekli verilmektedir.
ġekil 5.23. Sistemdeki Akım ve Gerilim Devre ġeması
ġekil 5.23 de Ģebekeden okumuĢ olduğumuz akım ve gerilim değerlerini çarparak
görünür gücü elde ettik. Görünür gücü, güç faktörü ile çarparak reel ve imajinel olarak
iki kısma ayırdık. Display 1 de reel kısım olan aktif gücü gözlemledik, display de ise
imajinel kısım olan reaktif gücü gözlemledik. Bu iĢlemi gerçekleĢtirdikten sonra matlab
/simulink ortamında gözlemledik.
26
ġekil 5.24. Kondansatörlerin Tristörler Yardımı ile Tetikleme Devresi
ġekil 5.24 de bitirme projemiz olan güç kompanzasyonu devresinde gerekli reaktif
güç ihtiyacını karĢılayacak olan kondansatörleri devreye alma ya da devreden çıkartma
iĢlemini yapacak olan yarı iletken devre elemanı olarak tristörleri kullanmaktayız.
Tristörler bilindiği üzere üç bacaklı bir devre elemanıdır. Bu devre elemanının gate
bacağına bir tetikleme iĢareti göndererek, gerekli olan kondansatör ihtiyacımızı devreye
alarak Ģebekeden çekmiĢ olduğumuz reaktif güç ihtiyacını kondansatörler yardımı ile
karĢılamaktayız. Tristörleri tetiklemek için ise dijital analog kartı kullanmaktayız.
27
Çizelge 2 de bitirme projemizde kullanmıĢ olduğumuz malzemeler ve bu
malzemelerin teknik özellikleri verilmektedir.
Çizelge 2. Projede Kullanılan Malzemeler ve Teknik Özellikler
MALZEME ADI
TEKNĠK ÖZELLĠKLER
1. Kompanzasyon panosu
40*60*20 galvaniz taban saclı pano
2. Kondansatör (1 adet)
Silindir monofaz 1 KVAR, 250V
3. Kondansatör (3 adet)
Silindir monofaz 0,5 KVAR, 250V
4. Kondansatör (1 adet)
Silindir monofaz 0,25 KVAR, 250V
5. Tristör (10 adet)
400-800V, 4A RMS, IGT 5 mA
6. Sigorta (1 adet)
C 25A
7. Soğutucu (1 adet)
20*10*5 alüminyum
8. Gerilim Trafosu (1 adet)
220/6 V
9. Yalıtım Trafosu (1 adet)
1-1.5 dönüĢtürücü 15/9 V
10. Opamp (2 adet)
741 CN
11. Akım Trafosu (1 adet)
20/5 V
12. Adaptör (2 adet)
100-240V, 50-60 Hz, output 12V, 1A
13. TaĢ Direnç (5 adet)
11W, 5 OHM, 1J
14. DAQ Kart (1 adet)
8 input, 14 output, 5V, 200 Ma
15. Kablo
1,5 mm 2,5 mm kesit
16. Projektör (1 adet)
400W, 4.2A, 240V, 50-60Hz, cosⱷ:0.44
17. Projektör (1 adet)
1000W, 10.2A, 240V,50-60Hz, cosφ:0.45
28
ġekil 5.25. Kompanzasyon Tetikleme Devresi
ġekil 5.25 de kompanzasyon panomuzun kondansatör tetikleme devresini gerçekleĢtirdik. Bu gerçekleĢtirme iĢini yaparken ilk olarak tristörleri soğutucu üzerine vidalar
ile monte ettik. Daha sonra daq kart ve kondansatörlerimizi pano üzerine monte ettik.
Tristörleri tetiklemek için gerekli olan daq kart haberleĢme kablo bağlantılarını yaptık.
Kondansatör: Projede kullanmıĢ olduğumuz 5 adet kondansatör bulunmaktadır.
Bunlar 1 KVAR (1 adet), 0.5 KVAR (3 adet), 0.25 KVAR (1 adet) olmak üzere 250 V,
silindir monofazdan oluĢmaktadır.
Tristör: TĠC 206 D tipi 10 adet tristör devremizde kullandık.
Soğutucu: 20*10*5 ebatlarında alüminyumdan yapılmıĢ sac soğutucu devremizde
kullandık.
DAQ Kart: Bu kart trafodan alınan akım ve gerilim değerlerinin analog giriĢlerini
bilgisayar ortamına aktaran ve bu sinyalleri kullanarak çeĢitli hesaplamaları
gerçekleĢtirmede kullanılmaktadır.
29
ġekil 5.26. Kompanzasyon Tetikleme Devresi 2
ġekil 5.26 da kondansatörlerin faz-nötr bağlantıları yapıldı ve ayrıca tristörlerin MT1
ve MT2 bacaklarına ait kablo bağlantılarını gerçekleĢtirdik. Ayrıca panomuza 220/6 V
olan gerilim trafosu ve siemens C tipi 25 A sigorta yerleĢtirdik.
30
ġekil 5.27. Devremizin Son Hali
ġekil 5.27 de sigortadan aldığımız 220 V tu baskı devre plaket üzerindeki
konektörün giriĢine bağladık. ÇıkıĢını ise yalıtım trafosunun 15 V luk primer giriĢine
bağladık. 15 V luk yalıtım trafosunun sekonder ucunu ikinci konektörün çıkıĢına
bağladık. Ġkinci konektörün giriĢini ise yükler üzerinden akacak olan faza bağladık.
15/9 V luk yalıtım trafosunun 9 V luk çıkıĢının primerini opampın 3 numaralı bacağına
bağladık. Opampımızın 2 ve 6 nolu bacaklarını kısa devre yapıp çıkıĢını daq kartımızın
analog 5 portuna bağladık. Diğer 220/6 V luk gerilim trafosunu 6 V luk çıkıĢı olan
primer bacağını ikinci opampımızın 3 numaralı bacağı ile birleĢtirdik. Ve 6 numaralı
çıkıĢımız daq kartın analog 2 portuna bağladık. Ayrıca plaket üzerinde 11W‟lık, 5 ohm,
1J‟lik birbirine paralel 5 adet taĢ direncimiz bulunmaktadır. Bu taĢ dirençlerin üzerinden
akacak olan akımı daq kart üzerinden PC de gözlemlicez. Opamlarımızın besleme
gerilimi olan +12 V, -12 V gerilimleri iki adet DC adaptör ile gerçekleĢtirdik. Bu
adaptörlerin + ve – kablolarını birleĢtirerek bir ucunu +12, diğer ucunu -12 olarak
bağlamıĢ olduğumuz + ve - uçları nötr olarak kullandık. 15/9 V luk gerilim trafosu ve
220/6 V luk gerilim trafosunun 6 ve 9 V luk çıkıĢlarının sekonder uçlarını bağlamıĢ
olduğumuz adaptörün nötürü ile birleĢtirdik.
31
6.
SONUÇ
YapmıĢ olduğumuz güç kompanzasyonu projesi, hem kiĢisel geliĢimimize hem de
grup çalıĢması açısından çok yararlı olmuĢtur. Proje de gerçekleĢtirdiğimiz devreler,
tasarımlar, sunumlar ve yapmıĢ olduğumuz montajlar el alıĢkanlığının yanı sıra bilgi
birikimi sağlamıĢtır.
YapmıĢ olduğumuz proje iĢletme sistemlerinin Ģebekeden çekmiĢ olduğu reaktif
gücün
kondansatörler
yardımı
ile
nasıl
karĢılandığını
anlamak
ve
bunun
gerçekleĢmemesi halinde yani kompanzasyon edilmediği takdirde elektrik dağıtım
Ģirketinin iĢletmeye çok büyük para cezaları ile karĢı karĢıya kaldığını kompanzasyonun
bu nedenle ne kadar önemli olduğunu anladık.
Bu projenin diğer projelere göre ne gibi farklılıkları, üstünlükleri ve faydaları
olduğunu anlamıĢ bulunmaktayız. Bu farklılıklar ve üstünlükleri yazmıĢ olduğumuz
bitirme projesi kapsamındaki bitirme tezinde anlatmıĢ bulunmaktayız.
32
KAYNAKLAR
[1] F. Bilki, “PLC KONTROLLÜ REAKTĠF GÜÇ KOMPANZASYON,” Yüksek
Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye, Ocak
2008.
33
EKLER
EK-1 ÇalıĢmalar
Çizelge 3 de projede ele alınan çalıĢmalara yer verilmiĢtir.
Çizelge 3. Projede yapılan çalıĢmalar
ĠġĠN ADI
NO
1
2
3
4
5
6
7
8
YĠĞĠT ÖZDEMĠR
YAVUZ KÜÇÜKOĞLU
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Tasarım
Senaryonun oluĢturulması
Malzeme tespiti ve alınması
Proje çizimi
Baskı devre hazırlanması
Tez yazılması
Devre montajı
Yazılımın hazırlanması
EK-2 ÇalıĢma Takvimi
Çizelge 4 de projede yapılan çalıĢmaların haftalık olarak listesi verilmektedir.
Çizelge 4. ÇalıĢma takvimi
TARĠH
18.02.2013
25.02.2013
04.03.2013
11.03.2013
18.03.2013
25.03.2013
01.04.2013
08.04.2013
15.04.2013
22.04.2013
29.04.2013
06.05.2013
13.05.2013
20.05.2013
PROJE ÇALIġMALARI
Tasarım
Senaryonun hazırlanması
Sistemin blok diyagramının hazırlanması
Gerekli malzemelerin tespiti
Gerekli malzeme fiyatlandırması ve temini
Projenin çizilmesi
Projenin çizilmesi ve tasarımı
Baskı devre Ģemasının çizilmesi
Tez yazılması
Tez yazılması
Devrenin gerçekleĢtirilmesi
Devrenin gerçekleĢtirilmesi
Tez yazımının devamı ve montaj yapılması
Yazılımın hazırlanması ve bitirme kitapcığının hazırlanması
34
EK-3 Standartlar Ve Kısıtlar Formu
1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.
Güç komponzasyonu projemiz, Ģu hali hazırda kullanılan klasik kumanda
sistemlerine göre daha avantajlı ve daha uzun ömürlü bir kullanma imkanı
sağlamıĢtır. YapmıĢ olduğumuz proje daha da geliĢtirilebilir.
2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?
Projemizde herhangi bir mühendislik problemini kendimiz formüle edip
çözmedik.
3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?
Güç sistemleri giriĢ ve enerji dönüĢümü derslerinde öğrenmiĢ olduğumuz
problem çözme tekniklerini kendi yapmıĢ olduğumuz projede de kullandık.
Alçak Gerilim dersinde güç kompanzasyonu ile ilgili problem çözme
tekniklerinden faydalandık.
4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?
TSE ve MÜDEK’ in belirlemiĢ olduğu standartlara göre projemizi
gerçekleĢtirdik.
5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?
a) Ekonomi:
Proje üretilebilirlik açısından teknik olarak , fiziki olarak , ekonomiklik
açısından uygun projedir.Projemizin teknik ve fiyat beklentileri karĢılandıktan
sonra üretim koĢullarına uygun olup olmadığı incelenirse üretilebilirliği onay
alınabilir.
b) Çevre sorunları:
TasarlamıĢ olduğumuz projemizin çevreye herhangi bir yan etkisi
bulunmamaktadır. Ancak çevre Ģartlarına göre çalıĢan kısımları bulunmaktadır.
35
c) Sürdürülebilirlik:
Sürdürebilirlik için ekonomik çevresel ve toplumsal hedefler baz alınmalı.
Sürdürebilirlik ekonomik alanda fayda yaratmıyor ancak tasarlanan proje toplum
için sürdürebilirlik açıdan daha rahat yaĢama imkanı ve kolaylıklar sunuyor.
Topluma bu proje ile ekonomik fayda da sağlıyor.
d) Üretilebilirlik:
Proje üretilebilirlik açısından teknik olarak , fiziki olarak , ekonomiklik
açısından uygun projedir.Projemizin teknik ve fiyat beklentileri karĢılandıktan
sonra üretim koĢullarına uygun olup olmadığı incelenirse üretilebilirliği onay
alınabilir.
e) Etik:
Projede herhangi bir etik sorun bulunmamaktadır.
f) Sağlık:
Tasarladığımız projenin insan sağlığına herhangi bir olumsuz yönü
bulunmamaktadır
g) Güvenlik:
Güvenlik açısından son derece en iyi Ģartlarda imkan sunan sistemimiz
insanların güvenliği için önemle dikkat edilmiĢtir.
h) Sosyal ve politik sorunlar:
Sosyal ve politik bir sorun yoktur. Sistemimiz kendi kaynaklarımızla
tasarlanmıĢtır.
Projenin Adı
Projedeki
adları
GÜÇ KOMPANZASYON
Öğrencilerin YĠĞĠT ÖZDEMĠR, YAVUZ KÜÇÜKOĞLU
Tarih ve Ġmzalar
36
ÖZGEÇMĠġ
YĠĞĠT ÖZDEMĠR
Yiğit ÖZDEMĠR, Özcan ÖZDEMĠR ve Ayten ÖZDEMĠR‟ den doğma 3 erkek
kardeĢten en küçüğü olarak 7 Eylül 1985 yılında Düzce‟ de dünyaya geldi. Eğitimine
Düzce IĢık Ġ.Ö.O da, ortaokulu Mersin Erdemli Sultan Akın Ġ.Ö.O okudu. Lise eğitimini
Erdemli Teknik Lisesi Elektrik Bölümünden 2004 yılında baĢarı ile tamamladı. 2005
yılında Konya Ereğli M.Y.O Elektrik Bölümüne baĢlayarak, 2007 yılında mezun oldu.
2010 yılında Dikey GeçiĢ Sınavı (DGS) ile Karadeniz Teknik Üniversitesi ElektrikElektronik Mühendisliği Bölümünde devam etmektedir.
YAVUZ KÜÇÜKOĞLU
Yavuz KÜÇÜKOĞLU 1987 yılında BURSA‟ da doğdu. Ġlköğrenim ve orta
öğrenimini Dr. Ayten Bozkaya Ġ.Ö.O, lise eğitimini Bursa Cumhuriyet Lisesinde
tamamladı. 2005 yılında Ankara Üniversitesi Çankırı M.Y.O Endüstriyel Elektronik
bölümünde okudu. Dikey GeçiĢ Sınavı (DGS) ile Kocaeli Üniversitesi Teknik Eğitim
Fakültesi Elektronik Öğretmenliğini kazandı. Kocaeli Üniversitesinde 1 yıl eğitim
gördükten sonra tekrar sınava girerek Karadeniz Teknik Üniversitesi ElektrikElektronik Mühendisliği bölümünü kazandı. Eğitimine KTÜ de devam etmektedir.
37