Güç Kalitesi Ölçümündeki Genel Endeksler

Enerjiyi üretmekten daha önemli olan olgu, üretilen o enerjinin kaliteli bir şekilde iletilip tüketiciye kadar götürülebilmesidir. Elektrik sinyalindeki bozulmalar tüketici bazında olumsuz sonuçlar oluşturmaktadır. Elektrik enerjisinin kalitesini belirleyen bu bozulmalar nasıl ölçülür ve ölçümlerdeki genel endeksler nelerdir?

A- A+

26.02.2017 tarihli yazı 19597 kez okunmuştur.

Elektrik enerjisinde güç bozulmaları günümüzde en önemli sorunlar arasındadır. Güç kalitesi bozukluklarının şiddetini kategorize etmek için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Bu bozuklukları ölçmek için en genel endeksler aşağıda sıralanmıştır:

► Distorsiyon faktörü
► Crest (tepe) faktörü
► Çentik bölgesi
► Toparlanma süresi
► Toplam güç faktörü
► Deplasman güç faktörü
► K faktörü

Yukarıda belirtilen parametreler güç kalitesini belirleyen en genel etkenlerdir. Şimdi bu parametrelerin nelere bağlı olduğunu ve nasıl değişiklik gösterdiklerini inceleyeceğiz.

1) Distorsiyon Faktörü

Sinyaldeki mevcut harmonik bozulmanın bir ölçümüdür ve tüm harmonik bileşenlerin değerleri kullanılarak hesaplanır. Ana harmonik hariç ölçülebilen bütün harmonik değerlerin karelerinin toplamının ana harmonik değerinin karesine bölümünden elde edilen değerin karekök içine alınmasıyla elde edilen THD (Toplam harmonik distorsiyonu) yüzdesi elektrik sinyalinin kalitesini belirleyen en önemli parametrelerdendir.

V_h: Ana harmonik dışında kalan harmonikler
V₁: Ana harmonik

►İlginizi Çekebilir: Enerji Analizörü Nedir?

Distorsiyon, gerilimler ve akımlar cinsinden hesaplanabilir. Gerilimler cinsinden hesaplanırken nominal voltaj değerleri kullanılırken akımlar cinsinden hesaplanmak istendiğinde talep yük akım değerleri kullanılır. THD (Total harmonik distorsiyon) yükteki bozulmaları gösterebilen bir parametre olmasına karşın yük akımının toplam sistem içindeki oranı ve sisteme etkisi hakkında bilgi veremez bu durumda da TDD (Toplam talep distorsiyonu) olarak bilinen oran devreye girer.

V_h: n. harmonik bileşenin etkin (RMS) değeri
V_n: RMS nominal temel voltaj değeri
I_h: Akımın n. harmonik bileşeninin etkin (RMS) değeri
I_L: Maksimum talep yük akım (12 aylık periyot boyunca alınır)

2) Crest (Tepe) Faktörü

Tepe faktörü olarak da bilinen crest faktörü bir dalganın tepe teğerinin o dalganın etkin değerine bölünmesiyle elde edilen birimsiz bir değerdir. Diğer bir değişle crest faktörü tepelerin bir dalga formunda ne kadar çoklukta olduğunu gösterir. Yüksek değerlerde crest faktörü barındıran dalgalar, o dalgada tepelerin çok olduğu anlamına gelir. Örneğin; ses dalgaları yüksek crest faktörlerine sahip dalgalardır.

Y_peak: Y dalgasının tepe değeri
Y_rms: Y dalgasının etkin (RMS) değeri

3) Çentik Bölgesi

Bir elektrik sinyalinin akım veya geriliminin dalga formunda oluşan çentik şeklindeki bir bozulmayı belirten sürenin değeridir. Çentik bölgesi değeri ne kadar fazla olursa sinyal olması gereken formdan o kadar uzaklaşmış demektir. Bu da haliyle sinyalin olması gereken ortalama, etkin değerlerini etkilemektedir. Çentik bölgesinin değeri çentiğin genliği ile çentik süresinin çarpılmasıyla elde edilir.

►İlginizi Çekebilir: Güç Kalitesini Artırmada 6 Yöntem

A_n: Çentik bölgesi parametresinin değeri
t: Mikro saniye cinsinden çentik süresi
d: Volt cinsinden çentik genliği

4) Toparlanma Süresi

Toparlanma süresi bir sinyalde meydana gelen değişmenin, o değişmeden sonra sinyalin olması gereken noktaya gelmesi için gereken süredir. Örneğin aşağıdaki I akımı (Bu herhangi bir transistör, tristör, diyot vb. malzemede çıkış akımı olabilir) bir işlem sonucu I nominal(In) akımına düşmektedir. Bu düşüşte bir tepe değerini gördükten sonra akımın nominal değere geçmesi kısa olsada bir zaman almaktadır. Geçen bu zamana toparlanma süresi denir.

5) Toplam Güç Faktörü

Güç faktörü watt cinsinden olan aktif gücün VA cinsinden olan görünür güce oranını veren parametredir. Güç faktörü harmonik bozunmaların etkilerini de içerisinde barındırır. Güç faktörünün sistemlerdeki aktif güç, reaktif güç ve görünür güçler cinsinden hesaplanışı aşağıdaki şekilde verilmiştir.

6) Deplasman Güç Faktörü

Deplasman güç faktörü yukarıda anlatılan güç faktörünün geleneksel halidir. Deplasman güç faktöründe toplam güç faktöründen farklı olarak harmoniklerin etkin güce katkısı ele alınmaz. Aşağıdaki denklemlerde deplasman güç faktörünün formülü ve toplam güç faktöründe harmoniklerin görünür güce etkisi ele alınırken deplasman güç faktöründe harmoniklerin ele alınmadığı görülmektedir.

7) K Faktörü

K faktörü bir dönüştürücünün kendi sınırları içerisinde çalışırken harmonikli akımı taşıyabilme kabiliyetini gösterir. K faktörü değer 1-50 değerleri arasındadır. Sadece doğrusal yükler için tahsis edilmiş standart trafolarda K faktörü değeri 1'dir. K faktörü şu şekilde formülize edilir:

I₁: Ana harmonik akımı
I₂: 2. harmonik akımı
I_n: n. harmonik akımı
I_rms: Etkin (RMS) akım

Kaynak:

► electrical-engineering-portal
► powerqualityworld.com
► wikipedia