Reaktif Güç

Reaktif Güç, en iyi şekilde, bir AC devresi veya sistemindeki reaktif bileşenler tarafından geliştirilen “kullanılmayan” güç miktarı olarak tanımlanabilir.

Bir DC devresinde “volt x amper” çarpımı devre tarafından watt olarak tüketilen gücü verir. Bununla birlikte, bu formül tamamen dirençli AC devreleri için de geçerli olsa da, bu volt-amp ürünü frekansla değişebileceğinden, reaktif bileşenler içeren bir AC devrelerinde durum biraz daha karmaşıktır.

Bir AC devresinde, voltaj ve akımın çarpımı volt-amper (VA) veya kilo volt-amper (kVA) olarak ifade edilir ve Görünür güç, S sembolü olarak bilinir. Isıtıcılar, ütüler ve filaman ampuller vb. gibi endüktif olmayan tamamen dirençli bir devrede, bunların reaktansı pratik olarak sıfırdır, bu nedenle devrenin empedansı neredeyse tamamen dirençten oluşur.

AC dirençli bir devre için, akım ve gerilim aynı fazdadır ve herhangi bir andaki güç, gerilim o andaki akımla çarpılarak bulunabilir ve bu “faz içi” ilişkiden dolayı rms değerleri şu şekilde olabilir: eşdeğer DC gücünü veya ısıtma etkisini bulmak için kullanılır.

Bununla birlikte, devre reaktif bileşenler içeriyorsa, voltaj ve akım dalga biçimleri, devrenin faz açısı tarafından belirlenen bir miktar “faz dışı” olacaktır. Gerilim ve akım arasındaki faz açısı maksimum 90o ise, volt-amp çarpımı eşit pozitif ve negatif değerlere sahip olacaktır.

Başka bir deyişle, reaktif devre tükettiği kadar kaynağa geri döner, bu da devre tarafından tüketilen ortalama gücün sıfır olmasına neden olur, çünkü aynı miktarda enerji dönüşümlü olarak kaynaktan yüke ve yükten kaynağa akmaya devam eder.

Bir gerilime ve bir akıma sahip olduğumuzdan, ancak güç harcanmadığından, P = IV (rms) ifadesi artık geçerli değildir ve bu nedenle, bir AC devresindeki volt-amp ürününün mutlaka tüketilen gücü vermediği sonucu çıkar. Daha sonra, bir AC devresi tarafından tüketilen Aktif güç , P sembolü olarak da adlandırılan “gerçek gücü” belirlemek için, yalnızca volt-amp ürününü değil, aynı zamanda verilen voltaj ve akım dalga biçimleri arasındaki faz açısı farkını da hesaba katmamız gerekir. Denklemle: VI.cosΦ 

O halde görünen güç ile aktif veya gerçek güç arasındaki ilişkiyi şu şekilde yazabiliriz:

Reaktif Güç

Güç faktörünün (PF), watt cinsinden aktif güç ile volt-amper cinsinden görünen güç arasındaki oran olarak tanımlandığını ve elektrik gücünün ne kadar etkin kullanıldığını gösterdiğini unutmayın. Endüktif olmayan dirençli bir AC devresinde, aktif güç, P/S’nin kesri bire eşit olduğu için görünen güce eşit olacaktır. Bir devrenin güç faktörü, ondalık bir değer veya yüzde olarak ifade edilebilir.

Ancak AC devrelerindeki aktif ve görünen güçlerin yanı sıra, bir faz açısı olduğunda mevcut olan başka bir güç bileşeni de vardır. Bu bileşen Reaktif Güç (bazen hayali güç olarak da adlandırılır) olarak adlandırılır ve “volt-amper reaktif” (VAr) olarak adlandırılan bir birimle ifade edilir, Q sembolüdür ve şu denklemle verilir: VI.sinΦ .

Reaktif güç veya VAr, gerçekte güç değildir, ancak birbiriyle faz dışı olan volt ve amperlerin çarpımını temsil eder. Reaktif güç, alternatif akım ekipmanının gerektirdiği elektrik ve manyetik alanların oluşturulmasına ve sürdürülmesine yardımcı olan elektriğin kısmıdır. Bir AC devresinde bulunan reaktif güç miktarı, voltaj ve akım arasındaki faz kaymasına veya faz açısına bağlı olacaktır ve tıpkı aktif güç gibi, reaktif güç “beslendiğinde” pozitif ve “tüketildiğinde” negatiftir.

Reaktif güç, motorlar, jeneratörler ve transformatörler gibi manyetik alan kullanan çoğu elektrikli ekipman türü tarafından kullanılır. Ayrıca enerji nakil hatlarındaki reaktif kayıpların da sağlanması gerekmektedir.

Bir AC devresindeki güç, aktif güç, (watt) görünen güç, (VA) ve reaktif güç (VAr) olmak üzere üç unsurun ilişkisi, dik açılı üçgenin üç tarafı ile temsil edilebilir. Bu temsil, gösterildiği gibi bir Güç Üçgeni olarak adlandırılır :

AC Devresinde Güç

Reaktif Güç

Yukarıdaki güç üçgeninden AC devrelerinin iki tür güç sağladığını veya tükettiğini görebiliriz: aktif güç ve reaktif güç. Ayrıca, aktif güç asla negatif değildir, reaktif güç değer olarak pozitif veya negatif olabilir, bu nedenle sistem verimliliğini artırmak için reaktif gücü azaltmak her zaman avantajlıdır.

AC elektrik güç dağıtımı kullanmanın ana avantajı, besleme voltajı seviyesinin transformatörler kullanılarak değiştirilebilmesidir, ancak ev aletlerinin, klimaların ve endüstriyel ekipmanların transformatörleri ve endüksiyon motorlarının tümü, daha büyük iletkenler nedeniyle iletim hatlarında yer kaplayan reaktif güç tüketir. Fakat daha büyük akımları işlemek için farklı transformatörler gereklidir, bu da ekstra ücretlere sebep olur.

Reaktif Güç
Kola ile Reaktif Gücün Gösterilmesi

Birçok yönden reaktif güç, kola bardağındaki köpük kısım gibi düşünülebilir. Bir kafede kola içmek için bir bardak dolusu kola için para ödüyorsunuz, ancak yalnızca, çoğu durumda her zaman tam bir bardaktan daha az olan gerçek sıvı kolanın kendisini içiyorsunuz.

Bunun nedeni, kolanın köpüğünün bardakta fazladan boş alan kaplaması ve tükettiğiniz gerçek sıvı kola için daha az yer bırakmasıdır ve aynı fikir birçok yönden reaktif güç için geçerlidir.

Ancak birçok endüstriyel güç uygulaması için, bir elektrik devresinin sahip olması için reaktif güç genellikle yararlıdır. Gerçek veya aktif güç, bir motoru çalıştırmak, bir evi ısıtmak veya bir elektrik ampulünü aydınlatmak için sağlanan enerji iken, reaktif güç, voltajın düzenlenmesi gibi önemli bir işlev sağlar ve böylece, şebeke ve iletim hatları aracılığıyla gücü etkin bir şekilde hareket ettirmeye yardımcı olur.

Güç faktörünü ve sistem verimliliğini iyileştirmeye yardımcı olmak için reaktif gücü azaltmak iyi bir şey olsa da, reaktif gücün dezavantajlarından biri, voltajı kontrol etmek ve bir iletim ağındaki kayıpların üstesinden gelmek için yeterli miktarda gerekli olmasıdır. Bunun nedeni, şebeke voltajının yeterince yüksek olmaması durumunda aktif gücün sağlanamamasıdır. Ancak şebekede dolaşan çok fazla reaktif güç olması, aşırı ısınmaya (I 2 *R kayıpları) ve iletim hatları boyunca istenmeyen voltaj düşüşlerine ve güç kaybına neden olabilir.

Reaktif Gücün Güç Faktörü Düzeltmesi

Reaktif güç yüklerinden kaçınmanın bir yolu, güç faktörü düzeltme kapasitörlerini takmaktır. Normalde konut tipi hatları kullananlar sadece kilo-watt saat (kWhr) cinsinden tüketilen aktif güç için ücretlendirilir, çünkü neredeyse tüm konut ve tek fazlı güç faktörü değerleri, üretici tarafından çoğu ev aletinde yerleşik olan güç faktörü düzeltme kapasitörleri nedeniyle esasen aynıdır.

3 fazlı kaynakları kullanan endüstriyel müşteriler ise çok farklı güç faktörlerine sahiptir ve bu nedenle, elektrik şirketleri bu endüstriyel müşterilerin güç faktörlerini hesaba katmak zorunda kalabilir ve güç faktörlerinin altına düşmesi durumunda tüketiciye ceza ödettirebilir.

Genel olarak, güç faktörü 0,95’ten az olan bir yük için daha fazla reaktif güç gereklidir. Güç faktörü değeri 0,95’ten yüksek olan bir yük, güç daha etkin tüketildiği için iyi olarak kabul edilir ve güç faktörü 1,0 olan bir yük mükemmel kabul edilir ve herhangi bir reaktif güç kullanmaz.

Daha sonra “görünen güç”ün hem “reaktif güç” hem de “aktif güç”ün birleşimi olduğunu gördük. Aktif veya gerçek güç, yalnızca dirençli bileşenler içeren bir devrenin bir sonucudur, reaktif güç ise kapasitif ve endüktif bileşenler içeren bir devreden kaynaklanır. Hemen hemen tüm AC devreleri, bu R, L ve C bileşenlerinin bir kombinasyonunu içerecektir.

Reaktif güç, aktif güçten uzaklaştığından, sağlanan görünür gücün yükü beslemek için yeterli olduğundan emin olmak için bir elektrik sisteminde dikkate alınmalıdır. Bu, AC güç kaynaklarını anlamanın kritik bir yönüdür, çünkü güç kaynağı, verilen herhangi bir yük için gerekli volt-amp (VA) gücünü sağlayabilmelidir.