GÜÇ SİSTEMLERİNE GENEL BAKIŞ VE TEMEL KAVRAMLAR

Elektrik enerjisinin hareket, ısı, ışık, vs. gibi diğer enerji türlerine dönüştürülmesi, uzak mesafelere taşınması, dağıtılması ve kullanılması önemlidir. Elektrik enerjisi, basit bir elektrik devresinde olduğu gibi enerji santralinde başlayıp son kullanıcı olan biz tüketicilere kadar uzanan ve tekrar enerji santraline dönen kapalı bir devrede taşınır.

Alternatif akımda; akım ve gerilim daha çok sinüssel biçimde zamanla değişir. Şu an evlerimizde kullandığımız elektriğin karakteristiği sinüssel dalga şeklindedir.

Elektrik terminolojisinde kullanılan iki temel kavram vardır; bunlardan birincisi gerilim veya diğer adıyla voltajdır. Birimi Volt’tur ve “V” simgesiyle gösterilir.

Diğer ikinci kavram ise akım olarak adlandırılır. Birimi Amper’dir ve “A” simgesiyle gösterilir.

Sabit frekanslı sinüssel (Sinüs dalgası biçiminde) akım ya da gerilim (voltaj) iki farklı karakteristik özelliğe sahiptir; bu özellikler gerilimin maksimum (tepe) değeri ve faz açısıdır.

Elektrik devrelerinde kullanılan direnç, endüktör (bobin) ve kapasitör (kondansatör) için gerilim ve akım fazörleri arasındaki ilişki Şekil 1.2’de gösterilmektedir. Bu elemanlar, pasif elemanlar olarak adlandırılmaktadır.

Güç terimi; zamana göre enerji değişim oranı olarak ifade edilmektedir. Gücün birimi Watt’tır ve bu birim aynı zamanda joule/saniye’ye eşittir.

Bir elektrik yükünün çektiği anlık güç, bu yükün üzerine düşen anlık gerilim değerinin bu yük üzerinden geçen anlık akımın değeri ile çarpımıdır.

Saf rezistif yüklerde, yükten geçen akım ile yük üzerindeki gerilim ile aynı fazdadır; diğer bir deyişle aralarındaki faz açısı sıfır derecedir.

Gerçek güç birimi olarak Watt (W) kullanılır. Gerçek güç aynı zamanda aktif güç ya da ortalama güç olarak da adlandırılmaktadır.

Gerçek güçle aynı birimleri içermelerine rağmen reaktif güç birimi olarak Volt Amper Reaktif (VAR) kullanılır.

Aktif (P) gücün fiziksel anlamı kolaylıkla anlaşılabilir. Bir yük tarafından “t” zaman aralığında çekilen toplam enerji, sinüssel gerilimin bir periyodunu içeren, P×t Watt-saniye (Ws) ’dir.

Kilowatt-saat metre cihazı, belirli bir 2 1 (t −t ) zaman aralığında şebekeden çekilen enerjiyi ölçmek için tasarlanmıştır.

Alternatif akım devrelerinde sinüssel denge durumundaki aktif ve reaktif güç; kompleks güç yardımıyla hesaplanır. Bir devre elemanının uçları arasındaki gerilimin V = V∠δ V , elemanlar üzerinden geçen devre akımının ise I = I∠β A olduğu varsayılırsa; Kompleks güç, gerilim ile akımın kompleks eşleniğinin çarpımından oluşur.

Kompleks gücün büyüklüğü, (S=VI ) görünür güç olarak adlandırılır. Her ne kadar görünür güç “S”; “P” ve “Q” ile aynı birime sahip olsa da; “S”nin birimi volt-amper’dir ve kısaca VA ile gösterilir.

Kondansatörün endüktif yüke paralel olarak bağlanmasına güç faktörü düzeltmesi denilir. Kondansatörün etkisi; kaynak tarafından yüke sağlanan gücün güç faktörünü arttırmaktır. Bunun yanında kaynağın görünür gücünde de düşüş meydana gelir.

Sinüssel denge durumundaki devreler için Kirchhoff’un gerilimler kanunu (KGK) ve akımlar kanunu (KAK), fazör gösterimi için de uygulanabilir. Bu yüzden; hem kapalı bir devrede bir düğüm noktasına gelen fazör akımlarının toplamı, hem de kapalı bir döngü üzerindeki gerilimlerin toplamı sıfırdır. Kirchhoff yasalarına dayanan devre analizi tekniklerinden; düğüm noktası analizi, döngü analizi, süperpozisyon yöntemi, kaynak dönüşümü yöntemi ve Thevenin teoremi gibi yöntemlerden faydalanılabilir.

Tüm kaynakların gerilimleri, birbirleri ile eşit genliğe sahipse ve aralarında 120’şer derece faz farkı var ise kaynaklar denge halindedir

Dengeli bir üçgen bağlantıda, Şekil 1.13’de görüldüğü gibi eşit empedanslı ZΔ yükleri üçgen şeklinde A, B ve C baralarına bağlanmıştır. Δ bağlantıda nötr hattı bulunmaz. Devrede iletim hattının empedansı ihmal edilirse; gerilim kaynağındaki faz-faz arası gerilim değeri yükteki faz-faz arası gerilim değerine eşittir.

Direkt olarak ölçülemeyen bir nicelik olan enerji, doğada çeşitli biçimlerde bulunur. Bu enerji sürekli olarak bu biçimler arasında dönüşüm halindedir. Elektrik enerjisinin hareket, ısı, ışık, vs. gibi diğer enerji türlerine dönüştürülmesi, uzak mesafelere taşınması, dağıtılması ve kullanılması önemlidir.