Reaktif güç

Elektriksel gücün tanımı aşağıdaki gibidir.

$\ p= \frac {v_{max} \cdot i_{max}} {2} cos( \phi_v - \phi_i) [1 + cos( 2 \omega t)] - \frac {v_{max} \cdot i_{max}} {2} sin( \phi_v - \phi_i) sin (2 \omega t)$

Bu ifadede dikkatimizi çeken şey, faz farkının formülasyonun bir kısmında $\ cos$ fonksiyonunun içinde, bir diğer kısmında ise $\ sin$ fonksiyonunun içinde gelmesidir.

• $\ cos ( \phi)$ çarpanıyla gelen kısmı aktif güç
• $\ sin ( \phi)$ çarpanıyla gelen kısmı reaktif güç olarak tanımlayalım.

Reaktif güç

Şebekeye geri iade edilen enerjiye reaktif güç denilir. Diğer bir ifadeyle, endüktif yüklü devrelerde, manyetik devrenin uyartımı için çekilip bir sonraki cyclede geri iade edilen güçtür. “Q” harfi ile gösterilir. Bu güç endüktif yük üzerinde harcanmaz, sadece depo edilir ve tekrar kaynağa gönderilir.Dolayısıyla, kaynakla endüktif yük arasında sürekli olarak reaktif güç alışverişi yapılır.Bu durum ise, sistemdeki iletkenlerden geçen akımın artmasına sebep olur.

Formülü: $\ Q = UI \sin(\phi)$ formülü ile bulunur. Birimi (volt-amper-reaktifdir (var).

Reaktif güç yansıtan yük tipleri

Kondansatör veya bobin bulunan tüm elektrik devreleri reaktif güç çıkışı verir. Kondansatörler voltaj sinüsüne göre erken davranan bir şekilde güç çekerken, bobinli devreler voltaj sinüsüne göre geç kalan bir güç çeker. Geri reaktif güç veren yükler aşağıda verilmiştir:

• Asenkron makineler
• Bobinler
• Düşük uyarmalı senkron makineler
• Endüksiyon fırınları, ark fırınları
• Flüoresan lamba balastları
• Havâî hatlar
• Kaynak makineleri
• Neon lamba transformatörleri
• Redresörler
• Sodyum ve civa buharlı lamba balastları
• Transformatörler

Reaktif güç hesaplaması

Sinüzoidal güç kullanımı yapan sistemler için Reaktif güç formülü $Q = U I \ sin ( \phi)$’dir. Buna göre devrenin reaktif gücünü bulabilmek için alıcının veya alıcıların çektiği akımı, gerilim düşümünü ve akım ile gerilim arasındaki faz açısının $\ ( \phi)$ bilinmesi gerekir $\ ( \phi)$ bilindiği takdirde trigonometrik cetvel yardımıyla $\ sin ( \phi)$ bulunabilir. Hesap makinelerinin trigonometrik kısımları daha net sonuç vermektedir. Diğer bir yol ise görünür ve aktif güçlerin bilinmesi reaktif gücü bulmaya yeterlidir. Yani P, S ve Q güçlerinden herhangi ikisinin bulunması diğerinin bulunmasına yardımcı olur.

Aktif güç $\ P$ ile reaktif güç $\ Q$ ile gösterilir. Görünür gücün simgesi ise $\ S$'dir. Görünür güç şebeke ve kablolar üzerindeki yük anlamına gelir ve bu sistemlerin dizaynı için kullanılır.

$\ S = P + jQ$

$\ \to |S| = \sqrt {P^2 + Q^2}$

$\ \to P = |S| \cdot cos( \phi) \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\!\ Q = |S| \cdot sin ( \phi)$

Basitçe güç ve faz açısı biliniyorsa $Q = P \cdot tan ( \phi)$ değeri reaktif gücü bulmak için yeterlidir.

Güç ifadesi, elemandan geçen akımla elemanın uçları arasındaki gerilimin çarpımından oluştuğu daha önce belirtilmişti. Empedans kavramının verdiği bilgiler eşiğinde aşağıdaki eşitlikler sağlanır. Akım fazörünün üstündeki yıldız $\ (*)$, fazörün transpozesinin alındığını, daha basit anlamıyla genliğinin sabit kalması şartıyla faz açısının terse dönüp $\ -$ işaret almasını anlatır. Ayrıca fazörlerin altında bulunan $\ eff$ ifadesi de fazörlerin efektif yani etkin değerlerinin alındığını gösterir. Sinüsoidal bir dalgada efektif değer, genliğin 2'nin kareköküne bölünmüş halidir. Matematiksel olarak aşağıdaki ifadeler kullanılabilir.

$\ V_{eff} = \frac {V_m} { \sqrt 2}$

$\ S = V_{eff} \cdot I_{eff}^* = Z \cdot I_{eff} \cdot I_{eff}^*$

$\ S = Z \cdot I_{eff} \cdot I_{eff}^* \angle { \phi_i - \phi_i } = Z \cdot i_{eff}^2$

$\ S = ( R + jX) \cdot i_{eff}^2 = R \cdot i_{eff}^2 + j X \cdot i_{eff}^2$

Bu formüller ışığında reaktif gücün aşağıdaki gibi olduğu bulunabilir:

$\ Q = X i_{eff}^2 = X \frac {i_m^2} {2}$