Güc Üçbucağı : Aktiv,Reaktiv Güc, Faz Bucağı

Görünən, aktiv və reaktiv güc arasında faza fərqi yarananda kompleks elektrik yükü özünü tam təsvir etmək üçün sadə skalyar deyil, vektor kimi təqdim olunur. Faza operatoru vektorların qarşılıqlı düzülüşünü göstərir, nəticədə P (aktiv güc), Q (reaktiv güc) və S (görünən güc) komponentləri düzbuçaqlı koordinatda cəmlənərək güclər üçbucağını formalaşdırır. P üfüqi ox boyunca ölçülür və faktiki enerji çevrilməsini – istilik, mexaniki fırlanma, işıq şəkilində faydalı işi təmsil edir. Q şaquli oxda yerləşir, induktiv rejimdə müsbət, kapasitativ rejimdə mənfi dəyər alır. Bu komponent maqnit və elektrik sahələrinin enerji mübadiləsini, lakin faydalı işə çevrilməyən hissəni ifadə edir. S isə hipotenuza kimi çıxış edib sistemin cəmi gücünü göstərir. Vektoral cəbr baxımından bu üçbucaq üçün S² = P² + Q² bərabərliyi yaranır. Faz bucağı cos φ = P / S şəklində güc faktorunu müəyyənləşdirir, enerji ötürücü xətlərin keçiricilik qabiliyyəti, transformator seçimi və kompensasiya həlləri məhz bu triqonometriyaya əsaslanır.

Tarixi inkişaf və terminologiyanın formalaşması

XIX əsrin sonu və XX əsrin əvvəlində polifazlı cərəyan nəzəriyyəsini işləyən Steinmetz və Bliş kimi alimlər reaktiv güc anlayışını kvadrat kompleks ədədlər müstəvisində vizuallaşdırdılar. O vaxtdan elektrik mühəndisliyi dərsliklərində güclər üçbucağının qrafiki aktiv komponentin real oxdakı proyeksiyası, reaktiv komponentin isə imaginar oxdakı proyeksiyası kimi verilir. Bu yanaşma transformatorların, asinxron mühərriklərin və yüksək gərginlikli xətlərin hesablanmasında klassik standart halına çevrilib.

Faz bucağının fiziki izahı

Cərəyan gərginlikdən 90 ° qabaq olduqda yük tam kapasitativ, 90 ° geridə olduqda isə induktiv təbiətlidir. Adətən sənaye avadanlıqları induktiv olduğu üçün cərəyan fazası gərginlikdən geri qalır və φ müsbət hesab olunur. Kapasitativ kondansator batareyaları əlavə olunanda bucağın modulu küçülür, cos φ artaraq enerji sisteminin aktiv güc buraxılışını yüksəldir. Beləcə ötürücü xətlərin kəsiyi daha səmərəli istifadə olunur, mis və alüminiuma qənaət edilir.

Aktiv gücün rolu

Aktiv güc elektrik enerjisinin istilik, mexaniki və ya işıq enerjisinə çevrilən faydalı hissəsidir. Müəssisələr tarif əsasında ödənişi məhz aktiv kilovat-saat göstəricisinə görə edir. Elektrik qazanxanaları, metallurgiya sobaları, kompressor stansiyaları P komponentinin yüksək olmasını tələb edir. Güc faktoru aşağı düşərsə xətdən keçən cərəyan artır və kabellərdə əlavə istilik itkiləri baş verir.

Reaktiv gücün aradan qaldırılması yolları

1. Statik kompensatorlar – yüksək gərginlik düyünlərində mərhələlərlə qoşulan kondansator batareyaları.
2. SVC və STATCOM – tiristor vasitəsilə idarə olunan reaktor və kondansator bankları, sürüşən rejimdə Q dəyərini sürətli tənzimləyir.
3. Synchro-condensator – boş gedişdə işləyən sinxron mühərrik reaktiv güc istehsal edərək xətləri yükləyir.
   Bu üsulların seçimi gərginlik səviyyəsi, qısaqapanma gücü və sərmayə tutumu ilə əlaqələndirilir.

Görünən güc və transformator ölçüsü

Transformator nominal gücü volta-amperlərlə, yəni S ilə ifadə olunur. Çatdırılan P artdıqca və Q azaldıqca eyni S üçün daha böyük aktiv yükgötürmə mümkün olur. Deməli, reaktiv kompensasiyanın nəticəsi eyni transformator gücü ilə əlavə istehlakçıları qidalandıra bilməkdir. Bu perspektivdə banklar və zavodlar enerji paylayıcılarından müəyyən cos φ səviyyəsini saxlamaq öhdəliyi götürür, əks halda cərimə tarifləri tətbiq edilir.

Ölçmə və hesablama metodikası

Gərginlik və cərəyanın həm effektiv, həm də faz məlumatını eyni anda analiz edən sayğaclar – güc analizatorları – P, Q, S, cos φ göstəricilərini real vaxt rejimində çıxarır. Üç fazalı şəbəkələr üçün hər xətt ayrı-ayrılıqda ölçülür, nəticədə fazalararası balanssızlıq aşkarlanır. Hesablama proqramları rəqəmsal siqnalları Furye çevirməsiylə emal edib harmoniklərin reaktiv tərkibini də fərqləndirir.

Enerji ötürmə xətlərinin dizaynı

Yüksək gərginlikli 110 kV və daha böyük xətlərdə cərəyan faz bucağı ilə əlaqədar reaktiv itkilər kilometrlərlə məsafədə toplanaraq əlavə gərginlik düşümü yaradır. Layihəçi kondansator-reaktor balansı quraraq φ bucağını kiçildir və xətlərin öz reaktiv induktivliyini kompensasiya edir. Nəticədə naqil kəsiyi azalmaqla metal sərfiyyatı və dayaq məsafələri optimallaşır, investisiya xərci aşağı düşür.

İstilik effektləri və kabel seçimi

Cərəyanın artması Joule-Lenz qanununa uyğun olaraq I²R istilik itkisi yaradır. Cos φ dəyəri 1-ə yaxınlaşdıqca cərəyan azalır, kabel temperaturu düşür, izolyasiya ömrü uzanır. Bu səbəbdən güclər üçbucağının optimallaşdırılması təkcə iqtisadi, həm də yanğın təhlükəsizliyi baxımından vacibdir.

Avtomatik idarəetmə sistemləri

Müasir SCADA platformaları transformator yarımstansiyalarında Q kompensasiyasını avtomatik tənzimləyir. Prosessorda işlənən cos φ siqnalı kondansator addımlarını qoşan relelərə komanda göndərir, hədəfə çatdıqda dövrə sabit faz bucağı rejimində qalır. Bu çevik idarəetmə dəyişkən yüklənmə qrafikli sənaye müəssisələrində enerji keyfiyyətini qoruyur.

Güclər üçbucağı elektrik sistemlərinin aktiv, reaktiv və görünən güc komponentlərini riyazi və vizual baxımdan əlaqələndirən əsas anlayışdır. P faydalı işin, Q elektromaqnit sahəsində toplanan, lakin çevrilməyən enerjinin göstəricisidir. Bu iki komponentin vektor cəmi S-ni yaradır və S² = P² + Q² düsturu ilə ifadə olunur. Güc faktoru nə qədər yüksəkdirsə ötürücü xətlər, transformator və generatorlar bir o qədər səmərəli işləyir. Reaktiv gücün kompensasiyası kondansator batareyaları, STATCOM sistemləri və sinxron kondensatorlar vasitəsilə həyata keçirilir. Bu tədbirlər sayəsində naqil kəsikləri, transformator ölçüləri optimallaşdırılır, enerji itkiləri, istilik yükü və tarif cərimələri azalır. Beləliklə güclər üçbucağının düzgün idarəsi enerji sisteminin texniki etibarlılığını və iqtisadi səmərəliliyini artıran başlıca şərtlərdən biridir.

Ən Çox Verilən Suallar