ups-kesintisiz-guc-kaynaklari
advertisement
1kVA KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI İÇİN AKÜ HESAP YÖNTEMİ BB marka HR9-12 model 12V 9Ah Akülerin boşalma tablolarına bakıldığında 30 dakika süre ile beslediği görülmektedir. AKÜ ÖMRÜ VE KGK’NIN GÜVENİLİRLİĞİ KGK’nın Ömrüyle İlgili Önemli Bilgiler KGK sistemleri aynı akü teknolojisini kullanıyor görünseler de değişik KGK üreticilerinin değişik akü ömrüne sahip cihazları vardır. Bu, kullanıcı için çok önemlidir, çünkü akü yenilenmesi pahalıdır (KGK’nın yaklaşık %30’u kadar!). Hatalı aküler sisteme olan güvenilirliği azaltır, sıkıntı kaynağıdır ve zaman kaybına neden olur. Akü Sıcaklığı Güvenilirliği Etkiler Akü aşınmasını içeren süreç sıcaklıkla yakından ilişkilidir. Ayrıntılı araştırmalar göstermiştir ki çalışma ortamı sıcaklığının arttığı her C için akü ömrü 10% kısalmaktadır. Bu yüzden KGK, akülerin olabildiğince soğuk5 kalmasını sağlayacak şekilde dizayn edilmelidir. Tüm On-Line ve Stand-By/On-Line melez tip KGK’lar, Stand-By ve hat etkileşimli tiplerden daha fazla ısı üretirler (bu yüzden fana ihtiyaçları vardır). Bu, akü değişim süresi bakımından Stand-By veya hat etkileşimli KGK’ların daha dayanıklı olmalarının tek sebebidir. Akü Şarjı Tasarımı Güvenilirliği Etkiler Akü şarjı bir KGK’nın çok önemli bir parçasıdır. Akü şarj koşullarının onun ömrüne etkisi büyüktür. Eğer akü sabit gerilimle veya “float” tipi şarj ile besleniyorsa ömrü maksimum olur. Şarjda tutulan akünün ömrü, sadece bekletilen akünün ömründen daha fazladır. Çünkü bazı parçaların doğal eskime sürecini sağlayabilmek, onları şarj altında tutmakla sağlanır. Bundan dolayı fişe bağlı olduğu sürece bir KGK’nın kapalı bile olsa aküleri şarj etmesi gereklidir. Piyasadaki çoğu KGK bu önemli özelliği sağlamamaktadır. Bu özellik KGK’nın maliyetini arttırdığı halde akü değişiminin “saklı” maliyeti göz önüne alındığında KGK’nın ömür boyu maliyeti çok düşüktür. Akü Gerilimi Güvenilirliği Etkiler Aküler, her biri yaklaşık 2V potansiyelinde olan bireysel hücrelerden yapılmıştır. Daha yüksek gerilimde akü yapmak için bireysel hücreler seri bağlanmalıdır. 12V’luk bir akü 6, 24V’luk bir akü 12 hücreye sahiptir. Bir KGK sisteminde olduğu gibi aküler sabit şarja bırakıldıklarında bireysel hücreler seri olarak şarj edilirler. Akü hücrelerindeki küçük üretim farkları bazı hücrelerin diğerlerinden daha fazla gerilim almalarına sebep olur. Bu hücrelerin erken yaşlanmasına sebep olur. Seri bağlı grup en zayıf bağlantısı kadar güçlüdür. Bundan dolayı herhangi bireysel hücre zayıflarsa tüm akü zayıflar. Kanıtlanmıştır ki yaşlanma sorununun büyüklüğü hücre sayısıyla doğru orantılıdır. Dolayısıyla akü gerilimi arttıkça, akü yaşlanma hızı artar. Belirli bir KGK kapasitesi için en uzun akü ömrüne sahip sistem en az akü gerilimine sahip olan sistemdir. Tercih edilen bu KGK sistemi çok sayıda küçük hücre yerine az sayıda büyük hücre kullanır. Bazı üreticiler yüksek gerilimli aküleri tercih etmişlerdir çünkü belli bir güç seviyesi için daha yüksek gerilimli aküler KGK’da maliyeti azaltan daha ufak kablolar ve yarıiletkenler kullanılmasına izin verir. 10 yıllık ürün ömrü boyunca bazı KGK markalarının kullanıcıları orijinal KGK sisteminin 2 katını aküye ödemeye hazır olmalılar. Daha fazla akü gerilimiyle KGK tasarlamak daha kolay ve ucuz olduğu halde azalan akü ömrü biçimindeki saklı giderler kullanıcıya ulaşır. Akü Akım Dalgalanması Güvenilirliği Etkiler İdeal olarak bir KGK aküsü servis ömrünü arttırmak amacıyla “float” veya sabit gerilimle beslenmelidir. Bu durumda tam dolmuş akü, akü şarjından “float” veya “self-discharge” akımı adı verilen küçük miktarda akım çeker. Akü üreticilerinin tavsiyelerine rağmen bazı KGK tipleri (bazı On-Line tipler dahil olmak üzere) aküleri ek olarak akım dalgalarına (ripple current) maruz bırakır. Akım dalgası, akü bir eviriciyi sürekli beslediğinde ortaya çıkar. Çünkü enerjinin korunumu yasası gereği, AC veren bir evirici kendisini besleyen DC kaynağından AC almasını emreder. Bu akım akünün içinde KGK’nın giriş frekansının iki katı frekansta minyatür “şarj” ve “deşarj” çevrimlerinin oluşmasına sebep olur. Bu çevrimler aküyü yaşlandırır. Klasik Stand-By KGK’lar, hat etkileşimli tipler ve Stand-By KGK’lar aküyü akım dalgalanmasına maruz bırakmazlar. Diğer tipler tasarımın doğasına bağlı olarak aküyü değişik miktarlarda akım dalgalarına maruz bırakırlar. Bir On-Line tipin aküyü akım dalgasına maruz bırakıp bırakmadığını belirlemek için KGK topolojisi incelenmelidir. Eğer bir On-Line KGK, akü şarjı ve evirici arasında aküye sahipse akü akım dalgalarına maruz kalacaktır. Bu klasik “double conversion” tip KGK’dır. Eğer bir KGK evirici çıkışından röle, konvertör, kontrollü doğrultucu veya diyot ayrılmış aküye sahipse akü akım dalgalanmasına uğramaz. Tabii ki bu tiplerde akü her zaman On-Line değildir ve bunlar “melez Stand-By/On-Line KGK’’ olarak adlandırılırlar. Sonuç Birçok iyi tasarlanmış KGK’nın en az güvenilir parçası akülerdir. Fakat KGK tasarımı bu kritik KGK bileşeninin ömrünü etkiler. KGK kapalıyken bile aküyü sürekli şarjda tutmak akü ömrünü arttırır. KGK seçerken yüksek gerilimli akü kullanan tiplerden sakının. Aküyü yüksek sıcaklıklara ve akım dalgalanmalarına maruz bırakan KGK tasarımlarından haberdar olun. Birçok KGK sistemi benzer aküler kullanır; fakat KGK tasarımındaki farklar akü servis ve toplam ömür arasında önemli farklar yaratır. Bir KGK'nın enerji kesintisi ve kalite bozulması anında yükü besleme süresi, kullanılan bataryaların kapasitesine bağlıdır. KGK uygulamalarında yaygın olarak dört çeşit batarya kullanılır: * Yarı-Sızdırmaz (Semisealed) Kurşunlu Tip: Bu tip bataryalarda, su kaybını önlemek için jel tipi bir elektrolit kullanır. Kapalı alanlarda kullanılan küçük kapasiteli KGK'lar için daha uygundurlar. Bu tip bataryaların ortalama ömrü yaklaşık olarak beş yıldır. * Klasik Kurşun-Asitli Tip: Bu, KGK uygulamalarında kullanılan en yaygın batarya tipidir. Bu tip bataryaların terminalleri yaklaşık olarak her altı ayda bir temizlenmelidir. Su seviyesi periyodik olarak kontrol edilmeli ve gerekli görüldüğünde su eklenmelidir. Ortalama ömrü yaklaşık yirmi yıl kadardır. Bataryaların bulunduğu ortam, şarj sırasında çıkan hidrojen gazından dolayı, düzenli olarak havalandırılmalıdır. * Kurşun-Antimonlu Tip: Bu batarya çeşidi de, kurşun asitli tip kadar yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaklaşık olarak her üç ayda bir bakımı yapılmalıdır. Bu tip bataryaların ömrü yaklaşık 10 yıldır. Kapasitelerini muhafaza edebilmeleri için düzenli olarak şarj edilmelidirler. * Nikel-Kadmiyumlu Tip: Bu tip bataryaların düşük ve yüksek sıcaklık ortamlarındaki performansları daha yüksektir. Düşük ağırlık ve maliyet, bu batarya tipinin avantajları olarak sayılabilir. Ortalama ömürleri yaklaşık 20 yıldır. Tam doluluğu muhafaza edebilmeleri için aylık olarak şarj ve periyodik olarak deşarj edilmelidirler. Bir KGK sistemi için batarya satın almak veya kurmak için, aşağıda verilen karakteristiklerin göz önünde bulundurulmalıdır: - Şarj Kapasitesi Ağırlık Şarj karakteristikleri Göstergeler, sıcaklık/şarj seviye göstergesi Aşırı sıcaklık ve aşırı akım koruması Çevre dostu olup olmaması Dayanıklılık, sağlamlık Akü süresi ne kadar olmalıdır? Üreticilerin verdiği akü süreleri 100% yük için hesaplanan değerler. Fakat genelde cihazların tam yükte çalışmadığı düşünülürse, ortalama akü süresi ne kadar beklenmelidir ? Çoğu kullanıcı akü süresini verilen değerle, yük miktarını ölçerek hesaplıyorlar. Örneğin KGK’nızda 10dk akü grubu var ve siz 50% yükte çalıştırıyorsunuz. Aküleriniz 20 dakikadan fazla çalışacaklardır. Çünkü, yükleme ve akü süresi arasındaki ilişki lineer değildir. Bu yüzden iyi tasarlanmış, 10dk’lık akü grubuna sahip bir KGK, 50% yükte 30-40 dakika çalışabilir. Akülerin dolup/boşalma (şarj/deşarj) sayıları akü ömrünü nasıl etkiler? Akü bir kez üretildikten sonra verimli olacağı süre dolma/boşalma sayılarından etkilenir. Bu sayı, akü üreticisinin standart olarak verdiği bilgiler arasındadır. Çevredeki yüksek sıcaklığın KGK ve akünün çalışmaları üzerindeki etkileri nelerdir? Akünün bulunduğu ortamda 25°C’ın üzerindeki her 10°CC’lık sıcaklık artışı için akü ömrü 50% azalır. Eğer KGK, belli sıcaklığın üzerindeki bir ortamda çalışacaksa üretici KGK’yı yeniden sınıflandırmalıdır. Akülerde çıkabilecek bozukluklar nelerdir? Akülerin çalışmaları çeşitli şekillerde aksayabilir. Bunlar: • Tek hücre hatası : Normal olarak akü ömrünün ilk zamanlarında dahili kısa devreler yüzünden veya taşıma, kurma hatalarından kaynaklanır. • Kapasite Kaybı : Bu, akünün belirtilen zamandan önce yükü besleme kabiliyetini yitirmesidir. Kapasite kaybı, 3-4 saatlik aküler sadece birkaç dakika çalışabildiği zaman dramatik olabilir. • Hayati Hata : Bu tür hata akünün, plakaların genişlemesi veya aşınması sonucunda yapısal bütünlüğünün bozulmasıyla ortaya çıkar KGK’nın ve akü grubunun bakımları hangi sıklıkta yapılmalıdır? Tek fazlı SLAVR (Sealed Lead Acid Valve Regulated) akülere sahip KGK’lar altı ayda bir bakımdan geçmelidir. Üç fazlı sistemlerin aküleri 4 ayda bir, KGK’yı ise 6 ayda bir bakımdan geçmelidir. Özenli bakım, çalışmayan parçaları, akü hatalarını tespit bakımından önemlidir ve sistemin ömrünü uzatır. Aküden Çalışma Şekil-1 KGK’nın Aküden Çalışma Durumundaki Blok Şeması Şebeke geriliminin cihazın nominal değerlerinin altında olması yada kesilmesi durumunda evirici çalışması için gerekli gerilimi akülerden sağlar. Bu geçiş esnasında hiçbir kesinti olmaz. Ancak aküden çalışma süresi akülerin kapasitesi ile sınırlı olup belirli bir süre sonra KGK kendisi otomatik olarak kapatacaktır. Bu kapanma gerilimi akü üreticilerinin belirttiği, akülerin bozulmadan deşarj olabilecekleri gerilime kadardır. Şebeke gerilimi normale döner yada geri gelirse bu durumda yine kesintisiz olarak şebekeden çalışmaya geçilir ve aküler şarj edilmeye başlanılır. ALIŞI AMIŞ KAYNAKLARDAN KGK’NIN ÇALIŞMASI Topraksız Kaynaklar Bir KGK’daki surge(Çok kısa süreli, yaklaşık saniyenin yüz yirmide biri süresince voltaj yükselmesi) bastırıcılarının ve gürültü filtreleyici cihazların çalışması düzgün topraklamaya bağlıdır. Statik birikme toprak bağlantı varolmadığında da oluşabilir. Toprak bağlantısız çalışma KGK ve bilgisayar içindeki güvenlik toprak bağlantısını tehlikeye sokar. Bazı KGK sistemleri bu durumu teşhis etmek için bir hata ışığına sahiptir. Herhangi bilgisayar ekipmanı ile 2 uçludan 3 uçluya fiş adaptörü kullanılamaz. Böyle bir durum söz konusu olduğunda toprak bağlantısı kaybolmaktadır. Jeneratörden Çalışma Jeneratörlerin genel bir özelliği, bilgisayarlar gibi lineer (doğrusal) olmayan yükleri çalıştırırken ciddi çıkış voltajı distorsiyonuna yol açmalarıdır. Bu çıkış voltajı bozukluğu, KGK tarafından kabul edilemez kaynak olarak algılanabilir ve KGK’yı aküden çalışmaya zorlayabilir. Yük aküye aktarılınca, doğal olarak jeneratör distorsiyonu, KGK’yı hattan çalışmaya zorlayacak biçimde azalacak veya kaybolacaktır. Yük jeneratöre tekrar uygulandığında voltaj distorsiyonu, KGK’nın bir kez daha aküye aktarılmasına yol açacak biçimde geri dönecektir. Bu çevrim yaklaşık 4 saniyede bir tekrarlanabilir. Bu durumda çözüm lineer olmayan bilgisayar yükü uygulandığında voltaj distorsiyonu yaratmayacak tipte bir jeneratör seçmektir. Distorsiyonu engellemek için jeneratör, bilgisayarın ihtiyacı olan tepe (peak) akımı sağlayacak şekilde seçilmelidir. Deneyler, bu durumunda jeneratörün gücünün, bilgisayarın gücünün en az 6-10 katı olması gerektiğini göstermiştir. Ciddi Voltaj Distorsiyonlu Kaynaklar KGK, AC kaynağın kalitesine bağlı olarak, normalden daha uzun süre yedek modda çalışabilir. Bu problem, çoğu durum için transfer voltajı ayarlanarak dengelenebilir. Bu sorun çoğunlukla KGK’nın, aşırı yüklü bir jeneratörün veya ‘ferroresonant line conditioning’ trafonun çıkışına bağlanması yüzünden oluşur. Hiçbir KGK sistemi bu trafodan çalıştırılmamalıdır çünkü ferro trafonun çıkış empedansı KGK’nın tekrarlı olarak açılıp kapanmasına sebep olacaktır. Kronik Düşük Şebeke Voltajı Nominal voltajın yaklaşık %20’i kadar düşük kaynak gerilimlerinde çoğu KGK uzunca bir süre için yedek kaynaktan çalışır ve dahili aküler şarj edilemez. Bu sorun, aşırı yüklü devreler veya elektrik şirketi hatasından kaynaklanabilir. Çoğu ülkede, elektrik şirketinden belli toleranslar içinde gerilim göndermeleri istenir. Bu yüzden, haberdar edilirlerse bu sorunu düzeltebilirler. Eğer bu çözüm de uygulanamıyorsa, KGK’nın giriş voltajını arttırmak için %5-10 step-up-oto-trafo kullanılabilir, veya KGK’nın transfer voltajı ayarlanabilir.LM Bakım By-Pass’ından Çalışma Şekil-1 Bakım By-Pass’ından Çalışmada Durumundaki Blok Şeması Bakım veya arıza nedeni ile KGK’nın tamamen enerjisiz bırakılması ve KGK çıkışındaki yüklere şebeke gerilimi aktarılması amacı ile kullanılmaktadır. Bu hat ile bakım ve servis işlemleri sırasında servis elemanlarının cihazın tüm enerjisini keserek rahat bir şekilde çalışması ve bu esnada da yükün şebekeden beslenmesi sağlanır. By-Pass tan Çalışma Şekil-1 By-Pass’tan Çalışma Durumundaki Blok Şeması KGK çalışır durumunda ise ve aşırı yük yoksa KGK çıkışı Statik Transfer Anahtarı aracılığı ile eviriciye aktarılır. Evirici arızalanır ise veya evirici kapasitesinin üzerinde yüklenirse (aşırı yük) KGK çıkışı Statik Transfer Anahtarı aracılığı ile şebekeye aktarılır. Bu özelliğe kesintisiz statik By-Pass özelliği denir. Kesintisiz statik By-Pass özelliğinin gerçekleşebilmesi için şebeke geriliminin ve frekansının kabul edilebilir sınırlar içerisinde olması gerekmektedir. Bu nedenle şebekeden çalışma durumunda şebeke gerilimi ve frekansı sürekli izlenir. Bu şekilde eviricinin ürettiği 220 VAC gerilimin frekansı şebeke frekansını izin verilen aralıkta takip ederek (senkron olarak) kesintisiz statik By-Pass özelliğini hazır tutar. DOĞRULTUCU: Eviricinin çalışması için gerekli olan DC gerilimi elde etmek için kullanılır. Şebekeden aldığı AC gerilimi DC gerilime çevirir. DC akım ve gerilim kontrolü sağlanarak aynı zamanda akü grubunu şarj etmek için de kullanılabilir. KGK tiplerine göre 1 faz girişli veya 3 faz girişli olabilir. AKÜ ŞARJ DEVRESİ: Şebekeden aldığı AC gerilimi veya doğrultucudan aldığı DC gerilimi akü şarjı için uygun akım ve gerilim sınırları içerisinde bir DC gerilime çevirir. Bu DC gerilim akü grubunun şarj edilmesi için kullanılır. AKÜ GRUBU: Doğrultucunun yedeği olarak eviricinin çalışması için gerekli olan DC gerilimi sağlar. KGK’nın tipine göre uygun gerilimi elde etmek için birbirine seri bağlı aynı kapasitede ve özellikte akülerden oluşur. Genellikle KGK’lar için özel tasarlanmış “tam bakımsız ve kuru tip” diye adlandırılan kurşun/asit aküler kullanılır. Nadir olarak Nikel/Kadmiyum aküler de kullanılmaktadır. Şebeke gerilimi varken akü şarj devresi tarafından aküler şarj edilerek yedek DC enerji akü grubunda depolanır. Şebeke gerilimi sınırlar dışına çıktığında veya tamamen kesildiğinde eviricinin çalışması için gerekli olan DC gerilim akü grubu tarafından sağlanır. Evirici (Inverter): Doğrultucudan veya akü grubundan aldığı DC gerilimi AC gerilime çevirir. KGK tipine göre 1 fazlı veya 3 fazlı olarak tasarlanabilir. On-line bir KGK’da çıkış gerilimini sağlayan evirici en kritik ve önemli bölümdür. Evirici tarafından üretilen AC gerilimin ideal bir şebekede olması gereken özellikleri sağlaması istenir. Bu özellikler; dalga şekli sinüzoidal olan, genliği ve frekansı değişmeyen ve kesintisiz bir gerilimdir. Bunları sağlamak için eviricinin gerilimi; genlik, frekans ve dalga şekli olarak sürekli denetim altındadır ve belirlenen sınırlar içerisinde tutulur. Örnek olarak aşağıdaki sınır değerleri yazılabilir: Çıkış gerilimi ve hata oranı hata oranı (Gerilim Regülasyonu) : 220V ±%1 Çıkış frekansı ve hata oranı: (Frekans Regülasyonu) : 50Hz ±%0,1 Çıkış toplam harmonik bozulma oranı (THD) : <%3 Statik Transfer Anahtarı Eviricinin aşırı yüklenmesi veya arızalanması durumunda KGK çıkış geriliminin kesilmemesi için statik by-pass devresi ile yedek AC gerilim kaynağından KGK çıkışına gerilim aktarılır. Yedek AC gerilim kaynağı genellikle standart olarak şebeke gerilimidir. Özel durumlarda yedek AC gerilim kaynağı olarak ikinci bir evirici de kullanılabilir. Bu işlem için iki adet statik AC anahtar (Tristör veya Triyak) kullanılır. Statik bypass devresi ile KGK çıkış geriliminin kesilmeden seçilebilmesi için evirici gerilimi ve yedek AC gerilim kaynağı arasında gerilim farkının uygun olması gerekir. Bunun için iki gerilim kaynağının frekans ve fazlarının eşit (senkron) olması, genlikleri arasında da en fazla %10 fark olması gerekmektedir. Bu şartların oluşması için evirici belirlenen sınırlar içinde yedek AC gerilim kaynağına senkron olarak gerilim üretir. Ayrıca yedek AC gerilim kaynağının evirici gerilimine ± %10 sınırları içerisinde yakın olması gerekmektedir. Mekanik Transfer Anahtarı (Bakım By-Pass Anahtarı): Arıza ve bakımlarda bilgisayar sistemini veya bağlı olan diğer yükleri şebeke elektriğine aktarmak için kullanılır. Doğrultucu (Rectifier): Şebekeden aldığı AC gerilimi DC gerilime çevirir. Bu DC gerilim eviricinin (Inverter) çalışması için kullanılır. Doğrultucu 1 fazlı veya 3 fazlı olabilir. 1 fazlı sistemler için genellikle kontrolsüz doğrultucu kullanılır. 3 fazlı sistemler ise genellikle 6 darbeli kontrollü doğrultucu şeklinde yapılır. KGK’larda giriş akımlarının THD (Toplam Harmonik Distorsiyon) değerini azaltmak ve güç faktörünü arttırmak için farklı yöntemler izlenebilir. 1 ve 3 fazlı sistemlerde PFC (Güç Faktörü Doğrultma) özelliği olan KGK’lar kullanılarak güç faktörü ve THD değerleri uluslar arası standartlara uygun hale getirilebilir. Bazı KGK’larda harmonik filtreler kullanılmaktadır. Bu durumda kompanzasyon panolarının devre dışı bırakılması gerekmektedir. Aksi halde giriş harmonik filtreleri ile kompanzasyon devreleri rezonansa girerek istenmeyen başka harmonikler üretebilirler. Bu nedenle yüksek güçlü (80kVA ve üzeri) KGK’larda mutlaka darbe sayısı arttırılmış (12 veya 18 darbeli) doğrultucular kullanılmalıdır. Böylece KGK’nın giriş akım harmoniği %35’lerden %8’lere kadar düşürülebilmekte ve jeneratör ve giriş trafo güç değerlerinin de küçülebilmektedir. 6 darbeli doğrultucuda harmonik filtresi kullanılmadığındaki giriş akım ve gerilim dalga şekli; Kesintisiz Güç Kaynaklarına Yönelik Standartlar: Standart Açıklama Etki kaynağı EMW-89 / 336 EWG (CE) Güç ve kontrol kablolarına ilişkin standart. Çevresel EN 60950, DIN VDE0558 Nem,Sıcaklık,korozyon etkili gazlar ve iletken yapıdaki uçuculara ilişkin standart. Çevresel EN 61000-2-4 Lineer olmayan yüklere ve kısa devrelere ilişkin standart. Çevresel EN 61000-4-2 Elektrodeşarja ilşkin standart. Çevresel EN 61000-4-3 İletim, endüstriyel,tıbbi cep telefonu v.b. cihazların bozucu etkilerine ilişkin standart. Çevresel EN 61000-4-4 Ark ve kontak etkilerine ilişkin standart. Çevresel EN 61000-4-11 Şebeke gerilimindeki değişimlere ilişkin standart. Çevresel EN 61000-4-5,DIN VDE 0110-2 Aydınlatma, kompanzasyon devreleri etkilerine ilişkin standart. Çevresel PREN 50178 Titreşim ve darbelere ilişkin standart. Çevresel IEC 146-4 KGK tarafından üretilen gürültüye ilişkin standart. KGK VDE 0100-410, IEC 364-4 Akım seviyelerine ilişkin standart. KGK VDE 0510 2-7 Akülere ilişkin standart. KGK VDE 0875 RFI’ya ilişkin standart. KGK TS 3367, IEC 60439-1 A.G. Anahtarlama ve Kontrol Düzenleri KGK EN 50091-2 Şebekeye aktarılan harmoniklere,kablolardaki emülsiyon ve yüksek frekanslı dalgalara ilişkin standart KGK TS 3367, IEC 60439-1 KESİNTİSİZ A.G. Anahtarlama ve Kontrol Düzenleri KGK GÜÇ KAYNAKLARINDAN BEKLENEN ÖZELLİKLER Gerilim Kararlılığı i) Giriş Gerilimine Göre Çıkış Gerilimi Regülasyonu : Türkiye şartlarında şebekenin ±%20 değişmesinde Kesintisiz Güç Kaynağının çıkış geriliminin değişimidir. Modern bir Kesintisiz Güç Kaynağında bu değer ±%1’den küçüktür. i.i.) Yüke Göre Çıkış Gerilimi Regülasyonu : Kesintisiz güç kaynağının çıkışına bağlanan yükler sıfırdan %100 yüke kadar değiştirildiğinde çıkış geriliminde meydana gelen değişmedir. Bu değer ±%1 den küçük olmalıdır. Frekans Kararlılığı Yüke verilen gerilimin ikinci özelliği de gerilim frekansıdır. Şehir şebekesinde üretim teknolojisinin yapısından dolayı frekans oynamaları mevcuttur. Bilgisayarın işleyişini bozmamak için, bu frekans oynamalarının belirli seviyelerde tutulması gerekir. Şehir şebekesinin 49.5Hz ve 50.5Hz arasındaki değerleri kabul edilebilir sınırlardır. İyi bir Kesintisiz Güç Kaynağı bu sınırlar içerisinde şebekeyle senkron olmalıdır ve bu sınırların dışında kendi ürettiği son derece kararlı %0.01'lik 50Hz'e geçmelidir. Bu geçişin çok hızlı oluşu sakıncalıdır. 1Hz/sn'lik bir frekans değişim hızı uygundur. Ani Yüke Cevap Verebilme (Dinamik Regülasyon) Çıkış yükünün ani olarak sıfırdan %100 yüke kadar değişmesi, şebekenin kesilmesi veya geri gelmesi anında, çıkış geriliminde meydana gelen değişmedir. Bu oynama ± %5’ten küçük olmalı ve iki periyotta statik regülasyon bandına girmelidir. Çıkış Gerilimi Toplam Harmonik Distorsiyonu (THD) THD, çıkış gerilimlerinin içerdiği harmoniklerin bir ölçüsüdür. Lineer yükte %5’den küçük, lineer olmayan yüklerde %7,5’den küçük olması gerekir. Modern Kesintisiz Güç Kaynaklarında %3 seviyesindedir. Büyük L ve C elemanları ile kare dalga bile süzülerek %3 distorsiyona düşürülebilir, fakat böyle bir Kesintisiz Güç Kaynağının çıkış empedansı çok büyük ve dinamik regülasyonu çok kötüdür. Bu nedenlerden dolayı, modern Kesintisiz Güç Kaynaklarında yüksek frekanslarda PWM yapılır. Böylece düşük frekanslı harmonikler üretilmez ve THD küçültülür. Aşırı Yük Ve Kısa Devre Koruma Bütün önlemler alınsa bile KGK uzun ömrü süresince aşırı yüklere ve kısa devrelere maruz kalacaktır. İyi bir Kesintisiz Güç Kaynağı bu tip etkilerle başbaşa kaldığında arıza yapmamalı, sistemi beslemeye devam etmelidir. Bunun için verilebilecek değerler: Aşırı yükte gerilim regülasyonu sınırları içinde kalarak belli bir süre çalışmalıdır. Kısa devre ise çıkışın tamamen korunması ve kısa devre kalktığında dışarıdan müdahale gerekmeksizin çalışmanın devam etmesi aranan özelliklerdir. Yüksek Verim KGK bünyesinde çeşitli enerji birimleri oluşturmaktadır. Sistemde bir kaybın olmaması imkansız olacağından bir verim söz konusudur. Komple sistem verimi önemli bir unsurdur. Yani 10kW üretmek için 15kW enerji tüketilmesi garip bir durumdur. Bununla birlikte %85 verim (yani 8,5 kW üretmek için 10 kW enerji harcanması) kabul edilebilir bir değerdir. Aküler Akü teknolojisi son yıllarda büyük ilerleme kaydetmiştir. Birçok yabancı firma amansız bir teknoloji savaşı içindedir. Tam bakımsız, kapalı kurşun asit aküler hemen hemen tüm KGK üreticileri tarafından kullanılmaktadır. Burada küçük hacmin ve kapalı kutunun getirdiği bir dezavantaj akülerin derin deşarja maruz kaldıklarında bozulmalarıdır. Diğer bir özellik de akünün şarj süresidir (deşarjdan sonra belirli bir kapasiteye ulaşması için gereken süre). Bunlar üretici firma tarafından belirtilen büyüklüklerdir. Mümkün olduğu kadar, derin deşarjdan etkilenmeyen ve hatta kısa devre bile edilebilen, deşarj sonrası 2 saat içinde %80 kapasiteye ulaşabilen aküler kullanılmalıdır. Kolay Tamir Edilebilmesi Ve Yedek Parça Teminini Kolaylığı : KGK seçerken herhangi bir arıza durumunda arıza sağlıklı çalışabileceği süre (MTBF= Mean Time Between Failure), arızaya müdahale ve tamir süresi (MTTR=Mean Time to Repair) değerleri dikkate alınmalıdır. Bu açıdan KGK’nın yerli üretim olması yedek parça temini ve müdahale süresini kısaltır. Ayrıca yerli üretim KGK yedek parçası fiyat olarak daha ekonomik olmaktadır. Bir diğer etmende geniş satış-servis ağıdır. KGK Bağlantı Şekilleri: KGK Şebeke bağlantısı yapılırken mutlaka teknik personelden yardım alınmalıdır. Aşağıda 1 faz giriş 1 faz çıkış ve 3 faz iriş 3 faz çıkışlı KGK şebeke bağlantı şeması verilmiştir. Şekil-1 KGK 1.1 Bağlantı Şeması. Şekil-2 KGK 3.1 Şebeke Bağlantı Şeması. Şekil-2 KGK 3.3 Şebeke Bağlantı Şeması. KGK çıkışına bağlanacak cihaz (Bilgisayar, yazıcı, fax vs.) sayısı ve gücü, seçilmesi gereken KGK’nın gücünü belirler. Bu güç görünür güçtür ve birimi kVA ile ifade edilir. Görünür güç, Görünür güç (VA)= Gerilim(V)*Akım(A) bağıntısı ile verilir, değeri doğrudan, gerilim/akım RMS değeri ölçen ölçü cihazlarının ölçtüğü büyüklüklerle saptanır. Ancak elektrik enerjisi tüketen yüklerde asıl harcanan güç aktif güçtür, birimi Watt’dır ve görünür güç ile arasında Aktif güç= Görünür güç* Güç faktörü bağıntısı geçerlidir. Sonuç olarak ‘bir’ den küçük olan güç faktörü değerleri KGK’nın kullanılabilir kapasitesini azaltmaktadır. Elektrik enerjisinin ne kadar verimli kullanıldığının ölçüsü olan güç faktörü değeri genellikle üç fazlı KGK cihazlarında 0.8, bir fazlı olanlarda ise 0.7’dir. Örnek olarak 10 kVA gücündeki üç fazlı bir KGK’nın çıkışından max. 8 kW, bir fazlı olanından ise max 7 kW güç çekebilirsiniz. Bu değerlerin üstünde güç çekecek şekilde çok fazla sayıda cihazı KGK çıkışına bağladığınızda KGK’nız aşırı akım uyarısı verir ve yükünüz, çekilen akım değerine bağlı olarak, bir süre sonra By-Pass kaynağına transfer eder veya KGK’nız kapanır. Kullanıcı, satın alacağı KGK gücünü belirlerken, KGK üzerinden beslemeyi düşündüğü yüklerin etiketlerinde yazılı olan tüm VA değerlerini toplamalı veya akım ve gerilim değerlerinden söz konusu gücü hesaplamalıdır. Ortaya çıkan gücün üstündeki standart bir KGK ürününü seçebilirsiniz. Belirlediğiniz gücün %20 üstünde bir güce sahip KGK’nın seçilmesi yaygın bir pratiktir. İhtiyacın üstünde seçilecek KGK’da güç elemanları daha az akım ve gerilim streslerine maruz kalır ve kullanım ömrü uzar. 2- Faz sayısına göre KGK seçimi : Genellikle KGK’nın faz sayısı çıkış fazları için verilmektedir. Ev ve küçük ofis uygulamaları için bir fazlı KGK kullanımı yeterlidir. Üç fazlı KGK’ların çıkışına bağlanacak bir fazlı yüklerin dengeli şekilde dağıtılması kadar üç fazlı elektrik dağıtım sisteminden beslenen bir fazlı KGK’ların da dengeli dağıtılması esastır. Faz iletkenlerinden çok farklı akımlar çekecek şekilde dengesiz dağıtılmış KGK’lar/kritik yükler nötr hattından akacak akımları arttırır. Aşırı nötr akımları, güç kayıplarının artmasına, monitör ekranlarında dalgalanmalara, hatta bazı durumlarda veri kayıplarına bile neden olur ve ek tedbirlerin alınmasını zorunlu kılar. Bir fazlı elektrik sisteminden beslenen bir fazlı KGK kullanımında bu tip olumsuzluklar söz konusu değildir. Sonuç olarak sadece evde kullanılacak KGK’ların bir fazlı; üç fazlı elektrik tesisatının kurulu olduğu yerlerde ise, kullanıcının tercihine bağlı olarak, bir veya üç fazlı KGK kullanılması gerekir. Üç fazlı sistemlerde faz ve nötr iletkenlerinin uygun boyutlandırılması ve yük dağılımının doğru yapılması, ileride karşılaşılabilecek olası sorunları en aza indirecektir. 3- Akü süresine göre KGK seçimi : KGK’nın temel kullanım amacı, elektrik kesintisi durumunda kritik yükleri, çekilen yük akımına bağlı olarak akü kapasitesinin belirlediği bir süre boyunca beslemeye devam etmektir. Aküler en az KGK’nın kendisi kadar önemli sistem bileşenleridir ve seçimleri, bakımları ayrı bir önem gerektirir. Aküden beslenme süresi, kullanılan akü kapasitesi ile orantılıdır, diğer bir deyişle uzun süren elektrik kesintileri için düşünülecek akülerin kapasitesi yüksek olmak zorundadır. Bu durum ise büyük güce sahip bir KGK kullanmanızı gerektirir. Bununla beraber düşük çıkış gücüne sahip ancak yüksek aküden çalışma süresi sunan standart dışı KGK’lar mevcuttur. Genellikle fiyatları yüksek olan bu modellerde şarj devrelerinin akım değerleri yüksektir veya ek şarj devreleri kullanılmaktadır. Sadece bir PC’ye yönelik standart KGK’da yaygın olarak 12V/7Ah’ lik aküler kullanılır ve aküden besleme süresi 7-10 dakika arasında değişmektedir. KGK’da akü ile ilgili sorunlar yaşamamak için akü bağlantılarının sağlam, akü şarj geriliminin doğru ve akü ortam sıcaklığını uygun değerde olmalıdır. Uzun süre kullanılmayan KGK’ların aküsü kendi iç direnci üzerinden boşalır ve akünün durumuna, markasına/modeline ve kullanım süresine bağlı olarak yeniden şarj olmayabilir. Bu nedenle kullanılmayan zamanlarda bile KGK’nın çalışır durumda bırakılmalıdır. KGK Nedir? Elektrik yükünün bağlı bulunduğu şebekede meydana gelen veya gelebilecek olan gerilim dalgalanmaları (çöküntüler, yükselmeler, ani değişikler), harmonikler, kısa veya uzun süreli kesintiler v.b. durumlarda yük bu değişimlerden hassaslığı oranında etkilenir. Özellikle sağlık, veri işleme, güvenlik gibi çok hassas yükler kesintilerden en fazla etkilenen gruplardandır. Örneğin bilgisayar beslemesindeki ani kesintiler kaydedilmemiş verilerin kaybolmasına neden olur. Ayrıca bu kesintilerin kayıtlı verilere de zarar verebileceği bir gerçektir. • KGK şebekede meydana gelen parazitleri süzer ve kritik yükü etkilemeyecek hale getirir. Böylece yük şebekede oluşan her tür elektriksel gürültüden temizlenmiş enerjiyle beslenir. • Cihazın içinde bulunan eviriciden elde edilen parazitlerden arındırılmış, voltajı ve frekansı kararlı AC gerilim kritik yüke aktarılır. Böylece kritik yükün şebekedeki tolerans sınırları içindeki gerilim ve frekans değişimlerinden etkilenmesi önlenmiş olur. • Şebeke kesintisi olduğunda, kritik yük KGK’dan beslenmeye devam ettiği için kesintiden etkilenmez. KGK’dan kaliteli enerji ile beslenen cihazların şebeke düzensizliklerinden kaynaklan arızaları önlenmiş olur. Böylece cihazların kullanım süreleri uzamış olur. KGK’lar yapıları itibariyle: • Statik KGK • Dinamik KGK KGK Çalışma şekline göre: • On-Line KGK • Off-Line KGK • Line-Interactive KGK olarak gruplandırılabilir. Bir amacı gerçekleştirmek için değişik yöntemler kullanılabilir. Ancak kullanılan yöntemin en iyi en ekonomik olması tasarım-üretimin temelini oluşturur. Kullanıcı ihtiyaçları doğrultusunda bir KGK edinmek istediğinde bu hususları göz önüne almalıdır. Kullanılan malzemenin cinsi kullanılan yöntem ve teknikler KGK’nın verimi, teknik açıdan yeterlilikleri iyi analiz edilmelidir. KGK SEÇİMİNDE KRİTERLER Özel bir uygulama için KGK seçimi yaparken aşağıdaki kriterler değerlendirilmelidir: • On-Line veya Off-Line KGK Sistemi Olacağının Belirlenmesi, • Aküden Çalışma Süresi, • Yük Tipi, • KGK’nın Kurulacağı Yer, • Kapasite. Off-Line Sistem Yükü sürekli olarak şebekeden besleyen ve güç sorunu karşısında KGK’ya veya eviriciye anahtarlayan sisteme Off-Line sistem denir. Çoğu Off-Line sistemde By-Pass’tan eviriciden çalışma (akü) durumuna geçişte bir kesinti vardır. Bu kesinti 2ms kadar küçük veya 20ms kadar büyük olabilir Çoğu küçük Off-Line KGK sistemi kare veya modifiye edilmiş (sinüse yaklaştırılmış) kare dalga çıkış gerilimi verirler. Çıkış dalga şekline bağlı olarak KGK ve şebeke arasındaki gerilimin eşit olmaması yüzünden bu dalga şekli kesintisiz transferi olanaksız kılar. Bu tip bir sistem küçük bilgisayar uygulamalarında veya belli güç kesintisinin kabul edilebileceği durumlarda yeterlidir. Her bilginin önemli olduğu daha karışık bilgisayar sistemlerinde Off-Line sistemler kabul edilemezler. On-Line Sistem Yükü sürekli olarak eviriciden besleyen KGK sistemine On-Line denir. Bu sistemler genellikle çıkışta sinüs dalga verirler ve kesintisiz By-Pass yetenekleri vardır. Sinüs çıkış gerilimi, By-Pass’tan eviriciye transfer sırasında KGK’nın şebekeyle paralel çalışmasına izin verir. Sonuçta yük bir kaynaktan diğerine kesintisiz olarak aktarılır. Gerçek bir On-Line KGK kritik yüklere sağlanabilecek mümkün olan en iyi korumadır. Akü Çalışma Süresi KGK sisteminden beklenen yedek süresi, bireysel kritik yük gerekleriyle belirlenir. Çoğu KGK üniteleri (10kVA’ya kadar) standart olarak 5 ila 10 dakikalık akü sürelerine sahiptir. Dahili aküler yeterli oluyorsa bu, kullanıcının yararınadır. Dahili akülerin belirtilen çalışma süreleri tam yük için geçerlidir. Bu, genellikle beş veya on dakikadır. KGK piyasasında güç faktörü için 0.8 değeri standarttır. Bu demektir ki yüke aktarılan güç iki bileşenden oluşur: Aktif ve reaktif. Bu, yüke aktarılan gerilim ve akımın aynı fazda olmaması demektir. Akım dalga şekli gerilim dalga şeklinin önünde veya arkasında olabilir. Buna yük güç faktörü denir. Güç katsayısı 0.8 olduğunda akım ve gerilim arasındaki faz açısı, arccos0.8=36.87 derecedir. Sorudaki KGK 1000VA olsaydı 0.8 güç faktörü, cihazın 0.8x1000=800W’lık rezistif bileşeni, 900 ‘de 600VA’lık vektör ile kabul edeceği anlamına gelirdi. Sadece gerçek veya rezistif kısmın gerçek güç harcadığı ve dolayısıyla aküden güç çektiği hatırlandığı sürece bu detay önemsizdir. 1000VA örneğinde aküyle beslenecek yüke gerekli enerjiyi hesaplarken, güç=1000VA x 0.8 = 800W olur. Akünün DC verimini hesaba katmak için bu sayıyı verime bölün. Eğer akünün verimi %90 ise gerekli güç 800/0.9 = 889W dır. Akü deşarj eğrileri lineer olmadığı için %50 yükteki deşarj zamanı %100 yüktekinden açık şekilde uzundur. Çoğu uygulamalar KGK kapasitesinin %100’ünü kullanmayacağından kullanıcılar bu gerçekten faydalanabilirler. Yükün Çeşidi Bir KGK’ya bağlanacak yük elektrik enerjisi çeken herhangi bir cihaz olabilir. Fakat bir sistem seçerken hesaba katılacak belirli parametreler vardır. Bunlar: Yük kritik bir cihaz mı? Yani KGK; kritik bir bilgisayarı, hayati önemi olan veya gerçek zamanlı iletişim uygulamalarını çalıştıran bir cihazı mı besliyor? Yoksa yük kritik değil mi? Yani belli bir güç kesintisini kaldırabilir mi? Kritik yükler çoğu durumda gerçek bir On-Line sistem tarafından korunmalıdır; diğer yanda kritik olmayan yükler On-Line veya Off-Line bir KGK ile korunabilir. Bazı KGK’lar acil ışıklandırma gibi basit yükler için kullanılabilir. Bu durumda herhangi bir tip KGK normal şekilde çalışmaya devam edecektir. Eğer kare dalga Off-Line bir KGK, sinüs dalganın tepe gerilimiyle çalışan gaz boşaltma tüpü gibi bir yükü besleyecekse bu yüklerin sinüs dalga olamayan gerilimle doğru biçimde ateşlendiğinden emin olunmalıdır. Çoğu lamba, KGK’yı aşırı yüklenmeye götürebilecek çok yüksek inrush akımı çekebilir. Eğer mümkünse KGK üreticisi, tercihen lambanın ateşlenmesi ve normal çalışma sırasında çektiği akımı gösteren bir grafik yardımıyla lamba yükü hakkında bilgilendirilmelidir. Bu tip bir yük yapısal olarak rezistiftir ve gerekli olan akü enerjisi yükün Watt olarak değerinin akünün verimine bölünmesiyle bulunan değerdir. Rezistif yükler için tepe akımı (efektif değer)x ye eşit olacağından belirlenmesi kolaydır. KGK koruması gerektiren yüklerin büyük çoğunluğu bilgisayar, işlem kontrol elemanı, tıbbi cihazlar gibi elektronik yapıdadır. Bu tip yüklerin bir güç katsayıları vardır. Tipik elektronik yüklerin güç katsayıları 0.6 ila 0.8 arasındadır. Bu, çoğu elektronik yükün, girişinde kapasitif giriş filtresi olan anahtar güç kaynaklarına sahip olmasından kaynaklanır. Kapasitör giriş filtresi yapısal olarak, yüke verilen gücün yarım periyodunun ortası boyunca yüksek piklerle akım çeker. Bu tip yük lineer değildir. Direnç ya da akkor lambalar gibi saf rezistif yüklerde çıkış gerilimi çıkış akımıyla aynı fazdadır (güç katsayısı=1.0). Yükün Watt değeri VA değerine eşittir. Elektronik (reaktif non-lineer) yüklerde sadece güç katsayısı değil tepe akımlarının genliği de hesaba katılmalıdır. “Akü Çalışma Süresi” bölümde anlatıldığı gibi güç katsayısının gereken akü gücünü hesaplama da önceliği vardır. Tepe yük akımı, KGK’nın gücünü belirlerken önem kazanır. Bu belirlemeyi yaparken dikkate alınması gereken 2 tip tepe akımı vardır. Bunlar: yüke verilen gerilimin her yarım periyodunda oluşan tekrarlı tepe akımı ve ek yüklerin devreye sokulmasıyla meydana gelen aşırı akımların doğurduğu rasgele tepe akımlarıdır. Transformatörler, motorlar ve elektronik ekipmanlar bu tür yüklere tipik örneklerdir. İncelenecek ilk tepe akımı, elektronik yükteki güç kaynaklarının sebep olduğu tekrarlı tepe akımıdır. Daha önce de bahsedildiği gibi bu güç kaynakları, kapasitör giriş tipindedir ve giriş gücünün her yarım periyodu boyunca yüksek akım darbeleri çekerler. Bu tepe akımları KGK’nın aşırı yük sinyali verip koruma durumuna veya By-Pass’a geçmemesi için gereklidir. Ampuller gibi normal rezistif yüklerde yük akımı sinüs gerilimle aynı fazdadır ve kendisi de sinüs dalgadır. Bu durumda tepe akımı x(RMS akımı)na eşittir. 120V’luk şebekeden çalışan 1kW’lık bir lamba için RMS akımı 1000W/120V = 8.33 A dır. Tepe akımı 8.33 x 1.414 = 11.78 A olur. Tepe akımının RMS akımına oranına krest faktörü ismi verilir. Bu, önemli bir orandır ve güç kaynağını boyutlandırmada karşımıza çıkar. 1kW ampul için verilen örnekte krest faktörü 11.78/8.33 = 1.414:1 dir. Bu, saf rezistif bütün yükler için aynıdır. Çoğu elektronik yük için krest faktörü 4.0:1 ‘e kadar çıkabilir. Yüklerin çoğunluğunun krest faktörü 3.0:1’in altındadır; ortalama ise 2.0 ila 2.2:1 civarındadır. Eğer mümkünse KGK’nın üzerinde az yük varken tepe akımı ölçülmelidir. Üzerinde durulacak ikinci tür tepe akımı ise trafoların, motorların veya elektronik ekipmanların sebep olduğu akımlardır. Bu yükler, yüksek tepe akımlarına karşılık gelen anlık yüksek yük akımlarına sebep olurlar. Eğer bu tepe akımları KGK’nın aşırı yük ayarlarının üzerine çıkarsa KGK koruma durumun geçmeye zorlanır ve yüke giden elektriği kesebilir. Bu tepe akımı durumlarına, KGK’ya bağlanacak her cihazın ani kalkış akımı ölçülerek hazırlık yapılabilir. Gereken kapasiteyi hesaplarken bu cihazların hepsi aynı anda çalışmaya başlamayacağı için toplamın alınmasına gerek yoktur. Tüm KGK’lar maksimum tepe akım değeri olan yarıiletken elemanlar kullanırlar. KGK tasarlanırken, güç yarıiletkenleri seçildiği zaman tasarımcılar en kötü yük durumunu, yani cihazın maruz kalacağı izin verilen en yüksek tepe akımlarını hesaba katarlar. KGK içindeki koruma devreleri, yarıiletkenin içinden geçen akım, cihazın bozulmasına neden olmadan devreye girerler. Yarıiletkenleri, KGK’nın gerekli krest faktörü ve aşırı yük kabiliyetlerinin de üzerine çıkaracak şekilde seçmek mümkündür; fakat bu, ekonomik değildir. Çalışma Ortamı Önemli ve ayrıntılı bir uygulama için KGK seçerken, KGK’nın çalışacağı ortam hesaba katılmalıdır. Eğer KGK, kontrol edilmeyen bir ortamda bulunacaksa KGK’nın bu ortamda çalışacağından emin olunmalıdır. Ortam, özellikle büyük KGK’ların yayacağı ısıyı emebilecek şekilde olmalıdır. Daha küçük sistemler genellikle klimalı ortamlarda bulunurlar ve yayılan ısı klima tarafından emilir. Eğer sistem harici aküler kullanılacaksa, akülerin benzer kutular içinde veya açık raflarda olmasına dikkat edilmelidir. Açık raflar deprem sarsıntılarına dayanıklı olmalıdır. KGK Kapasitesi Önceki bölümlerde belli bir uygulama için KGK’nın gücünü belirlerken gerekli olan bilgiler verildi. Bu iş için gerekli başlıklar şöyle sıralanabilir: • On-Line veya Off-Line KGK gerekliliği, • Toplam RMS akım veya VA, • Yük güç faktörü ( bilgisayarlar için 0.7 alınabilir), • Kararlı durum krest faktörü, • Yükün periyodik yük geçici dalgalanmalarının olup olmadığının belirlenmesi (geçici dalgalanmalar, kritik veri yolunda diğer cihazların açılıp kapanmasıyla oluşur), • Gerekli akü gücü, • Gerçek yük için gerekli akü zamanı, • Akü kutusu mu yoksa açık raf mı, • Gerekli KGK kapasitesi, • Çevresel koşullar (ısı, gürültü, hava akımı, vs). KGK’larda seri ve paralel “redundant” bağlantılar yapılarak KGK’ların güvenilirliğini arttırılabilir, yedekleme yapılabilir ve güç artırımına gidilebilir. Bazı kritik yükler şebekeden çalışma riskine dayanamayacak yapıda olabilir Bu nedenle klasik On-Line KGK‘larda bulunan ve yedekte bekleyen şebeke kalitesi yeterli olmayabilir. Bu nedenle KGK sisteminin güvenilirliğini arttırmak gereklidir. KGK’ların güvenilirlikleri her ne kadar üst seviyede olsa bile şebekedeki bozulmalardan oluşan bozulmaları kendi üstlerine almalarından dolayı arızalanma riskleri vardır. Ömürlü malzemelerin bozulması da cihazın çalışmasını engelleyebilir. Bu nedenle farklı KGK bağlantı sistemi kurularak yedeklemeli çalışılabilir. Sürekli büyüyen sistemlerde KGK gerekli gücü karşılayamaz hale geldiğinde KGK’yı değiştirmek yerine mevcut sisteme ilave edilen bir KGK ile daha ucuz bir çözüme gidilebilir. Yukarıda belirtilen koşullarda çalışabilmek için KGK’da şu bağlantı şekilleri vardır. Seri Redundant KGK Sistemi (Hot Standby Modu, Kaskad Bağlantı) SW1 ve SW2 otomatik By-Pass anahtarları olmak üzere seri redundant bağlantı konfigürasyonu aşağıda gösterilmiştir. Normal çalışma koşullarında yük KGK2 üzerinden beslenir ve KGK1 boşta çalışır. KGK2 de KGK1’e senkron olarak yedekte çalışmaktadır. KGK2’de bir sorun olduğunda SW1 ve SW2 anahtarları yükü kesintisiz olarak KGK2’den KGK1’e geçirecek şekilde konumlandırılır. Bu çalışmanın özellikleri şunlardır; - KGK2’nin çalışmasında sorun olduğunda yükün tamamı KGK1 üzerine kesintisiz olarak aktarılabilir. - SW1 ve SW2 Statik By-Pass Anahtarlarının güvenilirliği en üst seviyededir. - Bu çalışma şeklinde KGK’lar arası bir kontrol olmadığından sistem farklı marka ve modelde KGK’lar kullanılabilecek şekilde esnektir. - Kurulumu ve bakımı kolaydır. - MTBF değeri 5 saat x105 değerine ulaşmaktadır. Paralel Redundant KGK Sistemi SW1, SW2 ve SW3 Statik By-Pass Anahtarları olmak üzere paralel redundant bağlantı konfigürasyonu aşağıda gösterilmiştir. Bu çalışma şeklinin özellikleri şunlardır; - Herhangi bir KGK’da sorun olduğunda yükün kalan KGK tarafından sorunsuz beslenebilmesi için her bir KGK’nın gücü tek başına yükü besleyebilecek seviyededir. - Evirici frekansı senkronizasyonu, statik anahtar kontrolü, çıkış akımı paylaşımı ve doğrultucu akımı paylaşımı karmaşık kontrol devreleri ile sağlandığından maliyet yüksektir. - Cihazların tek bir güç kaynağı gibi davranmaları gerektiğinden dinamik cevaplar aynıdır. - Cihazların kurulumu ve bakımı karmaşıktır. - Temel KGK sistemlerinden daha güvenilir olsa bile seri redundant KGK sisteminden %50 daha düşük olan 2,5 saat x105 MTBF değerine sahiptir. MTBF(Mean Time Between Failures) Bir sistemin parçalarının ve birimlerinin bozulma oranlarının analizidir. Bu analizlerde kullanılan genel modeller vardır. Bu modeller parçaların hata oranlarının hesaplanması için gerekli prosedürleri sağlarlar. Hesaplanan bu hata oranları kullanılarak da MTBF değeri hesaplanabilir. Güç kaynaklarının güvenilirliği de birimi saat olan MTBF kullanılarak değerlendirilebilir. Elektrik şebekesinin güvenilirliğinin zayıf olması nedeniyle KGK’lar kullanılır. KGK’lar kritik yükleri besledikleri zaman önemleri daha da artar. Özellikle tıbbi cihazlarda, haberleşme sistemlerinde, IT teknolojisinde ve endüstriyel sistemlerde sıfır hatayla çalışmak zorundadırlar. KGK’ların çalışmasında bir sorun olduğunda doğrudan veya dolaylı olarak maddi sorunlar ve sistem altyapısında zararlar oluşabilir. KGK’nın bağlı olmadığı bir sistemde MTBF yalnızca 100 saattir. KGK bağlandığında ise MTBF değeri 31000 saate çıkmaktadır. KGK’lar yukarıda bahsedilen bağlantı konfigürasyonlarıyla MTBF’si daha yüksek güç kaynağı sistemleri oluşturulabilir ve MTBF değeri 5x105’e çıkarılabilir. Temel KGK için MTBF Hesabı Yukarıda blok diyagramı verilen temel KGK için MTBF süresi hesaplanırken KGK’yı oluşturulan birimlerin (evirici, doğrultucu ve akü) MTBF değerleri kullanılır. Bu birimlerin MTBF değerleri şu şöyledir. - Doğrultucu MTBF= 100 000 saat - Evirici MTBF=70 000 saat - Akü MTBF=130 000 saat (Akü güvenilirliği pahalı ve uzun ömürlü aküye göre hesaplanmıştır) Sonuç olarak otomatik By-Pass anahtarı hesaba katılmadan hesaplanan KGK’nın MTBF değeri 31000 saat = 3,5 yıl olarak hesaplanır. KGK’nın MTBF değerini arttırmak için en basit yöntem yüksek kalitede tek akü grubu kullanmak yerine daha düşük kalitede paralel akü grupları kullanmaktır. Bu yöntemin etkisini hesaplamak için aşağıdaki değişkenler kullanılır. - Düşük kalitedeki akü için MTBF değeri 55 000 saat - MTTR (Mean Time to Repair)=(Ortalama onarım süresi)=48 saat Bu değerlere göre MTBF değeri yenide hesaplanırsa; Yukarıda hesaplandığı gibi daha düşük kalitede akü grubu paralellendiğinde MTBF değeri aküler için 48 MTTR değeri için 700 yıla kadar çıkmaktadır. Bu sonuç KGK’nın MTBF değerini 31000 saatten 41000 saate çıkarmaktadır (Otomatik By-Pass Anahtarı hesaba katılmadan). Otomatik By-Pass Anahtarı hesaba katıldığında KGK’nın MTBF değerini hesaplanırken aşağıdaki şekil ve değişkenler de hesaba katılır; - Şebekenin MTBF değeri=100 saat - KGK’nın MTTR değeri=24 saat 24 saatlik süre içerisinde tamir edildiği varsayılan Statik By-Pass anahtarına ve paralel akü grubuna sahip bir KGK sistemi için MTBF değeri; Sonuç olarak Otomatik By-Pass anahtarı ve iki adet paralel akü grubuna sahip KGK’da MTBF değeri 142000 saat=16,3 yıla ulaşmaktadır. Seri Redundant KGK Bağlantısında MTBF Hesabı Bu bağlantı konfigürasyonunda MTBF hesabı iki adımdan oluşmaktadır. - Öncelikle KGK1 için ve SW1 için MTBFx değeri hesaplanır. - Sistemin MTBF değerini bulmak için KGK2, SW2 ve MTBFx değerleri kullanılır. KGK’nın MTBF değeri 42 000 saat, MTTR değeri 24 saat olarak alındığında seri redundant sistemin MTBF değerini hesaplamak için öncelikle MTBFx değeri hesaplanırsa; değeri bulunur. Seri redundant sistemin MTBF değerini hesaplamak MTBFx değerinin yanı sıra KGK2 ve SW2’nin kullanılarak aşağıdaki hesaplama yöntemi kullanılır. Seri redundant KGK sistemi için MTBF değeri=5x105 saat=57 yıl olmaktadır. Bu hesaplamada KGK güvenilirliğini belirleyen ana etken KGK ve aküler değil Statik By-Pass Anahtarı olmaktadır. Paralel Redundant KGK Bağlantısında MTBF Hesabı Paralel Redundan bağlı KGK sisteminin MTBF değerini hesaplamak için aşağıdaki şekilde gösterilen model kurulmuştur. Bu modele göre MTBF değeri hesaplanırken şu adımlar izlenir: - KGK1 ve SW1 için MTBF1 değerinin hesabı - KGK2 ve SW2 için MTBF2 değerinin hesabı - MTBFx değerinin hesabı - MTBFx, Otomatik Anahtar ve kontrolörün MTBF değerlerinin dahil edilerek paralel redundant bağlı KGK sisteminin MTBF değerinin hesabı KGK1 ve SW1 için MTBF1 değerinin hesabı ve sonucu; KGK Bağlantı Paralel Redundant Seri Redundant Avantajlı Olan Toplam MTBF 2,5x105 5x105 Seri 2 KGK’lı sistem için fiyat 2.5* 2* Seri Kurulum Yüksek seviye ve teknik beceri gerekli Hızlı ve basit Seri Aktif akım paylaşımı Var Yok Parelel Yedek parça Standart değil Standart Seri İleride güç arttırma imkanı Var Yok Parelel Kontrol devre karmaşıklığı Yüksek Düşük Seri MTTR Yüksek Düşük Seri KGK seçimi Belirli KGK’lar birlikte çalışabilir Herhangi 2 KGK bağlanabilir Seri SW bağlantısı Karmaşık ve pahalı Basit ve güvenilir Seri Verim Orta Normal Seri LAMBA W ÇEKİLEN WATT 75 W 100 W AMPUL AMPUL AMPUL AMP KARŞILIGI SABİT GÜÇ AMP 0,30 AMP 0,40 AMP 150 W AMPUL 0,62 AMP 200 W 300 W 400 W 500 W AMPUL AMPUL AMPUL AMPUL 0,85 AMP 1,26 AMP 1,69 AMP 2,00 AMP 600 W 700 W 800 W 900 W AMPUL AMPUL AMPUL AMPUL 2,51 AMP 2,92 AMP 3,28 AMP 3,69 AMP 1000 W 1200 W 1300 W 1400 W AMPUL AMPUL AMPUL AMPUL 4,11 AMP 4,95 AMP 5,36 AMP 5,77 AMP 1500 W 1600 W 1700 W 1800 W AMPUL AMPUL AMPUL AMPUL 6,19 AMP 6,40 AMP 6,78AMP 7,20 AMP 1900 W 2000 W 2500 W 1200 W AMPUL AMPUL AMPUL 7,61 AMP 8,00 AMP 10,02 AMP 4,68 AMP 19’’lg flat mont P 1,4 kasa ISITICI Windows açıldıktan sonra C.bukluoglu ups bölümü 500w mini speakers ORİTE 220 AŞIRI YÜK SN İLK AÇILIŞ 4,40 AMP SON İlk açılış watt 1,25 amp 0,75 amp
