Kesintisiz Güç Kaynağı Nasıl Çalışır?

KGK cihazları ile günümüzdeki birçok sistem şebeke kesintilerine karşı koruma altına alınıyor. Akü desteği ile işleyen bu sistem birçok açıdan avantaj da sağlamaktadır. Peki kesintisiz güç kaynağı nasıl çalışır? Cevabı yazımızın devamında.

A- A+

06.02.2015 tarihli yazı 52569 kez okunmuştur.

Şebeke kesintisinde veya şebeke voltajının çalışma limitleri dışına çıktığı durumlarda bünyelerindeki aküleri kullanarak stabil gerilim sunan Kesintisiz Güç Kaynakları (KGK) sayesinde birçok elektronik cihazı ve sistemi koruma altına alabiliriz.

KGK veya UPS şeklinde kısaltabileceğimiz bu cihazlar, şebeke gerilimi kesintiye uğradığında kullanıcıya cihazı sorunsuz şekilde bilgilerini kayıt edip kapatmak için yeterli süre kazandırmak amacı taşırlar. Aynı zamanda ikinci bir görevleri olarak da, şebekedeki tüm olumsuzluklardan cihazlarımızı korumak olduğunu söyleyebiliriz.

KGK Genel Çalışma Prensibi

KGK çalışma prensibini tamamen açıklamadan önce bazı kavramları analiz etmekte fayda var. Öncelikle sistemin belki de en önemli parçası akü. Bu akü sayesinde şebeke kesintilerinde enerji sağlanıyor. Aküden gelen DC enerji, devreler aracılığıyla AC enerjiye çeviriliyor ve çıkışa veriliyor.

Şekil 1: Kesintisiz Güç Kaynakları'nda şebeke gerilimi olduğu sürece doğrultucu ile doğrultularak akü şarj edilir, evirici ise doğrultucudan sağlanan enerjiyi AC gerilime çevrilerek yükün beslenmesi için kullanılır. By-pass sistemi ise kgk da bir sorun olduğunda şebeke gerilim ve frekansı limitler içerisinde ise sistemin kesintiye uğramasını önlemek için kullanılır.

KGK içerisinde bir doğrultucu (Rectifier), bir evirici (Inverter), akü grubu (Battery) ve bir by-Pass (SSW) mevcuttur. Doğrultucu, şebekeden alınan enerjiyi aküye ve eviriciye aktarmak amacıyla kullanılırken evirici ise akünün veya doğrultucunun DC enerjisini AC’ye çevirmek amacıyla kullanılır. By-pass ise öncelik sırasına göre KGK veya şebeke gerilimini kontrollü bir şekilde sisteme aktarma işlemini görür.

1 ve 3 fazlı KGK’larda gerçekleşen güç dönüşümünü ele alalım. Öncelikle şebekeden gelen gerilim ( 220 / 380V, 50 Hz) evirici güç katını besler. Daha sonrasında ise eviricinin ihtiyacı olan DC enerjiyi ve akülerin şarj gerilimini sağlayacak şekilde doğrultulur. Bu doğrultma işlemi KGK’nın giriş kısımlarında bulunan doğrultucu ile gerçekleştirilir.

Evirici, doğrultulmuş bu gerilimi daha kararlı ve regüleli alternatif gerilime dönüştürür. KGK çıkışında oluşan bu gerilim, frekans ve genlik olarak maksimum %1 sapmaya sahiptir.

Şekil 2: Enerjide kalite ve verimliliğin arttırılması için "Kesintisiz Güç Kaynakları" belirli standartlarda testlerden geçirilmektedir.

Böylece KGK çıkışında, şebeke enerjisindeki gerilim ve frekans gibi parametreler bakımından çok daha kaliteli bir elektrik enerjisi elde edilmiş olur.

KGK’ların çoğunda evirici güç katındaki arıza durumunda kritik yüklerin beslemesiz kalmaması için “by-pass” olarak adlandırılan bir yapı da mevcuttur. Böylece şebeke gerilimi ile KGK çıkışındaki gerilim tam olarak senkronize bir şekilde kritik yüklere iletilir.

Piyasadaki KGK'ların Çalışma Prensibi

a) Off-line KGK Sistemleri: Şebekede kesinti olmadıkça beklemede kalan, kesinti anında devreye girip, yüke enerji sağlayan sistemlerdir. Kesinti anında tipik olarak 2-6 ms içinde bir röle devreye girer ve enerji aktarımını başlatır. Son zamanlarda ise bu röle yerine otomatik voltaj regülatörleri kullanılıyor. Devrede olmadığı sürece şebeke dalgalanmalarını düzenleme imkanı bulunmuyor.

b) On-line KGK Sistemleri: Her zaman devrede olan sistemlerdir. Inverter sürekli devrede olduğu için, off-line sistemlerde olduğu gibi 2 ms’lik bir zaman gecikmesi yaşanmaz. Şebekedeki voltaj ve frekans düzensizliklerini regüle etmesi ve gürültüleri filtre etmesi sonucu düzgün bir sinüs dalgası üretirler. Yük değişimlerinden de etkilenmemeleri gibi özellikler sayesinde en ideal korumayı sağlayan çeşit olarak bilinirler.

Şekil 3: On-line KGK sistemleri düzgün sinüs çıkışları ve en ideal korumayı sağlamaları açısından en çok tercih edilen çeşittir. Şekilde de bir On-line KGK sisteminin genel şemasını görebiliriz

Yük, sürekli olarak evirici üzerinden beslenir. Şebekede enerji varsa aküler şarj edilir. Şebekede enerji yoksa aküden alınan enerji eviricide AC enerji dönüşerek yüke aktarılır. Yükün bu şekilde beslenmesi ise KGK çıkış gerilim kalitesi ve sürekliliğini değiştirmez. Bu yüzden de son teknoloji ürünler daha çok On-line KGK mantığıyla piyasaya çıkartılır.

On-line KGK sistemlerinin bir diğer avantajı ise motor, jeneratör, lazer, MR, Tomografi, CNC tezgahları gibi dengesizlik yaratan sistemlerin beslenmesinde de kullanılabilir olmalarıdır. Aşırı yüklenme, aşırı ısı, kısa devre gibi durumlarda ise yük, statik anahtarlar üzerinden kesintisiz olarak normal şartlarda ise şebekeye aktarılır.

► İlginizi Çekebilir: Güç Elektroniği ve Endüstriyel Alanda Karşılığı

c) Line-Interactive Sistemler: Çalışma prensipleri off-line KGK’lar ile aynıdır. Inverter sadece enerji kesildiğinde devreye girer. Bazı modellerde bu işlem mikroişlemci kontrollü olarak gerçekleştirilir. Günümüzde otomatik voltaj regülatörleri (AVR, OVR) kullanılmaktadır.

Aküye geçiş durumunda gecikme söz konusudur. Inverter katı, anahtardan sonra yer alır. Bu sayede off-line sistemlere göre daha kararlı bir çıkış elde edilir ve gürültüler azaltılır.

Smart Boost ve Smart Buck özellikleri de mevcuttur. Giriş geriliminin dalgalanması durumunda çıkış gerilimini belli bir katsayıyla çarparak azaltır veya arttırır.

► VİDEO: KGK Genel Çalışma Prensibi