Kesintisiz Güç Kaynağı Nedir ? 1. Bölüm |
ElektrikPort Akademi

Kesintisiz güç kaynakları, elektrik kesintisine tahammülü olmayan kritik yüklerin beslenmesinde çok önemli bir görev üstlenmektedir. 2 bölümlük bu yazı dizimizde bu sistemler ile ilgili genel bilgileri gözden geçireceğiz.

A- A+

25.01.2015 tarihli yazı 201125 kez okunmuştur.

KGK (Kesintisiz Güç Kaynağı); cihazları olumsuz şebeke koşullarından koruyan ve AC kesintisi sırasında enerji sağlayarak bilgi aktarma işlemlerinin devamlılığına imkan veren bir cihazdır.

KGK'nın iki ana fonksiyonu vardır;

► Koruma sağlamak.

► Yedek enerji sağlamak.

KGK'ların işlevinin anlaşılmasındaki en büyük yanlışlardan biri jeneratörlerle karıştırılmalarıdır. KGK'ların kullanım amaçları elektrikler kesildikten sonraki 5-10 dakika içinde açık dosyaları kapatmak ve saklamak veya acil işlemleri tamamlamak için kullanıcıya zaman kazandırmaktır. KGK'lar jeneratörler gibi uzun süreli enerji sağlamazlar ve kullanım amaçları da zaten bu değildir.

KGK'lar Neden Önemli?

Ülkemiz enerji bakımından oldukça sorunlu bir ülkedir. Artık eskisi kadar sık elektrik kesintileriyle karşılaşmasak da uzun süreli yüksek veya düşük gerilim, ani voltaj sıçramaları ve frekans değişimleri gibi sorunlarla sık sık karşılaşmaktayız. Yeterli koruması bulunmayan cihazların bu gibi durumlarda karşılaşacakları sorunları listelersek;

► Güç kartları yanabilir.
► Ekranlar kararabilir.
► Hard disk'e yazarken elektrikler kesilirse tüm bilgiler kaybolabilir.
► 'Path' hatalarıyla karşılaşılabilir.
► Hard diskte şifre koruması kullanılıyorsa ve oku/yaz sırasında enerji kesilirse şifre kaybedilebilir.
► Donanımın herhangi bir parçası zarar görebilir.

KGK'lar Nasıl Çalışır?

Piyasada yer alan KGK'lar 3 farklı sistemde çalışırlar. Bunlar;

a) Off-line Sistemler: Şebekede herhangi bir kesinti olmadığı sürece beklemede kalan (inverter 'off'), ancak kesinti anında devreye girerek yüke enerji sağlayan sistemlerdir. Bu sistemde çalışan KGK'larda kesinti anında tipik olarak 2 ms içinde bir röle devreye girerek yüke enerji aktarımını sağlar. Son yıllarda gelişen modellerde otomatik voltaj regülatörleri de vardır.

b) On-line Sistemler: Her zaman devrede olan (inverter 'on') sistemlerdir. Bu şekilde çalışan KGK'lar da inverter her zaman devrede olduğu için herhangi bir kesinti anında off-line sistemlerde görülen transfer gecikmesi meydana gelmez.

On-line sistemler şebekedeki voltaj ve frekans düzensizliklerini regüle ederler ve gürültüleri filtre ederek düzgün bir sinüs dalgası üretirler. Ayrıca yük değişimlerinden etkilenmezler. Her türlü en ideal korumayı online KGK'lar sağlar.

► İlginizi Çekebilir: Güç Elektroniği ve Endüstriyel Alandaki Karşılığı

c) Line-Interactive Sistemler: Çalışma sistemleri offline KGK'lar ile aynıdır, yani normal şartlar altında inverter devrede değildir ancak enerji kesildiğinde ya da KGK'nın regüle edebileceği sınırların dışına çıktığında devreye girer. Bazılarında bu işlem mikroişlemci kontrollü olarak yapılır. Günümüzde tüm line-interactive modellerde gerilimi oransal olarak kullanan otomatik voltaj regülatörü (AVR, OVR) bulunmaktadır.

Bu sistemlerde çalışan KGK'larda Smart Boost ve Smart Buck özellikleri vardır. Giriş gerilimi normal değerinin belli bir yüzde kadar altına indiğinde ya da üzerine çıktığında çıkış gerilimini belli bir katsayıyla çarparak azaltır veya arttırır. Off-line sistemlerdeki gibi aküye geçme durumunda bir gecikme durumu söz konusudur.

Line–Interactive KGK'larda inverter katı anahtardan sonra yer alır. Böylece off-line sistemlere göre daha temiz dalga çıkış elde edilir ve anahtarlamadan kaynaklanabilecek gürültüler azalır.

KGK'ların İç Yapıları ve İşlevleri

Bir KGK'nın hangi elemanlardan oluştuğu ve nasıl çalıştığı Şekil-1'de, off-line ve on-line çalışma modları ise Şekil-2'de ve Şekil-3'de açıklanmıştır.

► Şekil 1: KGK'ların yapısı

► Şekil 2: Off-line çalışma modu

► Şekil 3: On-line çalışma modu

On-line KGK ile off-line KGK arasındaki temel fark; akımın hangi yönde aktığıdır. Şekilde düz çizgi gösterilen yol akımın normal şebeke koşullarında izlediği yolu, kesikli çizgi ise buck-up (aküden çalışma) durumunda akımın izlediği yolu göstermektedir. Off–line modda, şebeke şartları normal ise transfer anahtarı filtrelenmiş şebeke işaretini seçecek şekilde konumlanır, bu devre asıl kaynaktır.

Şebeke şartları bozulduğunda ise (elektrik kesilmesi veya gerilimdeki oynamalar) anahtar akü/inverter devresine bağlıdır, dolayısıyla burası asıl kaynaktır. İnverter devresinde herhangi bir arıza olduğunda ise yedek kaynak olarak filtrelenmiş şebeke gerilimi alınır.

Herhangi bir elektrik kesintisi anında off-line KGK'da anahtar akü/inverter devresine bağlanıncaya kadar bir transfer süresi meydana gelir. Bu süre tipik olarak 2 ms'dir. On–line KGK'larda ise akü/inverter kısmı zaten devrede olduğundan kesinti anında herhangi bir gecikme oluşmaz.

Şimdi KGK içerisindeki her bir devrenin ne iş yaptığını öğrenelim;

1) Redresör: Aküyü şarj etme amacıyla alternatif akımı doğru akıma çevirir.

2) Akü: Elektrik enerjisini depolar ve kesinti anında devreye girerek enerji verir.

3) İnverter: Akü çıkışındaki doğru akımı alternatif akıma çevirir. İnverteri KGK'nın kalbi gibi düşünebiliriz. Kare, adım yada sinüs dalga olarak bahsettiğimiz çıkışlar hep inverter devresinin çıkışlarıdır (Bypass devresi çıkışları sinüstür).

4) Statik Transfer Anahtarı: Mekanik anahtar (röle) ve yarı iletken anahtardan (SCR, Triac) oluşur ve şebeke şartlarına göre konumlanır.

5) Yüksek Gerilim Bastırıcı: Şebekeden kaynaklanabilecek anlık yüksek gerilimi bastıracak cihazlar için tehlikeli olmayacak seviyelere indirir.

6) Filtre: Şebekeden yada elektronik malzemelerden kaynaklanabilecek bozuk işaretleri (gürültüleri) süzerek temiz bir çıkış işareti verir.

7) Otomatik Voltaj Regülatörü (OVR, AVR): Giriş voltajını regüle ederek belli bir tolerans dahilinde regüle edilmiş çıkış verir.

8) Kontrol Devresi: Enerji, voltaj ve yük durumunu izler.

Enerji Düzensizlikleri

a) Sıçrama (Spike): Voltajda ani yükselmedir.

b) Sarkma (Sag): Voltajda anlık bir düşmedir.

c) Black-out: Tamamen gerilim yokluğudur ve bilgi kaybına neden olur.

d) Brown-out: Voltajda uzun süreli bir düşmedir, genellikle yoğun iş saatlerinde meydana gelir.

e) Gürültü: Bir çeşit girişimdir. Şebekeden kaynaklanabileceği gibi elektronik malzemenin doğasından da kaynaklanabilir. Sinüs dalga şeklinin bozulmasına neden olur.

Enerji Düzensizliklerine Neden Olan Faktörler

Yüksek frekanslı makine kullanımına bağlı enerji sıkıntısı. Endüstriyel alanların ya da tesislerin çevresinde motor, kaynak makineleri veya makinelerin kullanılması sonucu ortaya çıkan çok yüksek ya da alçak geçiş voltajı, gürültü ve parazit. Fırtına, yıldırım ve elektrik şokları, tayfun, deprem gibi doğal afetler enerji sorunlarına yol açar.

KGK'lar Ne Tür Cihazlar ile Kullanılır?

Bilgisayar, dot-matrix yazıcı, ink-jet ve bubble,jet yazıcı, scanner, terminal, digitizer, POS, faks makinesi, yazar kasa, fax-modem cihazı, inkjet veya pen plotter, telefon santrali, güvenlik sistemleri ve bunun gibi her türlü elektronik cihaz kesintisiz güç kaynaklarına bağlanabilir.

Lazer yazıcılar, fotokopi makineleri, elektrikli ısıtıcılar, soba, vantilatör, klima gibi cihazlar yada aydınlatma cihazları KGK'ya bağlanmaz. Bu tür cihazlar daha çok rezistif yük oluştururlar, kalkış akımları fazladır ve KGK'nın ısınmasına yada ilk açılış sırasında zarar görmesine sebep olurlar. Zaten KGK'nın amacı bu tür cihazları korumak değildir.