Hangi KGK sistemini seçmeliyiz?

Line Interactive mı, yoksa On-Line mı? Hangi kesintisiz güç kaynağı sistemini seçmeliyiz?

Hangi KGK sistemini seçmeliyiz?

Yrd. Doç. Dr. Vehbi BÖLAT

KGK, veya halk arasında daha yaygın bilinen ismiyle UPS (Uninterruptible Power Supply) gelişmiş bir güç elektroniği sistemidir. Güç elektroniği; işletmelerimizde ve günlük hayatımızda kullandığımız bilgisayar, elektrik motoru, mikrodalga fırın, ulaşım araçları gibi elektriksel yüklerin besleme gerilimlerini ve/veya besleme akımlarını düzenleyen, değiştiren, kontrol eden elektrik devrelerini inceler. Çıkışlarındaki gerilimin (220V veya 380V) ve frekansın (50Hz) sabit ve kararlı olması gereken KGK'lar güç elektroniğinin dikkat çeken en önemli uygulamalarından birisidir. Çalışma prensibinin anlatıldığı ilk akademik yayınlar oldukça eski olmakla birlikte, KGK'ların yaygın endüstriyel kullanımları nispeten yenidir.

Şebeke elektrik enerjisinin kalitesizliğine duyarlı olan ve devre dışı kalması halinde büyük ekonomik kayıplara yol açabilecek pahallı elektrik cihazların, ekipmanların ve sistemlerin hızlı artışı ile KGK'lar kendilerine yaygın kullanım alanı bulmuştur.
KGK cihazları; çıkış gerilimi faz sayısına (bir fazlı, üç fazlı), çalışma şekline (line interactive, online), doğrultucu çıkış gerilimindeki darbe sayısına (6-darbeli, 12-darbeli, 18-darbeli), kısa devre dayanımına (statik, dinamik), giriş doğrultucusunun yapısına (klasik, PWM kontrollü) göre farklı şekillerde sınıflandırılabilir. Tüketici seçimini yaparken işletme koşullarını, KGK cihazından beklentilerini, standartların ve şartnamelerin getirdiği sınırlamaları dikkate alır.

Geniş bir güç ve yapı aralığında değişen kritik yüklerin güç korumasında kullanılan KGK'ların en yaygın kullanıldığı yer bilgisayar temelli bilgi işleyen sistemlerdir. Çok kısa süren (10msn civarında) elektrik kesintisi bilgisayar belleklerinde tutulan verilerin silinmesine yol açar. KGK, akü destek süresince kritik yükleri, kesintiden etkilenmeden beslemeye devam eder. Bunun yanı sıra KGK cihazları kritik yükleri temiz ve kararlı sabit bir gerilim ile de besler.

Özellikle ev ve ofis kullanıcılarının büyük kısmı ne tür bir KGK kullanması gerektiği konusunda kararsızlıklar yaşamaktadır. Seçeneklerin daha fazla olduğu endüstriyel işletmelerdeki kullanım için karar vermek zor iken, ev ve ofis uygulamalarına yönelik seçenekler bir fazlı line interactive ve bir fazlı online KGK'lar ile sınırlanmaktadır.

Line Interactive KGK (LI KGK)

Line Interactive KGK (LI KGK)

LI KGK, isminden de anlaşılacağı üzere şebeke ile interaktif (etkileşimli) olan, şebekenin durumuna göre çalışma modunu düzenleyen KGK demektir. Şebekenin mevcut olduğu ve şebeke geriliminin öngörülen toleranslar içinde kaldığı durumlarda kritik yükler LI KGK'nın bypass hattı üzerinden doğrudan şebekeden beslenir.

Şebeke geriliminin kesilmesi veya çalışma toleransları dışına çıkması durumunda (örn. nominal şebeke geriliminin ±%10 toleransları olan 198V'un altına düşmesi veya 242V'un üstüne çıkması durumunda. Bu tolerans aralığı KGK cihazında değiştirilebilir.) kritik yük KGK üzerinden beslenecektir. Bu esnada yükün ihtiyacı olan elektrik enerjisi, sahip olduğu destek süresi boyunca yedek güç kaynağı olarak sistemde yer alan akü üzerinden sağlanacaktır. LI KGK'da şebeke geriliminin değeri KGK izleme devreleri tarafından sürekli izlenmekte ve şebeke geriliminin değerine göre KGK'nın çalışma modu belirlenmektedir. Bu tip KGK'larda belirgin olan özellik, şebeke geriliminin mevcut olduğu normal çalışma sırasında yüke uygulanan gerilimin kısmen ve kademeli olarak regüle edilebilmesidir. Bypass hattında yer alan sekonder sargı bağlantı uçları seçilebilir bir transformatör (Şekil'de buck/boost transformatör), şebeke gerilim değişimine uygun olarak yük geriliminin regüle edilmesini mümkün kılar. Örneğin şebeke gerilimi %5 azaldığında transformatörün çıkışında %5'lik artış sağlanacak şekilde sargı bağlantı ucunun değişimi gerçekleşir. Gerilimin etkin değerinde söz konusu olan bu regülasyon özelliği maalesef frekans için geçerli değildir. Şebeke frekansında ortaya çıkan tüm değişimler yüke yansır. Ancak bu o kadar da endişe edilecek bir durum değildir, zira şebekenin frekansında oluşabilecek değişimler çok düşüktür ve kritik yükün çalışma performansını etkilemez. LI KGK'lar frekans değişimleri dışında, şebeke geriliminde ortaya çıkabilecek transient, elektriksel gürültü gibi istenmeyen güç kalite problemlerini zayıflatarak ta olsa kritik yüke aktarır.

LI KGK'ların giriş doğrultucusu normal çalışma sırasında yük akımı taşımaz. Sadece elektrik kesintisi sırasında boşalan aküyü, elektrik geldiğinde yeniden şarj eder. Görevi aküyü şarj etmekle sınırlıdır. Bu nedenle akım kapasitesi de son derece düşüktür. Bu, LI KGK'ya hafiflik, basitlik ve fiyatında ucuzluk sağlar. LI KGK'ların çıkış eviricileri sinüzoidal gerilim dalga şekli yerine kare dalga (quasi-square wave) şeklinde bir gerilim oluşturur. Bu gerilim PC'lerin beslenmesi için yeterlidir. Doğrultucuda olduğu gibi eviricinin bu basit yapısı da ağırlık, karmaşıklık ve fiyat konusunda LI KGK'ya belirgin avantajlar sağlar.

Online KGK ve sonuç

Online KGK

Online KGK'lar daha hassas kritik yüklerin güç korumasında tercih edilir. Anlık elektrik kesintisinin telafisi zor yüksek maddi kayıplara neden olabileceği durumlarda LI KGK yerine online KGK'lar kullanılır. Online KGK'lar şebekede ortaya çıkan her türlü elektrik güç kalitesi probleminden yükü izole eder; yüke gerilim ve frekans açısından kararlı, regüle edilmiş saf sinüzoidal bir gerilim dalga şekli uygularlar. Online KGK'lar çift güç dönüşümünü hassas bir şekilde ve yükün ihtiyacına göre gerçekleştirirler. LI KGK'lardan farklı olarak online KGK'larda yer alan doğrultucu sürekli güç dönüşümü (AC'den DC'ye) yapmakta ve yük akımını taşımaktadır. Dolayısıyla online KGK doğrultucusunun akım kapasitesi daha yüksektir. Doğrultucuyu oluşturan anahtarlama elemanlarının akım değerini yük akımı, akü şarj akımı ve doğrultucu verimi belirler. Online KGK'ların daha geniş güç aralığında (800kVA'ya kadar) seçenekleri bulunabilmekte, akü destek süreleri daha uzun seçilebilmektedir. Güç artırımı ve yedeklemeli çalışma istenen uygulamalarda aynı güç ve modeldeki belli sayıda online KGK paralel bağlanabilmektedir. Paralel çalışma kapasite artırımı modunda güç artışı; yedeklemeli çalışma modunda ise sisteme daha fazla güvenilirlik sağlar. Günümüzde online KGK'ların toplam verimi %95'lere kadar çıkabilmektedir.

Sonuç

Hangi tip KGK cihazını kullanırsanız kullanın yükünüz elektrik kesintilerine karşı korunacaktır. Bununla birlikte KGK seçiminde öncelikle dikkate alınacak temel kriterler şunlardır: beslenecek yükün/yüklerin gücü, akü destek süresi ve kritik yüklerin ne denli kritik olduğu. Beklenmedik elektrik kesintisi işletmede çok büyük bir mali kayba yol açacaksa, şebeke elektrik kalitesi iyi değilse (örneğin şebeke gerilimi gün içinde sık sık büyük düşüşler veya yükselişler gösteriyorsa), kritik yüklerin besleme geriliminin kaliteli ve dar aralıkta değişiyor olması gerekiyorsa, kritik yükler insan sağlığını ilgilendiren tıp cihazı ve laboratuar test/ölçüm cihazı ise o zaman KGK seçimi online KGK yönünde olmalıdır.

Ev ve ofislerde kullanılan bireysel PC'lerin korunması gerekiyorsa, fiyat KGK yatırımında dikkate alınan temel parametre ise, işletmenin şebeke gerilimi temiz ve kararlı ise ve uygulamalar o denli kritik değilse, beslenecek yüklerin gücü düşükse LI KGK cihazları kendilerinden beklenen güç koruması fonksiyonunu rahatlıkla yerine getirecektir.

Bu yazıda kısaca LI ve online KGK'ların çalışma prensiplerine değinilmiş; birbirlerine göre olan temel farklılıklar vurgulanmıştır. Tüketicinin seçimini belirleyen etkenler yazının son kısmında verilmiştir.

Makalenin Yazarı Hakkında: Yrd. Doç. Dr. Vehbi BÖLAT, güç elektroniği alanında 20 yıldan uzun süre çalışmış olup uzmanlık alanlarıyla ilgili danışmanlık, eğitim ve ölçüm hizmetleri vermektedir; özel bir üniversitede öğretim üyeliği yapmaktadır. KGK satışı ve pazarlaması konusunda uzun yıllardır sektörde faaliyet gösteren Tunçmatik A.Ş. (() firmasında teknik danışmanlık hizmeti vermektedir. Uzmanlık alanları Güç Elektroniği, Elektrik Makineleri, Kesintisiz Güç Kaynakları, Fotovoltaik Sistemler, Motor Hız Kontrolu, Elektrik Güç Kalitesi ve Analizi'dir.

Okuyucu Yorumları

Toplam 2 Yorum

Birkaç sene önce benzer bi makale yayınlanmıştı, aynı yazardı. KGK akülerini kaliteli seçmezler, 2 - 3 sene sonra bi işe yaramaz çoğunlukla. En iyi bakımsız akü de yuasa markaymış...

@09 Mar 2015 00:19 Markasını yazmayayım çünkü çok yaygın satılıyor, ama benim 1 yıl içinde aküsü biten, garanti kapsamında aküsü değiştirildiği halde bir yıl sonra aküsü yeniden biten kesintisiz güç kaynağım var, param çöpe gitti.

Sen de yorum yaz

 



CHIP'i Takip edin
E-Posta listemize katılın
CHIP Dergi Mobil Cihazınızda

İlginizi çekebilir