KGK, yani kesintisiz güç kaynağı tam olarak nedir, ne işe yarar? Tunçmatik A.Ş.'den Yrd. Doç. Dr. Vehbi Bölat'ın CHIP Online okurlarıyla paylaştığı makalesi, KGK'lar (diğer adıyla UPS) hakkında daha çok şey öğrenmek isteyenler için faydalı bilgiler sunuyor.
Değerli okuyucum, bu makalemde sanayi ve ticari işletmelerin neredeyse tümünde yaygın olarak kullanılan KGK'lar (Kesintisiz Güç Kaynakları) hakkında temel bilgiler bulacaksınız. Yazıyı hazırlarken teknik ayrıntılara girmekten özellikle ve özenle kaçındım; okunması rahat ve anlaşılır bir yazı hazırlamaya çalıştım. İşin doğrusu, konu ile ilgili daha önce yazdığım farklı içerikli KGK yazılarım hakkında, teknik bilgi altyapısı yetersiz olan veya hiç olmayan önemli sayıda okurum tarafından yazılanların zor anlaşıldığı yönünde farklı ve yapıcı eleştiriler aldım. Bu kez tedbirli davranarak teorik bilgileri oldukça az tuttum ve KGK güç koruması ile ilgili en temel soruların yanıtlarını sunmaya çalıştım. KGK nedir? KGK neden bir ihtiyaçtır? KGK kullanımı güvenilir midir? KGK'lar nasıl çalışır? Bu ve benzeri soruların yanıtlarını bu makalede bulacaksınız. KGK kullanıyorsanız, KGK satın almayı düşünüyorsanız veya güç elektroniğinin bu önemli uygulamasına ilgi duyuyorsanız yazıyı okumaya devam edebilirsiniz.
KGK nedir?
KGK nedir?
KGK'lar isminden de anlaşılacağı üzere genellikle üretime yönelik kullanılan pahalı ve hassas elektronik cihazları, bilgisayarları, otomasyon sistemlerini ve benzeri diğer uygulamaları kesintisiz elektrik enerjisi ile beslemek üzere tasarlanmıştır. KGK'lar çalışma şekli itibariyle kritik yük olarak nitelendirdiğimiz bu yükleri sadece elektrikler kesildiğinde korumaz, onları şebeke geriliminden daha kaliteli ve daha kararlı olan bir gerilimle de besler. Binalarımızda ve işletmelerde kullanılan elektrik enerjisi, varlığından kolayca haberdar olamadığımız bir takım bozucu etkilerle (şebekeden veya yükten kaynaklanan) bozulur ve kritik yüklerimiz için artık kullanımı riskli hale gelir !. Bu noktada göz ardı edilmemesi gereken husus şudur: Elektrik kalitesindeki bu bozulmanın beslediği yükler üzerindeki olumsuz etkisi hemen görülebileceği gibi (örneğin bilgisayar ekranının donması veya bilgisayarın yeniden boot etmesi), uzun aylar sonra beklenmedik şekilde de (kablo ve transformatörlerin kullanılamaz hale gelmesi) ortaya çıkabilir. Şebekede ortaya çıkan bozucu etkiler şebeke kaynaklı (hatların açılması/kapatılması), doğal nedenlere bağlı (yıldırım) veya tüketici kaynaklı (diğer güç tüketicileri tarafından hatların aşırı ve/veya dengesiz yüklenmesi) olabilir. Böyle bir resme sahip olan şebeke gerilimi ile pahallı ve son derece önemli olan yüklerimizi beslemek telafisi zor ve pahallı olabilecek sorunlara yol açabilir. Güç Elektroniğindeki gelişmelerle birlikte sorunun çözümü kolay hale gelmiştir. KGK'lar kritik yüklerimizi şebekeden izole edip, tümüyle kendi ürettiği ideal gerilim(ler) ile kritik yüklerimizi besleyen gelişmiş, güç elektroniği esaslı cihazlardır. Mevcut ve muhtemelen kalitesi çok düşük şebeke gerilimini işleyip şekillendirerek kritik yüklerimizin ihtiyacı olan son derece kararlı, regüleli ve üç fazlı sistemler için dengeli gerilim dalga şekilleri oluşturur.
KGK'lar elektrik kesintisi esnasında belli süre boyunca kritik yükleri beslemek için akülerden yararlanırlar. Aküler KGK cihazlarının önemli bileşenleridir ve güvenilirlikleri KGK'ların güvenilirliklerini etkiler. Örneğin üç fazlı bir KGK'da yer alan 33 adet aküden bir tanesinin beklenen performansı vermemesi tüm KGK sisteminin güvenilirliğini oldukça azaltacaktır. Böyle bir durumda kesintisiz güç kaynağı güç korumasını yerine getiremeyecek ve yük besleme geriliminde kesinti olabilecektir. KGK'ların ayrıntılı çalışma prensibi ve devre yapısı karmaşıktır ve anlatımı bu yazının amacı değildir. Konuya ilgi duyanlar ve sorusu olanlar www.vehbibolatdanismanlik.com adresinde yer alan iletişim bilgilerinden bana ulaşabilir. Bununla beraber kısaca şu kadarı söylenebilir. KGK'nın yapısında yer alan ve şebeke tarafından beslenen doğrultucu birimi, şebekenin gerilimini doğrultarak akünün beslenebileceği forma getirir. Aküler KGK'nın normal çalışması sırasında sürekli şarj altında kalmalı, elektrik kesintisi esnasında da kritik yükü evirici üzerinden besleyebilmelidir. KGK'nın çıkışında yer alan evirici güç devresi ise doğrultucunun oluşturduğu gerilimi kritik yüklerin ihtiyacı olan gerilim şekline dönüştürür. Anlaşılacağı üzere cihazda aslında iki adet güç dönüşümü gerçekleşmektedir.
Doğru bilinen yanlışlar
Doğru bilinen yanlışlar
Koruduğumuz bilgisayarlar, diğer bir deyişle bu ortamlarda işlenen ve saklanan bilgiler bizim için değerli olduğundan hem satın almadan önce, hem de kullanımları süresince KGK'lar hakkında bazı temel bilgileri bilmek önemlidir. Yazının bu kısmında farklı bir yöntem izleyerek KGK'lar ile ilgili doğru olan bilgilerin yerine yanlış bilinenlerden en sık karşılaşılanları sıralamaya çalışacağım.
Dizel generatör veya gerilim regülatörü KGK'lar yerine kullanılabilir. Yanlış. Her ne kadar hem dizel generatörler, hem de gerilim regülatörleri regüle edilmiş sabit bir gerilimi besledikleri yüklere uygulasalar da, elektrik kesintisi başladıktan hemen sonra KGK'ların temel işlevi olan kesintisiz güç koruması çözümünü sunamazlar! Bunun yanı sıra anılan her iki sistemin, hızlı yük ve şebeke gerilimi değişimlerinde yük geriliminde oluşabilecek gerilim sapmalarını düzeltme hızı KGK'larda olduğu kadar hızlı değildir. Regülatörler elektrik mevcut iken şebeke geriliminin yavaş değişen düşüş ve yükselmelerini düzelterek yüke sabit gerilim uygular; generatörler ise elektrik kesildikten bir süre sonra devreye girerek yüke sabit gerilim uygular.
KGK'lar güvenilir cihazlar değildir. Yanlış. Sahip olduğu gelişmiş ve karmaşık yapısı nedeniyle büyük çoğunluk tarafından bu şekilde düşünülen KGK'lar artık saha çalışmasıyla kendini kanıtlamış ve tasarımı olgunlaşmış cihazlardır. Hava alanlarında, tıp uygulamalarında kullanılması zorunlu hale gelmiş güç koruma sistemleridir ve iki arıza arası ortalama süreleri (MTBF) çok yüksektir.
Kritik yükler için interactive KGK mı?
Kritik yükler için online KGK yerine line interactive KGK kullanılabilir. Yanlış. Line interactive (LI) KGK'lar normal çalışmaları esnasında yük için daha kaliteli olan gerilimi çift güç dönüşümü ile oluşturmazlar; yerine, şebeke gerilimini doğrudan veya kademeli düzenleyerek yüke uygularlar. Dolayısıyla şebekede ortaya çıkabilecek tüm bozulmalar, harmonikler, gürültüler olduğu gibi yüke uygulanmış olur. Bu tür güç kalitesi bozulmalarına karşı hassas olan yükler daima ve mutlaka online KGK'lar üzerinden beslenmelidir. Line interactive KGK'lar ise beslendikleri gerilime karşı çalışma toleransları daha yüksek olan, nispeten daha az kritik yapıdaki yüklerin güç beslemesinde kullanılırlar; ucuz ve basit çözümlerdir. Örneğin hastane, finans merkezleri gibi alanlarda online KGK'lar tercih edilmelidir.
KGK'larda otomobil aküsü rahatlıkla kullanılabilir. Yanlış. Otomobil aküleri elektrik enerjisini depolamakla birlikte KGK sistemlerinde kullanılamazlar. Yapı itibariyle otomobil aküleri araba motorunun ilk çalışması için gereken gücü sağlar; motor çalıştıktan sonra aküye olan ihtiyaç ortadan kalkar. Araba aküsünden ihtiyaç duyulan güç kısa süreli ve yüksektir. Oysa KGK çalışmasında elektrik kesintisi süresince aküden, örneğin 15 dakika süreyle, yükün ihtiyacı olan güç çekilecektir. Kullanılan akünün bu süre boyunca, yükte performans kaybı oluşturmayacak şekilde, ihtiyaç duyulan elektriksel gücü sağlaması gerekir.
KGK'lar çok mu pahalı?
KGK'lar çok pahalı güç koruma çözümleridir. Yerine daha basit ve ucuz başka çözümler kullanılabilir. Yanlış. Korudukları sistemin arızalanması veya beklendiği şekilde çalışmaması halinde ortaya çıkabilecek finansal kayıp ve sorunların düzeltilmesi için harcanacak zaman ve para çoğu kez KGK yatırımın çok üstünde olacaktır. Başlangıçta KGK'ya yapılacak yatırım zaman içinde sağladığı güvenilir çalışma ile kendini amorti edecektir. Yerine kullanılması düşünülebilecek olan diğer çözümler (örneğin gerilim regülatörü, izolasyon transformatörü, harmonik filtre, reaktif güç kompanzasyon sistemi vd.) şebekede ortaya çıkabilecek güç kalitesi ile ilgili sorunların tümü için kullanılamaz. Bu sorunların her biri için sadece bir tek cihaz kullanılabilir. Online KGK sistemleri ise, sorunların tümünü yükten izole etmek amacıyla kullanılabilecek yegane çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bu yazımızda KGK sistemlerini ilk kez tanıyacak okuyucuya tanıtıcı nitelikte bilgiler sunulmuştur. Umarım yazı bu anlamda amacına hizmet etmiştir.
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 Makinaları, Kesintisiz Güç Kaynakları, Fotovoltaik Sistemler, Motor Hız Kontrolu, Elektrik Güç Kalitesi ve Analizi'dir.