UPS (Kesintisiz Güç Kaynağı-KGK) Seçerken Nelere Dikkat Edilmelidir

  Genel    19 Mayıs 2013
Yorum Yok

Özel bir uygulama için UPS seçimi yaparken aşağıdaki kriterler değerlendirilmelidir:

  • On Line veya Off Line UPS Sistemi Olacağının Belirlenmesi,
  • Aküden Çalışma Süresi,
  • Yük Tipi,
  • UPS’in Kurulacağı Yer,
  • Kapasite.

Off Line Sistem

Yükü sürekli olarak şebekeden besleyen ve güç sorunu karşısında UPS’e veya invertöre anahtarlayan sisteme off line sistem denir. Çoğu off line sistemde bypass’dan invertör(akü) moduna geçişte bir kesinti vardır. Bu kesinti 2 ms kadar küçük veya 20 ms kadar büyük olabilir

Çoğu küçük off line UPS sistemi kare veya modifiye edilmiş (sinüse yaklaştırılmış) kare dalga çıkış gerilimi verirler. Çıkış dalga şekline bağlı olarak UPS 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 invertörden besleyen UPS sistemine on line denir. Bu sistemler genellikle çıkışta sinüs dalga verirler ve kesintisiz bypass yetenekleri vardır. Sinüs çıkış gerilimi, bypass’dan invertöre transfer sırasında UPS’in şebekeyle paralel çalışmasına izin verir. Sonuçta yük bir kaynaktan diğerine kesintisiz olarak aktarılır.

On line UPS’ler değişik teknolojilere sahip olabilir. Bu teknolojiler SCR1, tranzistörlü invertörleri vs. içerir. UPS’in insanlarla aynı mekanda bulunacağı veya UPS’in transient tepkisinin önemli olacağı durumlar dışında kesin teknoloji son kullanıcıyı ilgilendirmez.

1- SCR (Silicon Controlled Rectifier): Tristör.

Transient tepkisi, disk sürücü veya düzenli olarak açılıp kapanan ve ani güç isteği olan cihazların kritik veri yolundan çalıştırılması durumunda, önemlidir. Eğer UPS’in hızlı transient tepkisi yoksa kritik yüke verilen gerilimde ani dalgalanmalar oluşur. Bilgisayarlar gibi bazı yüklerin, düşük gerilim koşullarından korunmak ve böyle bir durumla karşılaşıldığında kapanmak için gerilim sensörleri vardır. Diğer yükler gerilimin değişmesi sonucunda hatalı çalışacaklardır.

UPS’in kurulacağı mekan insanlar tarafından da paylaşılacaksa önemlidir. Bazı UPS sistemleri yapısal olarak gürültülüdür. Bu, “Kurulum Yeri”nde açıklanacaktır.

Gerçek bir on line UPS kritik yüklere sağlanabilecek mümkün olan en iyi korumadır.

Akü Çalışma Süresi

UPS sisteminden beklenen yedek süresi, bireysel kritik yük gerekleriyle belirlenir. Çoğu UPS üniteleri (10kVA’ya kadar) standart olarak 5 ila 10 dakikalık akü sürelerine sahiptir. Dahili aküler yeterli oluyorsa bu, kullancının yararınadır.

Dahili akülerin belirtilen çalışma süreleri tam yük için geçerlidir. Bu, genellikle beş veya on dakikadır. UPS 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 UPS 1000VA olsaydı 0.8 güç faktörü, cihazın 0.8×1000=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 UPS kapasitesinin %100’ünü kullanmayacağından kullanıcılar bu gerçekten faydalanabilirler.

Yükün Çeşidi

Bir UPS’e 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 UPS; 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 UPS ile korunabilir.

Bazı UPS’ler acil ışıklandırma gibi basit yükler için kullanılabilir. Bu durumda herhangi bir tip UPS normal şekilde çalışmaya devam edecektir. Eğer kare dalga off line bir UPS, 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, UPS’i aşırı yüklenmeye götürebilecek çok yüksek inrush2 akımı çekebilir.

2- Inrush: İçeriye akma, hücum, akın, üşüşme.

Eğer mümkünse UPS üreticisi, tercihen lambanın ateşlenmesi ve normal çalışma sırasında çektiği akımı gösteren bir grafik yardımıyla lamba yükü hakkında bilgilendirilmelidir. Bu tip bir yük yapısal olarak rezistifdir 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.

UPS 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, UPS’in gücünü belirlerken önem kazanır. Bu belirlemeyi yaparken dikkate alınması gereken 2 tip tepe akımı vardır. Bunlar: yüke verilen gerilimin her yarım peryodunda oluşan tekrarlı tepe akımı ve ek yüklerin devreye sokulmasıyla meydana gelen aşırı akımların doğurduğu rastgele 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 UPS’in aşırı yük sinyali verip koruma moduna veya bypass’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 crest faktörü ismi verilir. Bu, önemli bir orandır ve güç kaynağını boyutlandırmada karşımıza çıkar. 1kW ampul için verilen örnekte crest faktörü 11.78/8.33 = 1.414:1 dir. Bu, saf rezistif bütün yükler için aynıdır. Çoğu elektronik yük için crest faktörü 4.0:1 ‘e kadar çıkabilir. Yüklerin çoğunluğunun crest faktörü 3.0:1’in altındadır; ortalama ise 2.0 ila 2.2:1 civarındadır.

Eğer mümkünse UPS’in 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 UPS’in aşırı yük ayarlarının üzerine çıkarsa UPS koruma moduna geçmeye zorlanır ve yüke giden elektriği kesebilir. Bu tepe akımı durumlarına, UPS’e 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 UPS’ler maksimum tepe akım değeri olan yarıiletken elemanlar kullanırlar. UPS tasarlanırken, güç yarıiletkenleri seçildiği zaman tasarımcılar en kötü yük durumunu, yani cihazın maruz kalacağı izin verilen en yüksek tepe akımlarını hesaba katarlar. UPS içindeki koruma devreleri, yarıiletkenin içinden geçen akım, cihazın bozulmasına neden olmadan devreye girerler. Yarıiletkenleri, UPS’in gerekli crest faktörü ve aşırı yük kabiliyetlerinin de üzerine çıkaracak şekilde seçmek mümkündür; fakat bu, ekonomik değildir.

Çalışma Ortamı

Önemli ve ayrıntılı bir uygulama için UPS seçerken, UPS’in çalışacağı ortam hesaba katılmalıdır. Eğer UPS, kontrol edilmeyen bir ortamda bulunacaksa UPS’in bu ortamda çalışacağından emin olunmalıdır.

Eğer UPS personele yakın bir ortamda çalışacaksa UPS’in çıkaracağı gürültü hesaba katılmalıdır. Çoğu SCR tipindeki UPS’ler ileten SCR’leri kesime sokmak için akım yönü değiştirici devreler kullanırlar. Bu devreler, maruz kalanlar için rahatsız edici gürültüler çıkarırlar. Tranzistorlu UPS’ler akım yönü değiştirici devreler kullanmazlar ve sınıf olarak SCR tipindeki UPS’lere oranla daha sessizdirler.

Ortam, özellikle büyük UPS’lerin 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.

Ups Kapasitesi

Önceki bölümlerde belli bir uygulama için UPS’in gücünü belirlerken gerekli olan bilgiler verildi. Bu iş için gerekli başlıklar şöyle sıralanabilir:

 

  • On line veya off line UPS gerekliliği,
  • Toplam RMS akım veya VA,
  • Yük güç faktörü ( bilgisayarlar için 0.7 alınabilir),
  • Kararlı durum crest faktörü,
  • Yükün periyodik yük transient’ları olup olmadığının belirlenmesi (transient, kritik veriyolunda diğer cihazların açılıp kapanmasıyla oluşur),
  • Gerekli akü gücü,
  • Gerçek yük için gerekli akü zamanı,
  • Akü kutusu mu yoksa açık raf mı,
  • Gerekli UPS kapasitesi,
  • Çevresel koşullar ( ısı, gürültü, hava akımı, vs ).
79 okunma

Etiketler : , ,

  Benzer Yazılar


  Yorumlar

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bu yazıya henüz yorum yapılmamıştır, yazı hakkındaki düşüncelerinizi paylaşmaktan çekinmeyin.