UPS (KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI) NEDİR ?

UPS (KESÄ°NTÄ°SÄ°Z GÜÇ KAYNAÄžI) NEDÄ°R ?
UPS, elektriksel güç kaynağınız ile elektronik sisteminiz arasında bulunan ve bu sistemin dahilindeki bileÅŸenleri elektrik akımındaki anormalliklerden ya da iniÅŸ çıkışlardan koruyan bir donanımdır. Çıkış güçleri geniÅŸ bir aralıkta deÄŸiÅŸebileceÄŸi gibi, güç dönüÅŸtürme yapıları da ev kullanımına uygun olarak bir fazlı, sanayi/ticari kullanıma uygun olarak üç fazlı olabilir.
UPS’ler, bilgisayar sisteminizi besleyen akımın voltajdaki düÅŸme ya da bir elektrik kesintisi sonucu azalması ya da tükenmesi halinde sisteme yedek güç saÄŸlarlar.Bunun yanı sıra, elektrik akımında kısa süreli ve hafif ya da uzun süreli ve yüksek artışlar ÅŸeklinde gözlenen dalgalanmalar sırasında yine UPS’ler devreye girer. UPS’ler, bir elektrik kesintisi durumunda sistemin normal bir ÅŸekilde çalışmaya devam etmesini saÄŸlayarak size üzerinde çalışmakta olduÄŸunuz iÅŸi kaydetmeniz ve sisteminizi saÄŸlıklı bir biçimde kapatmanız için ihtiyaç duyduÄŸunuz zamanı verirler.
Evlerde kullanılan kiÅŸisel bilgisayarların (PC) güç kaynakları, çıkış güçleri, kullanılan bilgisayar ve çevre donanımlara (monitör, yazıcı, fax-modem vs.) baÄŸlı olarak 500 VA ile 1000 VA arasında deÄŸiÅŸen bir fazlı UPS’lerden beslenir. ÇoÄŸu kez line-interactive yapıdaki UPS’ler PC kullanımında yeterlidir. GeliÅŸmiÅŸ mimarilerde ise (örneÄŸin sunucu sistemlerinde) on-line UPS sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

UPS (KESÄ°NTÄ°SÄ°Z GÜÇ KAYNAÄžI) ÇEŞİTLERÄ° NELERDÄ°R ?
Line-interactive UPS’ler, normal çalışmaları sırasında ÅŸebeke enerjisini doÄŸrudan ve hiçbir gerilim / frekans düzeltmesi yapmadan bilgisayara uygular. Dolayısıyla ÅŸebeke geriliminde meydana gelebilecek gerilim / frekans dalgalanmaları ve bozulmaları hiçbir regülasyona uÄŸramadan, olduÄŸu gibi bilgisayara uygulanmış olur. Sanayi uygulamalarında karşılaşılan enerji kalite problemlerinin söz konusu olmadığı, ev ve ofis ortamında kullanılan ÅŸebeke geriliminin doÄŸrudan bilgisayarların güç kaynaklarına uygulanmasında sakınca öngörülmemektedir ve bu durum bilgisayarda, gerilim dalga ÅŸekline baÄŸlı bir problem oluÅŸturmaz. Åžebeke kesintisi durumunda Line-interactive UPS lar, aküsünden aldığı doÄŸru gerilim ÅŸeklindeki elektrik enerjisini, kare dalga ÅŸeklindeki alternatif gerilime dönüÅŸtürür ve bilgisayara uygular. Åžüphesiz ki, elektrik kesintisi sırasında UPS tarafından bilgisayara uygulanan ve bilgisayar modeline göre deÄŸiÅŸen kare dalga veya sıfır seviyeli kare dalga ÅŸeklindeki çıkış geriliminin kalitesi, ÅŸebekenin sinüsoidal dalga ÅŸeklinden daha düÅŸüktür, ancak bilgisayarların güç kaynakları, nispeten kısa sürecek (7-10 dakika arası) olan bu çalışma durumunu tolere edebilmektedir.
On-Line UPS lar daha üst güçlerde ve daha görev-kritik uygulamalarda kullanılmaktadır. Tek fazlı ve üç fazlı yapıda olabilirler. Günümüzde otomasyon sistemleri, ATM makinaları, haberleÅŸme sistemleri, tıp cihazları gibi kritik yüklerin beslenmesinde yaygın kullanım alanı bulmuÅŸlardır. Line-interactive yapıdan farklı olarak, kritik yük olarak nitelendirilen bilgi iÅŸleyicilerin elektrik güç gereksinimi normal çalışma sırasında ÅŸebeke yerine UPS ünitesi üzerinden karşılanır ve UPS, yükü ÅŸebeke geriliminde baÅŸ gösterebilecek tüm olumsuzluklardan koruyacak (gerilim / frekans deÄŸiÅŸimleri, harmonikler, EMI, Flicker vs.) ÅŸekilde izole eder. Kesintisiz olmasının yanısıra, kaliteli ve regüleli temiz bir elektrik gücü de sunan on-line UPS lar, geliÅŸmiÅŸ güç ve kontrol yapıları ile günümüz bilgi iÅŸlem teknolojilerinin ihtiyaç duyduÄŸu güç korumasını saÄŸlamaktadır.3

UPS (KESÄ°NTÄ°SÄ°Z GÜÇ KAYNAÄžI) NASIL ÇALIÅžIR ?
Hem bir fazlı hem de üç fazlı bir UPS da gerçekleÅŸen güç dönüÅŸümü kısaca aÅŸağıdaki ÅŸekilde özetlenebilir:

Åžebekenin alternatif gerilimi (220 V / 380 V, 50Hz) öncelikle, evirici güç katının besleme ihtiyacını karşılayacak ve ayrı bir akü ÅŸarj devresinin bulunmadığı sistemlerde yer alan akülerin ÅŸarj gerilimini saÄŸlayacak ÅŸekilde doÄŸrultulur. DoÄŸrultma iÅŸlemi, UPS nın giriÅŸ kısmında yer alan bir doÄŸrultucu tarafından gerçekleÅŸtirilir. Akü ÅŸarj ünitesinin ayrı olduÄŸu modellerde doÄŸrultulan gerilim ile sadece ikinci bir güç dönüÅŸtürme ünitesi olan evirici beslenir.
Evirici, doÄŸrultulmuÅŸ gerilimi tekrar, ama bu defa çok daha kararlı ve regüleli bir alternatif gerilime dönüÅŸtürür. UPS’nın çıkışında oluÅŸan bu gerilim, nominal deÄŸerinden %1 gibi çok düÅŸük sapma gösterir. Benzer ÅŸeyler frekans için de söylenebilir. Sonuç olarak UPS çıkışında, UPS giriÅŸindeki ÅŸebeke enerjisinden, gerilim ve frekans karakteristiÄŸi bakımından çok daha kaliteli bir elektrik enerjisi elde edilir. On-line sistemlerin maliyeti, karmaşık yapısı, ağırlığı, boyutları vs. getirdiÄŸi avantajların bedelidir. UPS lerin çoÄŸunda, evirici güç katında meydana gelen bir arıza durumunda kritik yüklerin beslemesiz kalmaması için konulmuÅŸ bypass anahtarı olarak adlandırılan bir yapı da mevcuttur. Åžebeke gerilimi ile UPS çıkış gerilimi tam olarak senkronize iken, ki bu senkronizasyon UPS tarafından saÄŸlanır, oluÅŸacak bir arıza durumunda yük akımı kesintisiz olarak bypass kaynağına transfer eder. Bypass anahtarı ile UPS ünitesine çoÄŸu kez aynı ÅŸebeke gerilimi uygulanır.

UPS (KESÄ°NTÄ°SÄ°Z GÜÇ KAYNAÄžI) HANGÄ° KRÄ°TERLERE GÖRE SEÇÄ°LMELÄ°DÄ°R ?

UPS seçim kriterlerini sırayla inceleyelim:

1- Görünür güce göre UPS seçimi: UPS çıkışına baÄŸlanacak cihaz (Bilgisayar, yazıcı, fax vs.) sayısı ve gücü, seçilmesi gereken UPS nın gücünü belirler. Bu güç görünür güçtür ve birimi kVA ile ifade edilir. Görünür güç, Görünür güç (VA) = Gerilim (V)*Akım(A) bağıntısı ile verilir, deÄŸeri doÄŸrudan, gerilim/akım RMS deÄŸeri ölçen ölçü cihazlarının ölçtüÄŸü büyüklüklerle saptanır. Ancak elektrik enerjisi tüketen yüklerde asıl harcanan güç aktif güçtür, birimi Watt dır ve görünür güç ile arasında Aktif güç = Görünür güç * Güç faktörü bağıntısı geçerlidir.

Sonuç olarak “1” den küçük olan güç faktörü deÄŸerleri UPS nın kullanılabilir kapasitesini azaltmaktadır. Elektrik enerjisinin ne kadar verimli kullanıldığının ölçüsü olan güç faktörü deÄŸeri genellikle üç fazlı UPS cihazlarında 0.8, bir fazlı olanlarda ise 0.7 dir. Örnek olarak 10 kVA gücündeki üç fazlı bir UPS nın çıkışından max. 8 kW, bir fazlı olanından ise max 7 kW güç çekebilirsiniz. Bu deÄŸerlerin üstünde güç çekecek ÅŸekilde çok fazla sayıda cihazı UPS çıkışına baÄŸladığınızda UPS nız aşırı akım uyarısı verir ve yükünüz, çekilen akım deÄŸerine baÄŸlı olarak, bir süre sonra bypass kaynağına transfer eder ve/veya UPS nız kapanır. Kullanıcı, satın alacağı UPS gücünü belirlerken, UPS üzerinden beslemeyi düÅŸündüÄŸü yüklerin etiketlerinde yazılı olan tüm VA deÄŸerlerini toplamalı veya akım ve gerilim deÄŸerlerinden söz konusu gücü hesaplamalıdır. Ortaya çıkan gücün üstündeki standart bir UPS ürününü seçebilirsiniz. BelirlediÄŸiniz gücün %20 üstünde bir güce sahip UPS nın seçilmesi yaygın bir pratiktir. Ä°htiyacın üstünde seçilecek UPS da güç elemanları daha az akım ve gerilim streslerine maruz kalır ve kullanım ömrü uzar. Kullanılan monitörün ölçüsü ile bilgisayarınızın güç kaynağını belirleyen CPU hızı ve üretim proses tipi, kullanılan ekran kartı modeli, Harddisk, soÄŸutucu fanlar vs. gibi faktörler, tümüyle seçmeniz gereken UPS nın gücünü etkiler. Bilgisayar sisteminizin güç tüketimi hakkında bir fikriniz yoksa, UPS satın almadan önce, satıcı firmaya mevcut ve ileriye dönük ihtiyacınızı iyi anlatmalısınız.

2- Faz sayısına göre UPS seçimi: Aksi belirtilmedikçe UPS nın faz sayısı çıkış fazları için verilmektedir. Genellikle 10 kVA nın üzerindeki UPS lar üç fazlıdır ve üç fazlı elektrik dağıtım sisteminin kurulu olduÄŸu iÅŸletmelerde kullanılır. Ev ve küçük ofis uygulamaları için bir fazlı UPS kullanımı yeterlidir. Üç fazlı UPS ların çıkışına baÄŸlanacak bir fazlı yüklerin dengeli ÅŸekilde dağıtılması kadar üç fazlı elektrik dağıtım sisteminden beslenen bir fazlı UPS ların da dengeli dağıtılması esastır. Faz iletkenlerinden çok farklı akımlar çekecek ÅŸekilde dengesiz dağıtılmış UPS lar / kritik yükler nötr hattından akacak akımları arttırır. Aşırı nötr akımları, güç kayıplarının artmasına, monitör ekranlarında dalgalanmalara, hatta bazı durumlarda harddisk hatalarına bile neden olabilir ve ek tedbirlerin alınmasını zorunlu kılar. Bir fazlı elektrik sisteminden beslenen bir fazlı UPS kullanımında bu tip olumsuzluklar söz konusu deÄŸildir.

Sonuç olarak; sadece evde kullanılacak UPS ların bir fazlı; üç fazlı elektrik tesisatının kurulu olduÄŸu yerlerde ise, kullanıcının tercihine baÄŸlı olarak, bir veya üç fazlı UPS kullanılması gerekir. Üç fazlı sistemlerde faz ve nötr iletkenlerinin uygun boyutlandırılması ve yük dağılımının doÄŸru yapılması, ileride karşılaşılabilecek olası sorunları en aza indirecektir.

3- Akü süresine göre UPS seçimi: UPS nın temel kullanım amacı, elektrik kesintisi durumunda kritik yükleri, çekilen yük akımına baÄŸlı olarak akü kapasitesinin belirlediÄŸi bir süre boyunca beslemeye devam etmektir. Aküler en az UPS nın kendisi kadar önemli sistem bileÅŸenleridir ve seçimleri, bakımları ayrı bir önem gerektirir. Aküden beslenme süresi, kullanılan akü kapasitesi ile orantılıdır, diÄŸer bir deyiÅŸle uzun süren elektrik kesintileri için düÅŸünülecek akülerin kapasitesi (Ah) yüksek olmak zorundadır. Bu durum ise büyük güce sahip bir UPS kullanmanızı gerektirir. Bununla beraber düÅŸük çıkış gücüne sahip ancak yüksek aküden çalışma süresi sunan standart dışı UPS lar da mevcuttur. Genellikle fiyatları yüksek olan bu modellerde ÅŸarj devrelerinin akım deÄŸerleri yüksektir veya ek ÅŸarj devreleri kullanılmaktadır.

Sadece bir PC ye yönelik standart UPS da yaygın olarak 12V/7Ah’lik aküler kullanılır ve aküden besleme süresi yaklaşık 7-10 dakika arasında deÄŸiÅŸmektedir. Bir UPS’den ile elektrik kesintisi anında nekadar istifade edebileceÄŸimiz UPS’deki akünün büyüklüÄŸüne ve kullandığımız cihazın ne kadar enerji tükettiÄŸine baÄŸlıdır.

Monitör ile bilgisayarımızın toplam 350 Watt güce ihtiyacı olduÄŸunu varsayalım. Kullandığımız UPS’in aküsü 12 Volt ve 10 Amper Saatlik olsun. 350Watt enerjinin 12Voltta çektiÄŸi akım yaklaşık 350/12 = 30 Amper. EÄŸer UPS te kullanılan akü 30 Amper saatlik olsaydı bilgisayarımız 1 saat boyunca elektrik kesintisine maruz kalmadan çalışabilecekti. Fakat kullanılan akü 10 Amper saatlik akü olduÄŸu için bu tip UPS bizi yaklaşık 20 dakika idare edecektir. Tabii zamanla piller eskiyeceÄŸi için bu deÄŸer 10 dakikaya kadar da düÅŸebilir.

UPS da akü ile ilgili sorunlar yaÅŸamamak için akü baÄŸlantılarının saÄŸlam, akü ÅŸarj geriliminin doÄŸru ve akü ortam sıcaklığının uygun (ortalama sıcaklık 20° derece) olduÄŸundan emin olmalısınız. Uzun süre kullanılmayan UPS ların aküsü kendi iç direnci üzerinden boÅŸalır ve akünün durumuna, markasına / modeline ve kullanım süresine baÄŸlı olarak yeniden ÅŸarj olmayabilir. Bilgisayarın kullanılmadığı zamanlarda bile UPS nın çalışır durumda (ÅŸebekeye baÄŸlı) bırakılması tavsiye edilir. Aküden beslenme süresinin arttırılması istendiÄŸinde, mevcut akü grubuna akü eklenmesi gerekir. Eklenecek aküler mevcut gruba paralel baÄŸlanmalı ve mevcut grupta kullanılan aküler ile aynı sayıda olmalıdır. Mümkünse aynı marka ve model akü kullanılmalıdır. Akü eklendiÄŸinde UPS’nın gerekli ÅŸarj akımını saÄŸlayabildiÄŸinden emin olunmalıdır. Aynı marka olsa dahi farklı imal tarihli akülerin birlikte kullanılması öngörülmemektedir.

4- Ä°zleme özelliklerine göre UPS seçimi: UPS teknolojisindeki geliÅŸmeler kullanıcı arayüzüne de yansımıştır. Ön panelde yer alan analog veya sayısal göstergeler kullanıcıya UPS nın çalışma durumu ve alarmları hakkında bilgiler verir. Hemen hemen tüm UPS larda yer alan aşırı yük alarmı UPS nın aşırı bir ÅŸekilde yüklendiÄŸini, akü alarmı aküden besleme süresinin azaldığını veya akü ile ilgili bir sorunun yaÅŸandığını bildirir. Kullanıcıların bu alarmları dikkate alması ve kullanım kitapçığına veya satıcı firmaya baÅŸvurarak gerekli tedbiri alması gerekir. Bazı UPS lar izleme (monitoring) yazılımları ile sunulmaktadır. Bu yazılımları bilgisayarınıza yükleyerek ve bilgisayarın seri haberleÅŸme portu ile UPS nızın RS232 portu arasında bir haberleÅŸme linki kurarak, UPS nızın tüm çalışma durumunu bilgisayar ekranınızdan sürekli izleyebilirsiniz. GeliÅŸmiÅŸ UPS modellerinde SNMP yazılımları da mevcuttur. SNMP kitleri, UPS nızı internet veya aÄŸ ortamında, ancak gecikmeli olarak izleme imkanı sunar. Çok kritik uygulamalarda izleme özellikleri, arızanın tespit edilmesi ve giderilmesi sırasında servis süresini kısalttığı için önem kazanmaktadır.

5- Åžebeke gerilimi deÄŸiÅŸim aralığına göre UPS seçimi: Yukarda sayılanların dışında UPS nın besleneceÄŸi ÅŸebeke geriliminin efektif deÄŸer ve frekansının deÄŸiÅŸim aralığı da UPS seçimini etkileyen diÄŸer bir husustur. Åžebeke gerilimi çok geniÅŸ aralıkta deÄŸiÅŸiyorsa, kullanılacak UPS da bu duruma uyum saÄŸlayabilmelidir. Åžebeke (giriÅŸ) gerilimi nominal deÄŸerinin çok üstüne çıktığında ya da çok altına indiÄŸinde kritik yük aküden beslenecek ve bir süre sonra akü tümüyle boÅŸalacaktır. Akü yeniden ÅŸarj olmadan meydana gelecek ikinci bir elektrik kesintisinde UPS gerekli güç korumasını saÄŸlayamayacaktır. Bu durumdan korunmak için kullandığınız ÅŸebeke geriliminden ve deÄŸiÅŸim aralığından, UPS cihazınızın teknik verilerinin bu durumu desteklediÄŸinden emin olmalısınız, gereken durumlarda gerilim deÄŸiÅŸimini düzenleyen bir gerilim regülatörü kullanabilirsiniz.

VOLTAJ REGÜLATÖRÜ NEDÄ°R ?
Åžehir ÅŸebekesinde meydana gelen gerilim dalgalanmalarına (voltaj düÅŸmesi veya yükselmesi) karşı, kendisine baÄŸlı bulunan yükleri korumak üzere tasarlanmış elektromekanik veya elektronik düzenleyicilere voltaj regülatörü denilmektedir.

VOLTAJ REGÜLATÖRÜ TÄ°PLERÄ° NELERDÄ°R ?
Genel olarak piyasada Servo Tip ve Statik Tip olarak iki çeÅŸidi bulunur. Her iki tipte de mikroiÅŸlemcili bir elektronik kontrol kartı bulunur.
1) Servo Tip Voltaj Regülatörü
Bu tip Voltaj Regülatörleri temel olarak Voltaj deÄŸiÅŸikliklerinde motor ile kontrol edilen bir Varyak sargısı ve bir çıkış trafosu bulunur. Mikro iÅŸlemcili kontrol kartı, ÅŸehir ÅŸebekesini takip eder ve ihtiyaca göre motoru kumanda ederek, çıkıştaki voltajı istenilen deÄŸere ayarlar.
2) Statik Tip Voltaj Regülatörü
Bu tip Voltaj Regülatörleri kademeli çıkış deÄŸerleri olan bir trafo ve kademeleri mikroiÅŸlemcili kontrol kartı ile yönetilen Tristörlerden oluÅŸur. Åžehir ÅŸebekesi deÄŸiÅŸimine göre Tristörleri kontrol ederek çıkış voltajını istenilen deÄŸere ayarlar.

HARMONÄ°K NEDÄ°R ?
Harmonik , akım/gerilim deÄŸerlerinin ÅŸeklinin bozulması veya dalgalanmalarına denir. Harmonikler Elektronik kartları bozabilir, Makinelerde ses yapabilir , Verimi düÅŸürebilirler , Sigorta ve devre kesicilerin sık sık attırabilirler , Bu nedenlerle istenmeyen bir faktördür . Yeni nesil Ups lerde harmonik salınımların giriÅŸ güç faktörüne yönelik olumsuz etkiler asgariye indirilmÅŸtir. Bu amaçla, özellikle büyük güçlerdeki yeni nesil UPS lerde 12 darbeli DoÄŸrultucular, ve GiriÅŸ Harmonik Filtreleri ön plana çıkmış, ayrıca PFC (Power Factor Correction) devrelerinin kullanımı yaygınlaÅŸmıştır.

POWER FACTOR CORRECTÄ°ON (PFC) NEDÄ°R ?
Bobinlerden oluÅŸan bilgisayar, motor, aydınlatma cihazları gibi indüktif yüklerin, gerilim – akım dengesizliÄŸini düzeltmek için kondansatörlerle dengeleme yapabilen sistemdir. PFC sistemi aktif yada pasif olarak tasarlanıp uygulanır. Pasif PFC sisteminde, yükün cinsine göre kapasitif (kondansatör) yada indüktif (bobin) devre elemanları kullanılarak yük dengelenir. Aktif PFC sistemi ise özel bir devreden oluÅŸur. Bu devre elektrik ÅŸebekesi ile güç kaynağı arasına girer ve güç kaynağının gerek duyduÄŸu gerilimi kendi üzerinden saÄŸlar. Aktif PFC sistemler güç faktörünü düzeltmekte çok daha baÅŸarılı ve bu deÄŸeri ideal durum olan 1’e çok yakın bir deÄŸere, 0.99’a kadar yükseltebilir.

STATÄ°K BYPASS ÖZELLİĞİ VE ÖNEMÄ°
Statik Bypass anahtarı, UPS eviricisinin arızalanması durumunda kritik yükün kesintisiz olarak bypass kaynağından (çoÄŸu kez ÅŸebeke) beslenmesini saÄŸlar. Yükün bypass kaynağına sorunsuz transferi için UPS eviricisinin bypass kaynağı ile sürekli senkron çalışması (bypass kaynağını izlemesi) gerekir. Bypass kaynağı gerilimi kritik yükün çalışma aralığı içinde kalmalıdır, aksi takdirde yük transferine izin verilmemelidir.

PARALELLEME
UPS sistemlerinde kapasite arttırımı ve yedekleme amacıyla aynı güç ve tipteki UPS cihazları birbirine paralel baÄŸlanır. Paralel baÄŸlı bir sistemde UPS’lar birbirleri ile ve ÅŸebeke ile çalışmak zorundadır. Paralel baÄŸlı UPS’lar yük akımını eÅŸit ÅŸekilde paylaşır.

MONTAJ VE DEVREYE ALMA
Montaj ve devreye alma konusunda UPS üreticisinin tavsiyelerine mutlaka uyulmalıdır. Ortam sıcaklığı, nem oranı, hava akışı, yanıcı ve patlayıcı maddelerden arındırılmış bir ortam kurulum için dikkate alınması gereken en önemli hususlardır.