Özel bir uygulama için Kesintisiz Güç Kaynağı seçimi yaparken aşağıdaki
kriterler değerlendirilmelidir:
• OnLine veya OffLine Kesintisiz Güç Kaynağı sistemlerinden hangisinin
kullanılacağının belirlenmesi,
• Aküden çalışma süresi,
• Yüklerin tipi,
• Kesintisiz Güç Kaynağı’nın kurulacağı yer,
• Kapasite.
OffLine Sistem
Yükü normal olarak şebekeden besleyen fakat elektrik kesintisi durumunda
Kesintisiz Güç Kaynağı’na veya eviriciye anahtarlayan sisteme OffLine sistem
denir. Çoğu OffLine sistemde By-Pass’tan eviriciden çalışma ( akü ) durumuna
geçişte bir kesinti vardır. Bu kesinti 2 ms kadar küçük veya 20 ms kadar büyük
olabilir
Çoğu küçük OffLine Kesintisiz Güç Kaynağı sistemi kare veya modifiye edilmiş (
sinüse yaklaştırılmış ) kare dalga çıkış gerilimi verirler. Çıkış dalga şekline
bağlı olarak Kesintisiz Güç Kaynağı 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 OffLine sistemler kabul edilemezler.
OnLine Sistem
Yükü sürekli olarak eviriciden besleyen Kesintisiz Güç Kaynağı sistemine OnLine
denir. Bu sistemler genellikle çıkışta sinüs dalga verirler ve kesintisiz
By-Pass yetenekleri vardır. Sinüs çıkış gerilimi, By-Pass’tan eviriciye transfer
sırasında Kesintisiz Güç Kaynağı’nın şebekeyle paralel çalışmasına izin verir.
Sonuçta yük bir kaynaktan diğerine kesintisiz olarak aktarılır.
Gerçek bir OnLine Kesintisiz Güç Kaynağı kritik yüklere sağlanabilecek mümkün
olan en iyi korumadır.
Akü Çalışma Süresi
Kesintisiz Güç Kaynağı sisteminden beklenen yedekleme süresi, bireysel kritik
yük gerekleriyle belirlenir. Çoğu Kesintisiz Güç Kaynağı üniteleri ( 10 kVA’ya
kadar ) standart olarak 5 ila 10 dakikalık akü sürelerine sahiptir. Dahili
aküler yeterli oluyorsa bu, kullanıcının yararınadır.
Dahili akülerin belirtilen çalışma süreleri tam yük için geçerlidir. Bu,
genellikle beş veya on dakikadır. Kesintisiz Güç Kaynağı 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 Kesintisiz Güç Kaynağı 1000 VA olsaydı 0.8 güç faktörü, cihazın
0.8x1000=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. 1000 VA örneğinde aküyle
beslenecek yüke gerekli enerjiyi hesaplarken, güç=1000 VA x 0.8 = 800 W 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 Kesintisiz Güç Kaynağı
kapasitesinin %100’ünü kullanmayacağından kullanıcılar bu gerçekten
faydalanabilirler.
Yükün Çeşidi
Bir Kesintisiz Güç Kaynağı’na 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 Kesintisiz Güç Kaynağı; 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 OnLine Kesintisiz Güç
Kaynağı tarafından korunmalıdır; diğer yanda kritik olmayan yükler OnLine veya
OffLine bir Kesintisiz Güç Kaynağı ile korunabilir.
Bazı Kesintisiz Güç Kaynakları acil aydınlatma gibi basit yükler için
kullanılabilir. Bu durumda herhangi bir tip Kesintisiz Güç Kaynağı normal
şekilde çalışmaya devam edecektir. Eğer kare dalga OffLine bir Kesintisiz Güç
Kaynağı, 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, KGK’yı aşırı yüklenmeye
götürebilecek çok yüksek inrush akımı çekebilir.
Eğer mümkünse Kesintisiz Güç Kaynağı üreticisi, tercihen lambanın ateşlenmesi ve
normal çalışma sırasında çektiği akımı gösteren bir grafik yardımıyla lamba yükü
hakkında bilgilendirilmelidir. Bu tip bir yük yapısal olarak rezistiftir 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.
Kesintisiz Güç Kaynağı'nın korumasını 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, Kesintisiz Güç Kaynağı’nın gücünü belirlerken önem kazanır. Bu
belirlemeyi yaparken dikkate alınması gereken 2 tip tepe akımı vardır. Bunlar:
yüke verilen gerilimin her yarım periyodunda oluşan tekrarlı tepe akımı ve ek
yüklerin devreye sokulmasıyla meydana gelen aşırı akımların doğurduğu rasgele
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 KGK’nın aşırı yük sinyali verip koruma
durumuna veya By-Pass’a geçmemesi için gereklidir. Ampuller gibi normal rezistif
yüklerde yük akımı sinüs gerilimle aynı fazdadır ve kendisi de sinüs dalgadır.
Bu durumda tepe akımı ( karakök içinde
2 ) 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 krest faktörü ismi verilir. Bu, önemli bir
orandır ve güç kaynağını boyutlandırmada karşımıza çıkar. 1kW ampul için verilen
örnekte krest faktörü 11.78/8.33 = 1.414:1 dir. Bu, saf rezistif bütün yükler
için aynıdır. Çoğu elektronik yük için krest faktörü 4.0:1 ‘e kadar çıkabilir.
Yüklerin çoğunluğunun krest faktörü 3.0:1’in altındadır; ortalama ise 2.0 ila
2.2:1 civarındadır.
Eğer mümkünse KGK’nın 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 Kesintisiz Güç Kaynağı’nın aşırı yük ayarlarının üzerine çıkarsa
Kesintisiz Güç Kaynağı koruma durumun geçmeye zorlanır ve yüke giden elektriği
kesebilir. Bu tepe akımı durumlarına, KGK’ya 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 KGK’lar maksimum tepe akım değeri olan yarıiletken elemanlar kullanırlar.
Kesintisiz Güç Kaynağı tasarlanırken, güç yarıiletkenleri seçildiği zaman
tasarımcılar en kötü yük durumunu, yani cihazın maruz kalacağı izin verilen en
yüksek tepe akımlarını hesaba katarlar. KGK içindeki koruma devreleri,
yarıiletkenin içinden geçen akım, cihazın bozulmasına neden olmadan devreye
girerler. Yarıiletkenleri, KGK’nın gerekli krest faktörü ve aşırı yük
kabiliyetlerinin de üzerine çıkaracak şekilde seçmek mümkündür; fakat bu,
ekonomik değildir.
Çalışma Ortamı
Önemli ve ayrıntılı bir uygulama için Kesintisiz Güç Kaynağı seçerken,
Kesintisiz Güç Kaynağı’nın çalışacağı ortam hesaba katılmalıdır. Eğer Kesintisiz
Güç Kaynağı, kontrol edilmeyen bir ortamda bulunacaksa Kesintisiz Güç
Kaynağı’nın bu ortamda çalışacağından emin olunmalıdır.
Ortam, özellikle büyük Kesintisiz Güç Kaynaklarının 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.
KGK Kapasitesi
Önceki bölümlerde belli bir uygulama için Kesintisiz Güç Kaynağı’nın gücünü
belirlerken gerekli olan bilgiler verildi. Bu iş için gerekli başlıklar şöyle
sıralanabilir:
• OnLine veya Off-Line Kesintisiz Güç Kaynağı gerekliliği,
• Toplam RMS akım veya VA,
• Yük güç faktörü ( bilgisayarlar için 0.7 alınabilir ),
• Kararlı durum krest faktörü,
• Yükün periyodik yük geçici dalgalanmalarının olup olmadığının belirlenmesi (
geçici dalgalanmalar, kritik veri yolunda diğer cihazların açılıp kapanmasıyla
oluşur ),
• Gerekli akü gücü,
• Gerçek yük için gerekli akü zamanı,
• Akü kutusu mu yoksa açık raf mı,
• Gerekli Kesintisiz Güç Kaynağı kapasitesi,
• Çevresel koşullar ( ısı, gürültü, hava akımı, vs ).