Kesintisiz Güç Kaynağı (KGK) Nedir?
Kesintisiz Güç Kaynağı – KGK (İngilizce: Uninterruptible Power Supply – UPS); elektrik kesintisi, elektrik dalgalanması gibi sorunlarda devreye giren, belirli bir süre kritik yükleri (elektrik-elektronik cihazlar) besleyerek, enerjisiz kalmasını ve zarar görmesini önleyen cihazdır. Elektrik enerjisinin kullanımı gün geçtikçe yaygınlaşmakta ve artık günümüzde elektrik enerjisi, hayati önem taşıyan ya da sürekli çalışması gereken cihaz ve sistemlerde kullanılmaktadır.
kesintisiz güç kaynağı temel olarak üç ana kısımdan oluşur:
Doğrultucu: Şebekeden aldığı AC gerilimi DC gerilime dönüştürerek hem evirici giriş gerilimini hem de akü şarj gerilimini oluşturan kısımdır. Dolayısıyla doğrultucu hem eviriciyi beslemekte hem de sistemde yer alan akü grubunu şarj etmektedir.
Akü Grubu: Enerjiyi depolamaya olanak sağlayan ve gerektiğinde bunu 5-30 dk hatta daha uzun bir süre boyunca eviriciyi beslemek amacıyla geri veren kısımdır.
Evirici: Doğrultucunun ürettiği DC gerilimi, sabit genlikte ve frekansta AC gerilime dönüştüren birimdir.
Doğrultucu çıkışı nominal DC bara gerilimi seviyesinde tutulur, yük evirici üzerinden beslenir. Şebeke geriliminin sınır değerlerinin dışına çıkması veya kesilmesi durumunda doğrultucu çalışmaz. Evirici akü grubundan çektiği DC enerji ile yükü kesintisiz olarak beslemeye devam eder. Ancak akü grubunun verebileceği enerji yük durumuna ve kapasitesine göre sınırlıdır. Otonomi süresi adı verilen bir süre zarfında yükü besleyebilir. Uzun süreli kesintiler için sistemin yedek bir motor jeneratör grubu ile beslenmesi gerekir. Öyle ki büyük ölçekli tesisat planlamalarında jeneratör set kesintisiz güç kaynağının bir tamamlayıcısıdır.
Ayrıca, eviricinin aşırı yüklenmesi yada arızalanması durumunda çıkış geriliminin kesilmemesi için bir statik bypass hattı ve kesintisiz güç kaynağını yükten izole ederek, bakım ve onarımın güvenli bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlayan bir bakım (manuel) bypass hattı daha mevcuttur. Bu güç ünitelerinin yanı sıra, bütün bu birimleri kontrol eden ve birlikte düzgün çalışmalarını sağlayan mikroişlemcili bir kontrol birimi de mevcuttur.
Çalışma yapılarına göre üç çeşit ups vardır.
Online UPS
Online (çevrimiçi) Kesintisiz Güç Kaynakları trafolu ve trafosuz olmak üzere iki ana başlık altında toplanabilir.
Trafolu Kesintisiz Güç Kaynakları
Trafolu Kesintisiz güç kaynaklarında girişte AC/ DC dönüşüm aşmasında tristörlü doğrultucu kullanılır. DC bara gerilimi üretildikten sonra transistörlu evirici ile DC/AC gerilim dönüşümü sağlanır. Tristörlü doğrultucudan sağlanan gerilimin şiddeti şebeke geriliminin tepe değerinden az olduğundan DC/ AC dönüşüm sürecinde çıkıştan şebeke anma gerilimini üretmekte yetersiz kalınır ve transformatörle yükseltme zorunluluğu ortaya çıkar. Ayrıca trafolu KGK yapısında kullanılan giriş ve çıkış filtre boyutları oldukça fazladır. Bunun yanında trafolu kesintisiz güç kaynaklarının giriş güç faktörü 0,8-0,95 arasında değişmektedir. Dolayısıyla bu tip KGK’lar için kompanzasyon sistemi kurulması gereklidir. Enerji verimliliği açısından incelendiğinde kullanılan süzgeçlerin büyük olması ve trafo kullanılması sebebiyle verim % 85-89 arasında değişebilmektedir. Ayrıca giriş ve çıkışında trafo kullanıldığında sistemin boyutları oldukça fazla olmaktadır. Trafolu kesintisiz güç kaynakları doğrultucu kısmında kullanılan tristör sayısına göre 6 ve 12 darbeli olarak değişir.
Trafosuz Kesintisiz Güç Kaynakları
Trafosuz kesintisiz güç kaynaklarında geleneksel tristörlü doğrulucu kullanılmaz. Şebekeden bir güç katsayılı akım çeken, daha üstün teknoloji olana IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) yarı iletken elemanı kullanırlar. Bu yüzden girişte faz kaydırma trafoları ve büyük harmonik süzgeçlerine gerek kalmaz. Bu yapı ile şebeke geriliminin tepe değerinden yeterince büyük DC bara gerilimi üretilir. DC bara geriliminin yüksek olması ve evirici yapısındaki IGBT’ler ile çıkış gerilimi doğrudan üretilebilir. Böylece çıkıştaki kullanılan transformatörden tasarruf edilmiş olur. Trafosuz KGK’larda kullanılan süzgeç boyutları da küçük olduğundan trafosuz KGK’lar toplam boyut, ağırlık, malzeme maliyeti bakımından oldukça üstündür.
Offline UPS
Offline (Çevrimdışı) UPS en temel güç koruma seviyesini sunar.
Şebeke beslemesi mevcut olduğunda, UPS çıkışı, şebeke voltajının yüke ani ve geçici akımlardan koruma sağlayan dahili bir EMI / RFI filtresinden geçirilerek sağlanır. Aküler bir şarjör vasıtasıyla şarj edilir.
Şebeke bağlantısı kesildiğinde veya UPS’in çalışma limitleri dışında dalgalandığında, bir röle yükü inverter çıkışına bağlar (4-8ms aktarım süresine neden olur).
UPS normal çalışırken (şebeke normal) inverter kapalıdır. Çevrimdışı UPS’deki inverter çıkışı genellikle kare dalgadır.
Line-interactive UPS
Line Interactive (Hat Etkileşimli) UPS, yerleşik bir Otomatik Voltaj Sabitleyici ekleyerek Çevrimdışı bir UPS’e benzer şekilde çalışır
Şebeke kaynağındaki gerilim değişikliklerinden bağımsız olarak, çıkış gerilimini önceden tanımlanmış bir gerilim değerinde kalmasını sağlar.
Bir EMI / RFI filtresi, tepe voltajlarını daha kabul edilebilir seviyelere tutarak yükü ani ve geçici akımlardan korumak için kullanılabilir.
Şebeke kaynağı kesildiğinde veya önceden tanımlanmış değerin dışında dalgalandığında, yük bir röle ile invertör çıkışına aktarılır (4-8ms aktarım süresi neden olur) . Çoğu Line Interactive UPS, değiştirilmiş bir sinüs dalgası (modifiye sinüs) sunarken, daha premium tasarımlar saf sinüs çıkışı sağlayacaktır.
Line Interactive UPS genellikle PC’ler, telefon sistemleri, kritik olmayan ağ ekipmanı ve küçük motor yükleri gibi daha küçük, daha az kritik uygulamalarda kullanılır.
