Enerji Sistemleri ( UPS ) |
Kesintisiz güç kaynağı (İngilizce: Uninterruptible Power
Supply - UPS), herhangi bir elektrik,
elektronik cihazın şebeke beslemesinin
(Genellikle 220 V AC ancak bazı ülkelerde 110 V
AC) kesilmesini, tolerans dışı yüksek veya
düşük gelmesini önleyen bir elektronik
cihazdır.
Kullanım amacı
Kesintisiz güç kaynağının kullanım amacı, üzerinde bağlı
bulunan sistemlerin korunması ve şebeke
enerjisinin kesilmesi durumunda sistemin
beslenmesinin bir süre daha devam
ettirilmesidir. Bir sistemin enerji açısından
korunması, söz konusu sistemin kabul
edebileceği gerilim ve frekans toleransları
çerçevesinde beslenmesi anlamına gelir.
Dolayısıyla, kesintisiz güç kaynaklarından
beklenen birinci özellik şebeke enerjisini
öngören gerilim ve frekans değerlerinde tutarak
ayarlanmış bir enerji üretmesidir. Diğeri ise
enerjinin kesilmesi durumunda kesinti ve
dolayısıyla bilgi kaybına fırsat vermeden
desteklemesidir. Kesintisiz güç kaynaklarının
bir diğer fonksiyonu ise şebekeden gelebilecek
ses ve parazitlerde üzerlerine bağlı bulunan
cihazları korumalarıdır.
Bölümleri
Kesintisiz güç kaynakları genel olarak beş bölüme ayrılırlar:
1.Şarj Ünitesi: Akülerin şarj edilmesini ve inverter için DC
gücü üretir.
2.Inverter Ünitesi: Akülerin ve şarj ünitesinin sağladığı DC
gerilimi 220 V AC'ye çevirir.
3.Aküler: Enerji kesildiğinde inverter'in ihtiyaç duyduğu DC
gerilimi üretir. Tam bakımsız kuru tip aküler
kullanılır.
4.Static By-Pass: Aşırı yük ya da herhangi bir arıza anında
bağlı olduğu yükü kesintiye uğratmadan şebekeye
aktarılmasını sağlar.
5.RS-232 / USB haberleşme birimi: Kesintisiz güç kaynağıyla
ilgili bilgilerin bilgisayar ekranında
izlenmesine yarar.
Türleri
Kesintisiz güç kaynakları yapı olarak üç türe ayrılabilir:
1. Off-Line UPS: Şebeke gerilimi belli toleranslar halindeyse
yükü doğrudan şebekeye bağlayan, şebeke
gerilimi toleranslar dışına çıktığı zaman
kesintisiz güç kaynağı konumuna geçen ve kısa
süreli besleme yapabilen türdür.
2. Line-Interactive UPS: Şebeke gerilimi varsa şebekeyi
ayarlayarak yüke veren, şebeke kesildiğinde
kesintisiz güç kaynağı konumuna geçen ve kısa
süreli besleme yapabilen türdür.
3. Online UPS: Yükleri sürekli olarak kesintisiz güç
kaynağından besleyen, şebeke gerilimi varsa
şebekeden akülerini şarj eden türdür.
Off-Line UPS
Şebeke elektriği varken giriş yükleri şebekeden beslenir ve
aküler şarj edilir. Off-Line UPS'lerin kullanım
amaçları elektrik kesintisinde çalışabilmek
değil, kesinti durumunda bilgisayarı kontrollü
olarak kapatma ihtiyacıdır. Basit yapılı ve
ucuz olmaları tercih edilmelerine sebep olur.
Sık sık elektrik kesintisi ve gerilim
dalgalanmaları olan yerlerde yeterince verimli
çalışamazlar. Gerilim regülasyonu özelliği
bulunmadığından dolayı günümüz şartlarına uygun
bir ürün değildir. Dolayısıyla tavsiye
edilmezler.
Line-Interactive UPS
Line-Interactive UPS modelleri şebeke gerilimi varsa ve belli
sınırlar içindeyse bu gerilimi ayarlayarak
çıkışına verir. Şebeke konumunda aynı zamanda
akülerini de şarj eder. Şebeke konumundayken
gerilimin belirlenen sınırların dışında gelmesi
durumunda girişteki enerjiyi ayarlayarak
çıkışına verirler.Ayrıca Standby UPS'den farklı
olarak voltajı ototransformatörü sayesinde
sürekli regüle eder.
Kullanım alanları
• Ev ve işyerlerindeki kişisel bilgisayarlar.
• Jeneratör destekli çok kullanıcılı bilgisayar sistemleri.
(Bu sistemlerde kullanım amacı jeneratörün
devreye gireceği zamana kadar sistemin
çalışmasını sağlamaktır.)
• Düşük kapasiteli kartlı geçiş ve kapı kontrol sistemleri.
(Kesinti durumunda bilgilerin kaybolmaması ve
sistemin en azından stand-by konumda
kalabilmesi için.)
• Elektronik terazi, yazar kasalar ve pos cihazları.
(Genellikle düşük güçlü cihazlar oldukları için
çalışma süreleri uzun olabilir ve geçiş
kesintileri problem yaratmaz.)
• Acil aydınlatma üniteleri. (Elektrik kesintisi durumunda
kapalı yerlerde giriş kapılarının
aydınlatılması veya bina cephelerinin güvenlik
aydınlatmalarında kullanılabilirler.)
• Şebeke izolasyonu gerektirmeyen ve aşırı kritik olmayan
düşük güçlü sistemlerin beslemelerinde
kullanılabilir.
Avantajları
• Line-Interactive UPS'ler Off-Line UPS'lerden daha iyi bir
çıkış gerilim regülasyonuna sahiptir.
• Şebeke gerilimi varsa inverter ünitesi yalnızca şebekenin
220 V AC'den düşük veya yüksek olan kısmını
dengeleyecek kadar güç harcadığı için giriş
kaybı çok düşük olacaktır. Bu özellik,
Line-Interactive UPS'lerin On-Line UPS'lerden
en önemli üstünlüğüdür.
• Şebeke konumunda çalışırken akülerini kullanmadığı için
akülerin kullanım ömrünü arttırmaktadır. UPS
şebeke konumunda çalışırken aküler tampon
şarjda kalır.
• Şarj üniteleri daha küçük güçte imal edildiği ve inverter
ünitesi kısa süreli çalışma tasarladığı için
daha küçük boyutta olurlar.
Dezavantajları
• Şebeke izolasyonu yoktur. Şebeke konumunda çalışırken şebeke
gerilimini ayarladığı için giriş çıkışa kısa
devredir ve girişte oluşan gerilim düşme ve
yükselmeleri kısa bir süre için çıkışa yansır.
Regülasyon ünitelerinin gerilim değişimlerine
cevap süreleri vardır. Bu cevap süreleri her ne
kadar kısa olsa da şebekedeki yüksek frekanslı
elektriksel gürültüleri ve ani gerilim
değişimlerini dengelemeye yeterli olmaz.
Özellikle tıbbi amaçlı ölçüm ve test cihazları
(ultrason, elektrokardiyograf, vb.) yüksek
frekanslı elektriksel gürültülere karşı oldukça
hassastırlar. Bu gürültüler, cihazların hatalı
çalışmasına veya arıza yapmasına sebep
olabilmektedir. UPS'in bulunduğu yere yakın
mesafede çalışan yüksek güçlü elektrik
motorları (su pompaları, soğutucular, vb.) veya
kaynak makinaları şebeke geriliminde
milisaniyeler mertebesinde gerilim düşmelerine
ve yükselmelerine sebep olurlar. Bu bozulmalar
belli sınırların üzerine çıktığında hemen hemen
tüm elektronik cihazlar için tehlikelidir.
Line-Interactive UPS'ler bu gibi durumlarda
yeterli koruma sağlayamazlar.
• Şebekeden invertere geçen kısa bir kesinti oluşur.
Bilgisayar sistemlerinin önemli bir kısmı bu
kesintiyi hissetmez.
• Line-Interactive UPS'lerin şebeke konumundaki regülasyon
sınırları belli cihazlarda yeterli
olmamaktadır.
• Yüksek güçlerde üretilemezler. Yapıları gereği 2 kVA'dan
daha yüksek güçlerde imal edildiklerinde röleli
geçişlerinden ve dalga şekillerinden dolayı
problem çıkarabilmektedirler.
• Şarj ünitesinin gücü düşük olduğu için şarj süresi uzundur.
Sık sık elektrik kesintisi olan yerlerde
verimli çalışamazlar.
On-Line UPS
ON-Line UPS'ler giriş gerilimini sürekli olarak giriş
şebekesinden doğrultarak elde ettiği için DC
gerilimden üreterek sağlarlar. Şebeke gerilimi
varken şarj ünitesi akü gerilimini dengeler
(çıkış gerilimi sürekli inverter ünitesinden
sağlandığı için inverterin güç kaybı
süreklidir). Şebekedeki gerilim değişimleri,
giriş gerilimini hiç bir zaman etkilemez.
Şebeke izolasyonu vardır. On-Line UPS'lerin,
arıza yaptığında veya aşırı yüklendiğinde
kendini koruyabilmesi için Static By-Pass
üniteleri vardır. Çıkış dalga şekilleri tam
sinüstür. Tam sinüs çıkış her türlü yükle
sorunsuz çalışmasını sağlar.
Kullanım alanları
• Line-Interactive UPS'lerin kullanıldığı her yerde
kullanılabilirler.
• Çok kullanıcılı bilgisayar sistemlerinde jeneratör desteği
olmadan güvenle kullanılabilirler.
• İyi bir giriş regülasyonu, şebeke izolasyonu ve kararlılık
gerektiren tıbbi ve üniversite laboratuar
cihazlarında her türlü ölçüm ve test
ünitelerinde koruma ve hatasız çalışma için
kullanılabilirler.
• Otomasyon sistemlerinde 3 fazlı gerilim gerektiren
makinaların beslenmesi ve korunmasını
sağlarlar.
Avantajları
• İyi bir giriş regülasyonu sağlarlar. Inverter ünitesi
sürekli devrede olduğu için cevap süresi gibi
bir problemleri yoktur ve ani yük değişimlerine
cevap çok hızlıdır.
• Tam bir şebeke izolasyonu sağladığı için hatlardaki
elektriksel gürültülerin cihazlara yansımasını
engeller. Özellikle sanayi bölgelerinde
şebekede çok fazla gürültü ve bozulma olduğu
için On-Line UPS'ler önemli bir koruma sağlar.
• Tam kesintisiz çalıştıkları için tüm elektronik cihazlara
güvenle uygulanabilirler.
• 3 fazlı çalışmalar için uygundur. (Özellikle otomasyon
sistemlerinde alternatifsiz çözüm
oluştururlar.)
• Static by-pass ünitesine sahip olduğu için arıza durumunda
veya aşırı yüklenme halinde kesinti yaratmadan
şebeke konumuna geçebilmektedir.
Dezavantajları
• Diğer UPS modellerine göre daha pahalıdır, diğer UPS
modellerinden daha büyük boyutludurlar.
• Verimleri Line-Interactive UPS modellerine göre daha
düşüktür.
• İş yerlerinde kullanılmak üzere tasarlanmışlardır.
• Sürekli akü üzerinden çalıştığı için akü ömürleri kısalır.
• Fazla ısınır.
• Online tüm modellerde fan bulunur ve bu fanın gürültüsü
fazladır.