|
|
KGK SEÇİMİNDE KRİTERLER
Özel bir uygulama için KGK seçimi yaparken aşağıdaki kriterler
değerlendirilmelidir:
• On-Line veya Off-Line KGK Sistemi Olacağının Belirlenmesi,
• Aküden Çalışma Süresi,
• Yük Tipi,
• KGK’nın Kurulacağı Yer,
• Kapasite.
Off-Line Sistem
Yükü sürekli olarak şebekeden besleyen ve güç sorunu karşısında KGK’ya veya
eviriciye anahtarlayan sisteme Off-Line sistem denir. Çoğu Off-Line sistemde
By-Pass’tan eviriciden çalışma (akü) durumuna geçişte bir kesinti vardır. Bu
kesinti 2ms kadar küçük veya 20ms kadar büyük olabilir
Çoğu küçük Off-Line KGK sistemi kare veya modifiye edilmiş (sinüse
yaklaştırılmış) kare dalga çıkış gerilimi verirler. Çıkış dalga şekline
bağlı olarak KGK 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 eviriciden besleyen KGK sistemine On-Line denir. Bu
sistemler genellikle çıkışta sinüs dalga verirler ve kesintisiz By-Pass
yetenekleri vardır. Sinüs çıkış gerilimi, By-Pass’tan eviriciye transfer
sırasında KGK’nın şebekeyle paralel çalışmasına izin verir. Sonuçta yük bir
kaynaktan diğerine kesintisiz olarak aktarılır.
Gerçek bir On-Line KGK kritik yüklere sağlanabilecek mümkün olan en iyi
korumadır.
Akü Çalışma Süresi
KGK sisteminden beklenen yedek süresi, bireysel kritik yük gerekleriyle
belirlenir. Çoğu KGK üniteleri (10kVA’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. KGK 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 KGK 1000VA 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. 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 KGK kapasitesinin
%100’ünü kullanmayacağından kullanıcılar bu gerçekten faydalanabilirler.
Yükün Çeşidi
Bir KGK’ya 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 KGK; 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 KGK ile korunabilir.
Bazı KGK’lar acil ışıklandırma gibi basit yükler için kullanılabilir. Bu
durumda herhangi bir tip KGK normal şekilde çalışmaya devam edecektir. Eğer
kare dalga Off-Line bir KGK, 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 KGK 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)xye
eşit olacağından belirlenmesi kolaydır.
KGK 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, KGK’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
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 KGK’nın aşırı yük ayarlarının üzerine çıkarsa KGK 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. KGK 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 KGK seçerken, KGK’nın çalışacağı ortam
hesaba katılmalıdır. Eğer KGK, kontrol edilmeyen bir ortamda bulunacaksa
KGK’nın bu ortamda çalışacağından emin olunmalıdır.
Ortam, özellikle büyük KGK’ların 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 KGK’nın gücünü belirlerken gerekli
olan bilgiler verildi. Bu iş için gerekli başlıklar şöyle sıralanabilir:
• On-Line veya Off-Line KGK 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 KGK kapasitesi,
• Çevresel koşullar (ısı, gürültü, hava akımı, vs).
|
