|
|
ÞEBEKEDEKÝ BOZUCU ETKÝLER VE KRÝTÝK YÜKLER
Elektrik enerjisinin gittikçe yaygýn kullaným alaný bulmasý, hayati önem taþýyan
yada sürekli çalýþmasý gereken, cihaz ve sistemlerde uygulanmasý, bu enerjiyi
üreten kaynaklarýn güvenilirlik sorununu gündeme getirmiþtir. Tüketilen elektrik
enerjisinin %95'den büyük bir oranýný saðlayan AC þebekede, güvenilirlik için
alýnan tüm önlemlere raðmen, günümüz uygulamalarýnda yetersizliklerle
karþýlaþýlmakta, kritik yük olarak nitelendirilen cihaz ve sistemlerin
Kesintisiz Güç Kaynaklarý (KGK) üzerinden beslenmesi zorunlu olmaktadýr.
AC þebekeleri aþaðýdaki özellikleri saðladýðý varsayýlan gerilim kaynaklarýdýr:
• Sabit efektif deðer ve sabit frekansta alternatif gerilim saðlar.
• Gerilim dalga þekli sinüzoidaldir.
• Saðlanan enerji süreklidir.
• Sýralanan bu özellikler yükleme þekli ile deðiþmez.
Ancak bu özellikleri pratikte bulmak mümkün deðildir. Þebekeyi oluþturan kuvvet
santrallerindeki jeneratörlerden tüketicinin baðlandýðý besleme klemensine kadar
bütün birimler, belirtilen özellikleri sýnýrlý olarak saðlarlar. Gerilim efektif
deðeri ve dalga þeklinin deðiþmesi, genellikle yüklenmeye baðlýdýr. Kýsa devre
empedansýnýn ideal olarak sýfýr olmamasý, çekilen akýma baðlý olarak gerilimin
deðiþmesine neden olur. Efektif deðeri sabit tutmak için gerilim
regülatörlerinden, dalga þeklini düzeltmek için filtre devrelerinden
yararlanýlabilir.
Þebekenin herhangi bir noktasýnda oluþacak geçici arýzalar da tüketiciyi
etkiler. Enerji nakil hattýnýn kopmasý, aþýrý yüklenmede kesicilerin devreyi
açmasý, nakil hattýna yýldýrým düþmesi, indirici ve yükseltici trafolarýn
devreye girip çýkmasý gibi durumlarda; gerilimde kýsa yada uzun sürekli
kesintiler görülür ve tüketici temiz enerji ile beslenemez. Buna benzer
durumlarda motor-jeneratör gruplarý gibi yedek güç kaynaklarýna baþvurulabilir.
Ancak bunlar elektro mekanik dönüþtürücüler olduðundan, kesinti süresini belli
bir deðerin altýna indiremez. Kesinti sýrasýnda grubun otomatik olarak
çalýþtýrýlmasý ve sürekli rejime girmesi bile birkaç dakika alýr. Grubun sürekli
çalýþtýrýlmasý ve kesinti ile birlikte yükün jeneratöre aktarýlmasý ise birkaç
yüz milisaniye süre gerektirir. Ancak bu yol da ekonomik açýdan verimli
deðildir.
Modern teknolojinin getirdiði olanaklar yanýnda karþýlaþýlan belki de en önemli
problem, elektrik gücü ile çalýþan bir takým cihaz ve sistemlerin beslemede
görülebilecek çok kýsa süreli aksamalardan bile etkilenmeleridir. Hastaneler,
havaalanlarý, haberleþme merkezleri gibi kuruluþlarýn kesintilere tahammülü
gittikçe azalmaktadýr. Örneðin bir açýk kalp ameliyatý veya iniþ sýrasýnda uçaða
gerekli bilgilerin aktarýlmasý anýnda doðabilecek kesintiler hayati önem
taþýmaktadýr.
Þebeke arýzalarý endüstriyel otomasyon sistemlerinde verimi büyük ölçüde
etkilemektedir. Süreklilik isteyen proseslerde kesinti sonucu doðan malzeme ve
iþgücü kayýplarý önemli boyutlardadýr.
Gerek hayati önem taþýyan kuruluþlarda, gerekse endüstriyel uygulamalarda
gittikçe yaygýn kullaným alaný bulan KGK’larýn kullaným alanlarý aþaðýda
sýralanmýþtýr.
- Bilgisayarlar ve bilgisayar destekli otomasyon sistemleri,
- Bilgisayar destekli üretim/ambalajlama tezgahlarý (otomotiv, metal iþleme,
tekstil vb.)
- Týbbi elektronik cihazlar, hastaneler
- Hava alaný aydýnlatmasý
- Hava trafik kontrol merkezleri
- Askeri radar sistemleri
- Haberleþme ve yayýn kuruluþlarý
- Asansörler
- Elektronik kapýlar
- Barkod cihazlarý
- Yazar kasalar
- Elektronik teraziler
- Acil durum aydýnlatmalarý ýsýtma cihazlarý
- Soðutma cihazlarý
Kesintisiz güç kaynaklarý iþte bu gereksinimlerin zorlamasý ile ortaya çýkmýþ
statik elektronik düzenlerdir. Güç elektroniði ve elektronik kontrol
tekniðindeki geliþmelere paralel olarak yenilenen Kesintisiz Güç Kaynaklarý
günümüzde tüketicinin tüm isteklerine cevap verebilecek özellikte ve
performansta yapýlabilmektedir.
Kesintisiz güç kaynaklarý özellikle bilgi iþlem sistemlerinde ve kiþisel
bilgisayarlarda þebekede bir arýza oluþmasý halinde o esnada çalýþýlan bilginin
kaybolmamasý ve genel olarak cihazýn þebekeden gelebilecek bozucu etkilere karþý
korunmasý amacýyla kullanýlmaktadýr. Bu bozucu etkiler;
- Rasgele veya düzenli elektrik kesintileri
- Kapasite yetersizliðinden doðan gerilim düþümleri veya sürekli düþük ya da
yüksek þebeke gerilimi Genel olarak güç kalitesinin düþük olmasý.
- Harmonik bozulmalar, kararsýz frekans, ani gerilim sýçramalarý ve gürültü.
- Harmonikler yakýndaki bir tesiste büyükçe bir elektrik yükünün devreye girmesi
veya çýkmasý ya da doðrusal olmayan yüklerin kullanýmda olmasý nedeniyle oluþan
ve þebeke gerilimi dalga þeklinin olmasý gereken sinüs formundan uzaklaþmasý
sonucu ortaya çýkan yüksek frekanslý titreþimler olarak özetlenebilir.
Kesintisiz Güç Kaynaðý (UPS) kullanýmýný gerekli kýlan enerji sorunlarý
þunlardýr;
GÜÇ SORUNLARININ ÇEÞÝTLERÝ
Spike
Bilgisayar çalýþmalarýný sekteye uðratabilecek hatta ekipmana zarar verebilecek
yüksek genlikli anlýk olaylardýr. Spike çeþitli nedenlerden kaynaklanabilir. En
önemli neden yakýn, uzak bir yere veya enerji iletim hatlarýna düþen
yýldýrýmlardýr. Bunlar gerilimde büyük sýçramalara neden olabilirler.
Spike oluþturan diðer olaylar, büyük elektronik yüklerin veya þebekenin açýlýp
kapanmasý ve statik deþarjdýr. Spike sonucunda oluþabilecek en yýkýcý olay
donanýmýn zarar görmesidir. Yüksek gerilim darbeleri mikroçip yollarýnda (traces)
delikler açabilir. Bazen bu hasar hemen kendini gösterir; bazen de olaydan
günler, haftalar boyunca kendini göstermeyebilir. Zarar görmüþ data, yazýcý,
terminal veya data iþleme hatalarý daha az tehlikeli sonuçlardýr.
Surge
Bir peryottan uzun süren aþýrý gerilimlerdir. Surge, büyük miktarda güç çeken
hattaki bir cihazýn aniden durmasý veya kapatýlmasý sonucu oluþabilir. Þebekeler
büyük yükleri hat dýþýnda anahtarladýklarý zaman surge oluþabilir. Bir surge’ün
büyüklüðünden çok süresi önemlidir. Uzun veya sýk surge’ler bilgisayar
donanýmýna hasar verebilir.
Sag
Sag (çöküntü) surge’ün zýttýdýr. Bunlar uzun süreli düþük gerilim durumlarýdýr.
Topraklama hatalarý, zayýf güç sistemleri, büyük elektriksel yüklerin ani start-up’larý
gerilim çöküntülerinin tipik sebepleridir. Yýldýrým düþmesi de ayrýca
çöküntülerin önemli bir nedenidir. Çöküntüler, bilgisayarlara karþý ciddi bir
tehdit oluþturabilir. Çöküntüler disk sürücüleri yavaþlatabilir, okuma
hatalarýna ve hatta çökmelerine sebep olabilir.
Gürültü,
Normal sinüs dalganýn üzerine binen çeþitli yüksek frekans darbeleri için
kullanýlan kollektif bir terimdir. Genliði birkaç mV’den birkaç V’ye kadar
deðiþebilir. Özellikle tehlikeli bir problem, radyo frekans (RF) gürültüsüdür.
RF gürültüsü, elektrik kablolarý üzerinde dolaþan yüksek frekanslý sinyallerden
oluþur. RF gürültüsü, yýldýrým çarpmasý, radyo iletimleri ve bilgisayar güç
kaynaklarý tarafýndan yaratýlabilir. Gürültü, hatalý data iletimine ve
bilgisayar iþlem, yazýcý ya da terminal hatalarýna sebep olabilir.
Brownout,
Dakikalar, hatta saatler süren uzun süreli düþük gerilim durumlarýdýr. Tepe akým
isteði kapasitenin üzerinde olduðu zaman þebekeler tarafýndan yaratýlýrlar.
Brownout, lojik devre ve disk sürücüleri düzgün çalýþmalarý için gerekli
gerilimden mahrum býrakarak hatalý çalýþmalarýna veya donaným hasarlarýna sebep
olurlar.
Blackout,
Dakikalar, saatler hatta günler süren 0 (sýfýr) gerilim durumlarýdýr. Enerji
daðýtým þebekesine, taþýyabileceðinden daha fazla yük bindirildikçe daha sýk
meydana gelirler. Blackout, topraklama hatalarý, kazalar ve doðal afetler
yüzünden oluþabilir. En mühim etkisi sistem çökmelerine sebep olmasýdýr. Güç
aniden kesildiðinde disk sürücüler veya diðer sistem bileþenleri zarar
görebilir.
Harmonikler,
Normal sinüs dalgada oluþan bozukluklardýr. Harmonikler, gerisin geri AC hattýna
lineer olmayan yükler tarafýndan iletilirler. Fax ve fotokopi makinalarý,
bilgisayarlar, deðiþken hýzlý motorlar lineer olmayan yüklere örnek olarak
verilebilir. Bu harmonikler, AC hattýna baðlý diðer cihazlarýn çalýþmalarýný
engelleyebilir. Harmonikler, iletiþim hatalarýna ve donaným hasarlarýna sebep
olabilirler. Üç fazlý sistemlerde trafolarýn ve nötr iletkenlerin aþýrý ýsýnýp
yangýn tehlikesi oluþturmalarýna sebep olabilir.
Þebeke gücü kesilirse ne olur?
Bir UPS'in bir bilgisayarý ani bir güç kaybýna karþý koruyup koruyamayacaðý
genelde UPS'in fiþini çekip sonucu görmekle test edilir. Eðer bilgisayar hala
çalýþýyorsa, UPS bu iþ için uygun görünür. APC'de gördük ki bu test, olabilecek
güç hatalarýnýn sadece zayýf bir simulasyonudur ve bazý UPS markalarý gerçek güç
hatalarýna bu basit "fiþi çek" testinden daha fazla tepki süresi veriyorlar. Bu
demektir ki "fiþi çek" testinden 100 kez baþarýyla geçmiþ bir UPS, gerçek bir
sorun karþýsýnda bilgisayarýnýzý koruyamayabilir.
Fiþ çekme testi ile gerçek bir güç sorunu arasýndaki benzerlik her iki durumda
da bilgisayara gerilim verilmemesidir. Ana fark, gerçek bir güç kaybýnda (real
power outage) binanýzdaki diðer elektriksel yükler UPS'inizin güç kablosuna
baðlý kalýrlar. Bu yüklerin güç çekiþi UPS'e oranla çok fazladýr ve bundan
dolayý UPS giriþinde bir kýsa devre sunarlar. Bununla fiþi çekme testi arasýnda
derin bir farklýlýk vardýr.
 |
Þekil 1A
Þekil 1B
Çoðu UPS
üreticileri güç kesintisi tespit edildiðinde devreye yedek güç ünitesini sokan
tepki sistemi kullanýrlar. Fiþi çekme durumunda UPS çýkýþýna hemen enerji
verilir ve sonuç mükemmeldir. Gerçek bir güç sorununda, yedek ünite, transfer
anahtarý hareketini tamamlayýncaya kadar kýsa devre edilir. Dolayýsýyla fiþ
çekme testine göre ek bir tepki zamaný ortaya çýkar. Pratikte bu tepki zamaný
%20 ila %50 arasýnda artabilir. Belli koþullar altýnda anahtar ark yaratabilir
ve güç kusuruna tepki 8 ms yada yarým periyod artabilir. Sonuç olarak bu sistemi
kullanarak elde edilen performans tutarlý deðildir.
AC/DC UPS ürünleri deðiþik bir sistem kullanýr. AC/DC sisteminde UPS "beyni"
transfer anahtarýnýn iþini tamamladýðýndan emin oluncaya kadar yedek güç
ünitesini devreye sokmaz. Bu yapýda yedek güç hiçbir zaman güç giriþ kablosuna
baðlanmaz. Anahtar, güç giriþi yerine yedek gücü seçinceye kadar yedek güç
devreye girmez. Bundan dolayý gerçek güç sorunlarýna olan tepki "fiþi çek"
testininkiyle aynýdýr.
Doðru Tercihi Yapmak:
Aþaðýdaki tablo hangi sorunlar için hangi cihazlarýn uygun olduðunu
göstermektedir:
|
Sorunlar |
On-Line UPS |
Off-Line UPS |
Line
Conditioners |
Surge Suppressors |
|
Blackout |
• |
• |
|
|
|
Brownout |
• |
• |
• |
|
|
Spike |
• |
• |
• |
• |
|
Surge |
• |
• |
• |
• |
|
Çöküntü (Sag) |
• |
• |
• |
|
|
RF Gürültüsü |
• |
|
• |
• |
|
Ortak Mod Gürültüsü |
• |
|
|
|
|
Harmonikler |
• |
|
|
|
|
OLAYLAR |
SEBEPLER |
ETKÝLERÝ |
SAGS (ÇÖKÜNTÜLER)
Voltaj seviyelerindeki kýsa süreli düþüþlerdir. En genel güç sorunudur
|
Motorlar, kompresorlar, asansörler
vb gibi aletlerin start-up güç talepleri tipik sebeptir. Çöküntüler, ayrýca
þebekenin ekstra güç ihtiyaçlarýyla baþetme yoludur. |
Bir çöküntü, bilgisayarý,
ihtiyacý olan güçten mahrum býrakabilir; kilitlenmiþ klavyelere ve sistem
çökmesiyle sonlanacak bilgi kayýplarýna yol açabilir. Bu çöküntüler,
elektrik aletlerin özellikle elektrik motorlarýn ömrünü kýsaltýr. |
KARARTMA (BLACKOUT)
Þebeke gücünün tamamen yitirilmesi
|
Þebekede aþýrý talep,
þimþek çakmalarý, nakil hatlarýnda oluþan buzlar, depremler
|
Hafýza (ram) veya ön bellek
kaybý, sürücüdeki tüm bilgilerin silinmesiyle sonuçlanacak hard-disk FAT
'inin kaybý |
SPIKE
Spike, voltajdaki ani, dramatik gerilimdir; cihaza zarar verebilir veya
tamamen çökertir.
|
Tipik sebebi, yakýn yerlerde
oluþan yýldýrýmlardýr. Spýke'lar
þebeke geriliminin aniden geri dönmesi yüzünden de oluþur.
|
Donanýma katastropik zarar.
Bilginin kaybý.
(katastropik: felaket gibi, felaket meydana getiren)
|
GÜRÜLTÜ
Teknikte EMI (Elektromagnetik Interferance) ve RFI (Radio Frequency
Interferance) olarak bilinir; elektriksel gürültü, istenen sinüs dalgayý
engeller.
|
Elektriksel gürültü,
jenaratörler, radyo vericileri, þimþek çakmasý, yük anahtarlamasý ve
endüstriel
ekipman gibi birçok sebepten oluþur. Aralýklý veya kronik (sürekli)
olabilir.
|
Gürültü, programlarda ve
data dosyalarýnda hatalara sebep olur. |
SURGE
Voltajda kýsa dönemlik artýþ. Saniyenin en az 1/120 'si kadar sürer.
|
Klimalar gibi çok güçlü
elektrik motorlar ve civardaki ev aletlerinin çalýþtýrýlmasý. Bu ekipmanlar
çalýþtýrýldýðýnda güç hatlarýnda
ekstra güç harcanýr.
|
Bilgisayarlar ve benzeri
hassas elektronik aletler belli voltaj aralýðýnda güç almak için
tasarlanmýþlardýr. Beklenen voltajýn dýþýndaki herhangi birþey bu aletleri zarara uðratacaktýr.
|
|
