|
Sinüs Dalga Osilatörü
Kullanan UPS'ler:
Bu tür UPS'ler, maliyeti
şimdilik en pahalı ve en sağlıklı enerjiyi
üretir. Şebeke gerilimi sinüs dalga biçimindedir
ve kullandığımız cihazlar bu tür dalga biçimi
için tasarlanmıştır
Yukarıdaki şekildeki ortadan geçen düz çizgi
elektriğin sıfır volt olduğunu belirten
çizgidir. Sinüs dalgasının tepe noktaları
ise yaklaşık +311 ve -311 Volt değerindedir.
Efektif değer (RMS, Root Mean Square) ise
220 Volt'tur ki buda kesik kesik çizgiler
ile belirtilmiştir. Sinüs dalga üretebilen
bir UPS'de şekilde görüldüğü gibi alternatif
akımın geçişleri son derece yumuşaktır.
Kare Dalga Osilatörü
Kullanan UPS'ler:
Yapısı en basit olan UPS'ler
kare dalga osilatörü kullanır.
Kullandığımız cihazlar efektif değere (RMS
220 volt) göre çalıştıkları için bu tip
kare dalga osilatörü kullanan UPS'lerde
efektif değer tepe noktasıdır. Bu yüzden
bu tip UPS'lerdeki kare dalganın tepe noktası
220 Volt olacak şekilde tasarlanır. Sinüs
dalga ile kare dalga arasındaki voltaj farklılıklarını
aşağıdaki şekilde kolayca görebilirsiniz.
Fakat bu tip kare dalganın, cihazlar üzerinde
dezavantajları vardır. Bu dezavantajlardan
birisi voltaj geçişlerinin sert olması ve
bu yüzden cihazlarımızın zorlanarak çalışmasıdır.
Özellikle trafo ve motorlarda gürültülü
çalışma problemi hemen farkedilir. İkinci
önemli unsur ise kare dalganın köşelerinde
anlık çok yüksek voltajların oluşmasıdır.
Bu ani voltaj değişikliğini ortadan bir
nebze olsun kaldırabilmek ve geçişleri yumuşatmak
için çıkışlara büyük kondansatörler koyma
yoluna gidilir. Bu yöntemle oluşturulan
elektriğe "modifiye kare dalga"
(MSW, Modified sign wave) adı verilir, şekili
aşağıda yer almaktadır:
Voltaj geçişlerini yumuşatmak için kullanılan
diğer bir yöntem ise "Genlik Modülasyon"
(PWM, Pulse Width Modulation) dur. Bu yöntem
genellikle regülatörlü (Efektif Voltaj sabitleyici)
sistemlerde kullanılır.
Yukarıdaki grafikte tepe noktası 220 volttan
yüksektir. Bu yüzden efektif değerin 220
volt olabilmesi için enerji kısa tutulur
(a) ve sıfır noktasıda kalış ters orantılı
olarak artar (b). Akülerin yavaş yavaş boşalması
ile tepe noktasındaki voltaj düşmeye başlar.
Bununla birlikte efektif değer de düşer.
Efektif değerin düşmesini önlemek için şekildeki
a'nın boyu uzatılır ve ters orantılı olarak
b'ninki de kısalır. Bu yüzden Pulse Width
Modulation bir nevi regülatör görevi görür.
Fakat bu regülatör sadece akülerdeki akımı
şebeke gerilimine çevirirken devreye girer.
Normal şebeke geriliminden gelen yüksek
ve/veya düşük gerilimi bu metodla değiştiremezler.
Dinamik UPS
Dinamik UPS lerin en önemli ayırdedici özelliği,
kesinti sırasında kullanılacak enerjiyi
depolama ve çıkışa aktarma işlemlerini dinamik
yöntemle gerçekleştirmesidir. Bu temel prensibi
esas alan üreticilerin her biri, kendi sistemlerinde
diğerlerine göre oldukça farklı yöntem ve
donanımlar kullandığından, mevcut dinamik
UPS leri teknik açıdan sistematik şekilde
sınıflandırabilmek oldukça zordur. Ancak
en yaygın ve en bilinen uygulama şekli,
enerjinin genellikle VOLAN olarak tabir
edilen mekanizmalarla kinetik olarak depolanması
ve yine dinamik olarak bir alternatör aracılığıyla
yüke aktarılmasıdır. Dinamik UPS ler, çok
büyük yüklere ve çok kısa süreli kesintilere
yönelik olarak tasarlandıkları için, genellikle
dizel bir motor ile birlikte projelendirilirler.
Çoğu kez de Dizel Jeneratör, Dinamik UPS
in bir parçası olarak, sistemle birlikte
bir bütün olarak kullanıma sunulur.
Özelikle, kinetik enerji
depolama teknikleri açısından kendi aralarında
farklılıklar gösteren Dinamik UPS ler, son
dönemde yarıiletken teknolojisindeki gelişmelerin
etkisiyle, kısmen statik uygulamaları da
içermeye başlamışlardır. Bazı üreticiler,
bu alanda da birbirlerinden farklı hibrid
uygulama yöntemleri geliştirmişlerdir. Örneğin,
enerji depolama işlemi bir akü grubu aracılığıyla
statik olarak sağlanırken, yüke aktarma
işleminin dinamik bir alternatörle gerçekleştirildiği
uygulamalar mevcuttur. Yine, farklı bir
yöntem olarak; enerji depolama işleminin
bir VOLAN üzerinde dinamik olarak gerçekleştirildiği,
ancak girişte ve çıkışta statik doğrultucu-evirici
devrelerin kullanıldığı sistemler de, bu
tür hibrid uygulamalara örnek gösterilebilir.
Statik UPS
Statik UPS tanımı içine giren farklı çalışma
prensiplerinin tamamında, genel olarak üç
ortak temel unsurdan söz etmek mümkündür.
Bunlar; şebekeden sağlanan AC enerjiyi doğrultarak
akü grubuna ve eviricilere aktaran "DOĞRULTUCU"
; akü grubundan ve doğrultucudan alınan
DC enerjiyi tekrar
AC enerjiye evirerek yüklere aktaran "EVİRİCİ"
ve bu işlemler için gerekli DC enerjiyi
depolamak için kullanılan "AKÜ GRUBU"
dur.
Özellikle küçük yükler için tercih edilebilen
Line İnteraktif UPS lerin çoğunda, bu katlar
şebekeden çalışma sırasında kısmen pasiftir
ve bu durumda sadece, şebeke gerilimini
regüle edip iyileştirmeyi amaçlayan STABİLİSATÖR
kısmı aktif durumdadır. Akü grubu ve evirici
kısmı, şebeke enerjisi kesildiğinde devreye
girer ve aküler üzerinden yükü besler. Daha
uzun yedekleme süreleri ve daha büyük yükler
için tercih edilen ON-LINE UPS lerde ise
bütün bu kısımlar sürekli olarak aktif durumdadır.
Kimi uygulamalarda farklı yöntemler kullanılsa
da UPS in bu üç temel kısmının sürekli aktif
olduğu UPS ler, "gerçek ON-LINE"
olarak nitelendirilmekte ve temel çalışma
prensibi olarak, özellikle büyük güçlerde
dünyada en yaygın uygulama şekli olarak
kullanılmaktadır.
Statik UPS lerde yapısal nedenlerle ortaya
çıkan, şebekeye yönelik harmonik salınımlar
ve giriş güç faktörüne yönelik olumsuz etkiler,
yeni nesil UPS lerde asgariye indirilmiştir.
Bu amaçla, özellikle büyük güçlerdeki yeni
nesil UPS lerde 12 darbeli Doğrultucular,
ve Giriş Harmonik Filtreleri ön plana çıkmış,
ayrıca PFC (Power Factor Correction) devrelerinin
kullanımı yaygınlaşmıştır.
Akü grubunun şarj yönetiminde
ise, gelişen DSP teknikleri sayesinde, ortam
sıcaklığından, akülerin özel çalışma karakteristiklerine
kadar tüm veriler, mikroişlemcilerle denetlenmekte
ve böylelikle akülerin kullanım ömürleri
azami düzeye çıkarılabilmektedir. Statik
UPS lerde, yükleri aküler üzerinden beslemek
ve bu amaçla AC çıkış gerilimi üretmek için
kullanılan EVIRICI kısmı, dinamik UPS lerden
farklı olarak, her zaman statik teknolojiye
dayalıdır. Özellikle On-line sistemlerde
güncelliğini koruyan PWM (Puls Width Modulation),
AC sinüs çıkış elde etmek için en yaygın
yöntem olarak kullanılır. IGBT kontrol tekniklerindeki
son gelişmeler sayesinde, günümüzde %100
dengesiz yükler için çıkış faz kaymaları,
gerilim değişim oranları asgariye indirgenmiş
olan STATIK EVIRICILER kullanılmaya başlanmış
ve bu tür ayrıntılarda avantajlı konumda
olan dinamik eviricilerle rekabet edebilecek
düzeyde yüksek güçlü statik UPS ler ortaya
çıkmıştır.
Statik UPS leri oluşturan
bu temel kısımlara ek olarak, diğer tüm
UPS ler için de geçerli olan, kontrol paneli
ve kontrol yazılımları da, hem UPS lerin
teknolojik düzeylerini ortaya koyan, hem
de kullanıcıyla doğrudan ilgili olan unsurlardır.
Özellikle On-line UPS ler açısından önemli
diğer unsurlar ise; yükü şebekeye aktarmaya
yarayan "STATIK BY-PASS" katı;
giriş, çıkış ve DC bara filtreleri olarak
sıralanabilir.
UPS'LERDE KAPASİTE
Bir UPS'in 500VA olması onun 500Watt olduğunu
göstermez. Bu iki kavram tamamen farklıdır.
Doğru Akım (DC) kullanan cihazlarda Watt
= Volt X Amper iken Alternatif Akım (AC)
kullanan cihazlarda Watt (güç)= Volt (Basınç)
X Amper (Akım) X Cosf dir. Fazla teknik
detaya girmeden bunu şöyle açıklayabilirim.
Alternatif akım kullanan bazı cihazlarda
Volt ile Amper eş zamanlı olarak birbirlerini
takip etmedikleri için aralarında belirli
bir açıda faz farkı oluşur. Bu yüzden de
bu tip cihazlardaki Watt'ın hesaplanabilmesi
için aralarındaki bu faz farkının bilinmesi
gerekir.Bu konuda kafanızı fazla karıştırmamak
için şöyle bir ezber yöntemine basvurulabilir.
500VA lik bir UPS'in verebileceği maksimum
gücü şöyle hesaplayın: Watt= Volt X Amper
X 0.9 = 500VA X 0.9 = 450 Watt (tahmini
değer).
Belirttiğim gibi her cihazın
Cosf değeri farklı olduğu için 0.9 değerini
ortalama değer olarak kabul ediyorum. Buyüzden
500 VA lik bir UPS yerine göre en fazla
400 Watt da verebilir, 500 Watt da. Bu konuda
kullanacağımız cihazların türlerini belirlemeden
kesin bir değer vermek yanlış ve imkansızdır.
Kafalara çok takılan bir
soru ise, bir UPS'den ile elektrik kesintisi
anında nekadar istifade edebileceğimiz bilmecesi.
Bu süre UPS'deki akünün büyüklüğüne ve kullandığımız
cihazın ne kadar enerji tükettiğine bağlıdır.
Yani depo nekadar büyük olursa çeşme de
o kadar uzun süreli akacaktır. Fakat çeşmenin
vanasını sonuna kadar açarsak depo o oranda
erken boşalacaktır. Yine bu konuda kabaca
bir hesap yapalım, sizler de kendinize gore
bu formülü uygularsınız:
Monitör ile bilgisayarımızın
toplam 350 Watt güce ihtiyacı olduğunu varsayalım.
Kullandığımız UPS'in aküsü 12 Volt ve 10
Amper Saatlik olsun. 350Watt enerjinin 12Voltta
çektiği akım yaklaşık 350/12 = 30 Amper.
Eğer UPS te kullanılan akü 30 Amper saatlik
olsaydı bilgisayarımız 1 saat boyunca elektrik
kesintisine maruz kalmadan çalışabilecekti.
Fakat kullanılan akü 10 Amper saatlik akü
olduğu için bu tip UPS bizi yaklaşık 20
dakika idare edecektir. Tabii zamanla piller
eskiyeceği için bu değer 10 dakikaya kadar
da düşebilir.
Elektrik kesintisi sırasında
bilgisayarınızın çalışmaya devam etmesini
istiyorsanız, ama makineyi aktif olarak
da kullanmıyorsanız, mutlaka monitörü kapatın.
Bu sayede UPS'den çektiğiniz güç düşecek
ve sistem UPS sayesinde daha uzun süre ayakta
kalacaktır. Ama önemli de bir şey hatırlatmak
gerek, eğer sistem UPS'e bağlı iken kapalı
olan monitörü tekrar açmak isterseniz, düğmeye
bastığınız anda bütün sistem kapanabilir.
Çünkü elektrikli cihazların ilk çalışma
anında aşırı bir akım çekme özellikleri
vardır, akü dolu olsa bile siz monitörün
düğmesine bastığınızda UPS'e binen yük,
UPS'in akımı kesmesine neden olacaktır.
|
