Kesintisiz güç kaynağı hakkında;

            Kesintisiz güç kaynakları (KGK) elektrik kesintisi sırasında kritik elektronik yüklerinizi, yapılarında yer alan aküler üzerinden besler. Akü destek süresini, akülerin Ah kapasitesi ile kesinti sırasında Kesintisiz güç kaynağı’na bağlı yük miktarı belirler.
Gelişen yarı iletken ve sayısal devre teknolojileri, bu teknolojileri kullanan ürünlerin hızla artmasına neden olmuştur. Bu artış beraberinde yüklerin beslendikleri AC kaynakların güç kalitesine önemli sınırlamalar getirmiştir. Kritik elektronik yüklerin, frekans ve gerilim etkin değerindeki değişimin sınırlı kaldığı bir AC güç kaynağından beslenmesi esastır. 

             Bu şekilde tanımlanan bir güç kaynağı, içinde gerilim düşümlerinin, gerilim yükselmelerinin, transient değişimlerin, harmoniklerin vs. olmadığı saf sinüzoidal bir gerilim dalga şekline sahip olacaktır. Ne yazık ki AC güç iletim ve dağıtım sistemlerinde yaşanan yıldırım düşmesi ve benzeri doğa olayları, hatların devreden çıkarılıp/devreye alınması, güçlü ve demerajlı elektrik motorlarının, kompanzasyon sistemlerinin devreye alınması/devreden çıkarılması, reaktif güç ihtiyacı hızlı değişen ark fırını, ulaşım sistemi benzeri yüklerin aynı güç dağıtım noktasından beslenmesi şebeke gerilimini yukarıda bahsedilen ideale yakın sinüzoidal dalga şeklinden uzaklaştırır. İşletmelerin kendi bünyelerinde kullandığı lineer davranış sergilemeyen yükler bile dağıtım panelindeki gerilim dalga şeklini bozabilmektedir. Kritik yüklerin bu koşullardan etkilenmemesini sağlayacak en etkili yöntem, besleme kaynağında ortaya çıkan bu bozucu oluşumları yükten izole eden online kesintisiz güç kaynağı sistemleri kullanmaktır. Online Kesintisiz güç kaynakları, güç koruması sundukları kritik yükleri, şebekede oluşan tüm bozucu etkilerden bağımsız, temiz bir elektriksel güç ile besler.

  

          Sanayi ve ticari kullanımda olan geleneksel kesintisiz güç kaynakları kritik yükleri sürekli kontrol altında olan regüle edilmiş bir elektrik enerjisi ile beslemesine rağmen, kendilerinin beslendikleri AC güç şebekesine, ciddi problemler doğurabilecek olan olumsuz etkileri olabilir. Bu kesintisiz güç kaynakları AC şebekeden, toplam harmonik distorsiyon değerini kesintisiz güç kaynaklarında kullanılan doğrultucu güç yapısı, doğrultucu çıkışında yer alan filtre devresi, şebeke hat empedansı ve kesintisiz güç kaynağı giriş faz sayısının belirlediği yüksek harmonik içerikli akımlar çekerler. Harmonik akımlar, akım dalga şeklinde yer alan temel şebeke frekansı (50 Hz) dışındaki diğer yüksek frekanslı (genellikle 150 Hz, 250 Hz, 350 Hz ve üstü 3’ün katı bileşenler) istenmeyen akım bileşenleridir. AC güç kaynağından çekilen etkin (rms) akım değerinin artmasına neden olan bu akım harmonikleri kablolarda ve devre elemanlarında ortaya çıkan ısıl güç kaybını da arttırır.

          Harmonik akımlar nedeniyle şebeke ve işletmelerde ortaya çıkan problemler, temel akım bileşeninin yanı sıra harmonik akım genliklerinin de arttığı yüksek güçlü kesintisiz güç kaynağı uygulamalarında daha fazla hissedilir. Artan güç kaybı nedeniyle iletkenlerin aşırı ısınması, nötr hattının artan gerilim düşümü ile yükselen nötr-toprak arası potansiyel farkı, yanlış alarmların oluşması, magnetik elemanların (transformatör, bobin) artan akustik gürültüsü, kompanzasyon kondansatörlerinin harmonik akımlar nedeniyle aşırı yıpranması karşılaşılacak problemlerin sadece bir kısmıdır.

Periyodik değişen bir giriş akım dalga şekli için Toplam Harmonik Distorsiyonu (THDi),
THDi(%)=(Ih/I1).10  (1)

Ih = (I22+I32+…..+In2)1/2     (2)
bağıntısı ile verilir. Bu bağıntılarda Ih, akım dalga şeklindeki  temel bileşen (50 Hz) dışındaki tüm harmoniklerin; I1 ise temel akım bileşeninin etkin (rms) değeridir.  THDi değeri, giriş filtresinin kullanılmadığı bir fazlı kesintisiz güç kaynağı cihazlarında %115 değerlerine kadar çıkabilirken, üç fazlı Kesintisiz güç kaynakları nda %30-35 mertebelerindedir.
Geleneksel kesintisiz güç kaynağıkullanımının AC güç şebekesi tarafında ortaya çıkardığı diğer bir olumsuz etki ise Güç Faktörü (Power Factor, PF) değerini azaltmasıdır. Güç Faktörü, PF,
PF= Aktif Güç/Görünür Güç = P(W)/S(VA)    (3)
bağıntısı ile tanımlanır. PF değerinin düşük olması, çekilen S görünür gücü içinde P aktif güç bileşenin az, reaktif ve harmonik güç bileşenlerinin fazla olduğu anlamına gelir. Bir fazlı AC güç sistemlerinden beslenen bir kesintisiz güç kaynağı’nın şebekeden çekeceği aktif ve görünür güçler sırasıyla
P (W)= VI1cosØ1  (4)
S (VA)=VI      (5)
şeklinde verilir. V kaynak geriliminin etkin değeri (V); I1 kesintisiz güç kaynağı giriş akımı temel bileşeninin etkin değeri (A), I KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI giriş akımının etkin değeri (A) ve Ø1 temel akım ile temel gerilim dalga şekilleri arasındaki faz açısı (derece) dır. Şebeke gerilimi tam sinüzoidal ise gerçek güç sadece akımın temel bileşeni sayesinde çekilir. Diğer bir deyişle harmonik akımların yüke gerçek güç aktarımına hiçbir katkısı yoktur. Üç fazlı sistemler için yukarıda bulunan güç değerleri 3 ile çarpılır.

             Artan akım harmonikleri S görünür gücünü arttırır, dolayısıyla PF değerini azaltır (5 ve 3 bağıntıları). Öte yandan, girişinde kontrollu doğrultucuların yer aldığı kesintisiz güç kaynaklarında tristör elemanının tetikleme açısındaki gecikme ile Ø1 açısı büyür, dolayısıyla P aktif gücü ve PF güç faktörü azalır (4 ve 3 bağıntıları). Özetle, PF değerini belirleyen iki temel unsur vardır: akım harmonikleri ve akım ile gerilim arasındaki faz açısı. Diyot doğrultuculu kesintisiz güç kaynaklarında faz açısı sıfır olacağından ve tüm çalışma boyunca hiç değişmeyeceğinden PF değeri sadece akım harmonikleri tarafından belirlenir.

             FCM Magic kesintisiz güç kaynağı giriş doğrultucusu 12 darbeli yapılarak ve/veya her biri değişik harmonik bileşene  ayarlanmış pasif filtre elemanlar kullanılarak THD değeri %7-10 mertebelerine kadar indirilebilir. Bu yöntemlerden ilkinin maliyeti oldukça yüksektir ve kontrolu nispeten zordur. Filtre kullanımı ise paralel/seri rezonans olaylara neden olabilir. Kesintisiz güç kaynağı girişinde paralel aktif filtre kullanılması diğer bir çözüm yöntemi olarak düşünülebilir. Pasif filtre kullanımının neden olacağı tüm sorunları ortadan kaldıran bu çözüm ideal görünmekle beraber, maliyeti çok yüksek, kontrolu zor, kullanım alan ihtiyacı fazladır.
Giriş akım harmoniğinin ve giriş güç faktörü değerinin kesintisiz güç kaynağı giriş güç katındaki güç yarı iletken elemanların aktif şekilde kontrol edilmek suretiyle iyileştirilmesi kesintisiz güç kaynağı teknolojisinde yeni trendleri belirlemeye başlamıştır.  Bu teknolojiye sahip kesintisiz güç kaynakları çevre dostu, kompakt, modüler, kolayca genişleyebilir, kullanıcı dostu yapılar sergilemektedir.

 
Üstün IGBT Teknolojisi ile Aktif Kontrollu PWM Doğrultuculu kesintisiz güç kaynağı:

            FCM Magic serisi kesintisiz güç kaynağı cihazları, sahip oldukları IGBT güç yarı iletkenli doğrultucu (active front-end rectifier) teknolojisi sayesinde şebekeden giriş güç faktörü "1", ve giriş akımı toplam harmonik distorsiyonu %2-5 arasında değişen elektriksel güç çeken transformatörsüz gerçek online cihazlardır. Bu teknoloji, kesintisiz güç kaynağı cihazının girişinde güç faktörünü düzeltmek amacıyla ayrıca bir reaktif güç kompanzasyon sisteminin kullanılmasını ve akım harmoniklerini azaltmak için temel akım bileşenine en yakın olan harmoniklere ayarlanmış harmonik filtrelerin kullanılmasını gereksiz kılar.

           AC güç şebekesinden sadece aktif güç çekilir; reaktif güç çekilmemesi uzun dönemde işletmenin elektrik enerjisi giderlerinde önemli tasarruflar sağlar. Ek harmonik kayıpların ortadan kalkması ile klima, kablo, devre kesici, sigorta vb. maliyetler de önemli ölçüde azalır. Aşağıdaki şekillerden soldaki şekil geleneksel üç fazlı bir kesintisiz güç kaynağı’nın şebekeden çektiği harmonik akım ile kaynak gerilimini göstermektedir. Akım komütasyonlarının kaynak geriliminde oluşturduğu gerilim çentikleri (voltage notches) açıkça gerilim dalga şeklinde görülmektedir. Bu gerilimden beslenen işletmedeki diğer kritik yüklerin beklenmedik problemlerle karşılaşması son derece doğaldır.  Sağ tarafta yer alan şekil ise FCM Magic kesintisiz güç kaynağı cihazının kaynak çektiği saf sinüzoidal akımı ve kaynak gerilim dalga şeklini göstermektedir. Dalga şekillerinden de görüleceği üzere akım dalga şeklinde düşük mertebeli harmonik bileşen yer almamakta ve gerilim ve akım dalga şekilleri arasındaki faz açısının sıfır olması nedeniyle AC kaynaktan reaktif güç çekilmemektedir.  

Akü Yönetimi ile uzun akü ömrü sağlayın;

            Kuru ve bakımsız tipte seçilen kesintisiz güç kaynağı aküleri kesintisiz güç kaynağı cihazının en kritik bileşenidir. Aküler yüksek çalışma ortam sıcaklığından, fazla sayıda tekrarlanan şarj/deşarj döngüsünden, derin deşarjdan ve alternatif akım bileşenli bir DC kaynak ile şarj edilmekten olumsuz yönde etkilenir ve servis ömürleri anılan bu durumlar nedeniyle hızla azalır. FCM MAGİC kesintisiz güç kaynağı cihazında yerleşik olarak yer alan patentli Gelişmiş Akü Yönetimi-ABM (Advanced Battery Management) fonksiyonu ile akü ömrü ciddi şekilde artar. ABM, akü devresinin otomatik ve periyodik olarak kendisini test etmesini sağlar. ABM’i asıl ön plana çıkaran üstünlük, aküleri geleneksel kesintisiz güç kaynağı’larda olduğu gibi sürekli tampon (float) şarj altında tutmayıp, sadece  gerektiğinde şarj etme özelliğidir. Belli aralıklarda dinlenme modunda (resting mode) kalan aküler korozyona uğramazlar. FCM MAGİC KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAKLARI aküden çalışma süresini arttırmaya olanak sağlayan ek akü bağlantı terminaline sahiptir. kesintisiz güç kaynağı cihazı içinde herhangi bir donanımsal değişiklik yapmadan standart iki grup akü kesintisiz güç kaynağı ile kullanılabilir; kesintisiz güç kaynağı şarj ünitesi bu tür bir çalışmayı destekleyecek akım kapasitesine sahiptir. 

Paralelleme ve Haberleşme İmkanları ile farklı,

            Paralel kesintisiz güç kaynağı sistemleri, ya güç kapasitesini arttırmak veya yedeklemeli bir çalışma elde etmek için tercih edilir. Paralel kesintisiz güç kaynağı sistemini oluşturan tüm kesintisiz güç kaynağı modülleri akım paylaşımlı ve birbirlerine senkron çalışacak şekilde kontrol edilirler. FCM MAGİC kesintisiz güç kaynağı cihazı bir diğer patentli özellik olan ÖZEL paralelleme fonksiyonuna sahiptir. Bu teknoloji, paralel kesintisiz güç kaynağı sistemini oluşturan her bir kesintisiz güç kaynağı modülünün master/slave çalışma yerine bağımsız olarak kontrol edilmesini sağlar.
            Standart RS232 haberleşmesinin yanı sıra XSlot kart yuvalarında kullanılabilecek Web/SNMP kartı, ModBus/JBus kartı, Röle/AS400 kartı ve PARALELLEME kartı FCM MAGİC de üstün haberleşme yeteneklerini sergileme fırsatı verir. Web/SNMP kartı ile ethernet ağı üzerinden yapılan haberleşme IT/Ağ yöneticilerine; Röle/AS400 kartı ile 2/4 hatlı ağ üzerinden yapılan AS400 endüstriyel uzaktan izleme haberleşmesi Lokal/Endüstriyel süpervizörlere;  ModBus/JBus kartı ile RS485 ağı üzerinden yapılan haberleşme Bina Yönetim Sisteminden sorumlu tesis yöneticilerine yöneliktir. paralelleme kartı paralel bağlı kesintisiz güç kaynağı modülleri arasında haberleşme sağlar.  

 

  
Tüm Diğer Özellikler ve Üstünlükler;

            FCM MAGİC kesintisiz güç kaynağı sistemini rack yapıda yerleştirilmiş kesintisiz güç kaynağı modülleri oluşturur. Sistemin çalışması sırasında kesintisiz güç kaynağı ve akü modülleri onarım veya bakım nedeniyle sistemden çıkarılabilir.
Cihazın ön panelinde yer alan LCD ekran bir firmware değişikliği ile Türkçe diline çevrilebilir; sahip olduğu zengin alt menüsü kullanılarak cihazın geniş kontrol ve ölçüm özelliklerinden yararlanılabilir.
Elektrik kesintisi sırasında sadece bir butona basılarak kesintisiz güç kaynağı cihazının akü üzerinden devreye alınması (Cold Start) mümkündür. Genellikle küçük güçlü KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAKLARI nda bir kısmında söz konusu olan bu özellik FCM MAGİC ile yüksek güçlü KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI uygulamalarında da kullanılmaya başlanmıştır.  
Bu makalede KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI sistemlerindeki yeni trendler, gerektiği yerlerde teorik bilgilerle desteklenerek, açıklanmış ve uygulama örneği KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAĞI olan FCM MAGİC sunulmuştur.