Roboelektronik
Üye
- Katılım
- 14 Eki 2006
- Mesajlar
- 1,441
- Puanları
- 1
RMS (Etkin Değer) ve Ortalama Değer
Alternatif bir akımın RMS değeri sabit bir direnç yükünden geçen ve aynı miktarda ısı enerjisi üreten DC akımın değerine eşittir. RMS Karesel Ortalama Değer (Root Mean Square) anlamına gelir ve Etkin Değer, Efektif Değer olarak da isimlendirilir.
Bir işaretin RMS değeri ayrık ( dijital ) olarak hesaplanırken şu adımlar izlenir:
- İşaretin bir periyot boyunca belirli örnekleme zamanıyla genlik değerleri alınır.
- Alınan bu değerlerin kareleri toplanır.
- Bu toplam alınan örnek sayısına bölünür.
- Bu bölümün karekökü alınır.
Aktif Güç, Reaktif Güç
Direnç tipi bir yük gerilim kaynağından gerilimin çarpanı şeklinde bir akım çekmektedir, ancak reaktif yüklerin çektiği akım direnç yükündeki gibi değildir. Reaktif yüklerde de hem gerilim hem de akım dalga şekilleri sinüzoidal olabilir ancak aralarında bir faz farkı vardır. Reaktif yüklerde bir periyot süresince akım ve gerilim işaretleri aynı veya farklı olabilir.
Akım ve gerilim işaretinin farklı olduğu noktalarda güç negatiftir ve güç akışı kullanıcıdan şebekeye doğrudur. Şebekeden çekilen bu enerji kullanılmadan şebekeye geri verilir ve bu dolaşım sırada iletim hatlarındaki dirençlerden dolayı kayıplar oluşur. Yani reaktif güç şebekeyle yük arasında salınan ancak kullanılmayan enerjidir. Aşağıdaki şekilde açık gölgelendirilmiş bölgeler reaktif gücün, koyu gölgelendirilmiş bölgeler ise aktif gücün söz konusu bölgeleri göstermektedir.
Aktif enerji Şebeke periyodu boyunca şebekeden çekilen enerjidir, bu da gerilimle akımın çarpımının zaman ekseninin üstünde kalan alandır. Üstte kalan alan (aktif enerji) ile altta kalan alanın (reaktif enerji) farkı yükün harcadığı toplam enerjiyi vermektedir.
Elektromanyetik Girişim (EMI), Radyo Frekanslı Girişim (RFI) yüksek frekansta anahtarlamadan kaynaklanan bazı sinyallerin manyetik yolla havaya, elektriksel yolla şebekeye doğru yönelmesidir. Eğer bu girişimin frekansı radyo frekansına yakınsa RFI olarak isimlendirilir.
VFI (Voltage Frequency Independent)
Kesintisiz Güç Kaynağı çıkış gerilimi, kaynak ( şebeke ) gerilimi ve frekansından bağımsız yapıdadır.
VI (Voltage Independent)
Kesintisiz Güç Kaynağı çıkış gerilimi, kaynak frekansına bağımlı ama gerilim değişikliklerini düzenleyebilen yapıdadır.
VFD (Voltage Frequency Dependent)
Kesintisiz Güç Kaynağı çıkış gerilimi, kaynak gerilimine ve frekansına bağımlı yapıdadır.
PFC (Power Factor Correction, Güç Faktörü Düzeltmesi)
Diyot ve tristörlerle elde edilen doğrultucular, yük tarafından çekilen akımın her anında şebekeden akım çekmezler. Şebeke geriliminin tepe noktaları etrafında girişten akım çeker. Sinüzoidal şebeke geriliminin tepe noktaları etrafında DC filtre kondansatörünün şarj akımı ve yük akımının toplamı şebekeden çekilirken, sinüzoidal şebeke geriliminin diğer bölgelerinde yük akımı kondansatörde depolanan DC gerilimden sağlanır.
Sinüzoidal giriş geriliminin her bölgesinde gerilimle orantılı bir akım çekilmediğinden gerilimdeki çökmeler de sadece akımın çekildiği tepe bölgelerinde olur. Böylece AC giriş gerilimi tam sinüzoidal olmaktan çıkar, bozuk bir sinüzoidal gerilim olur. Tam sinüzoidal olmayan bir AC gerilim, AC ile çalışan tüm yüklerde verimsizliklere ve aşırı ısınmalara neden olur. Ayrıca sinüzoidal olmayan akım çeken devrelerin güç faktörü 1’den düşük olduğundan aynı gücü elde etmek için daha fazla akım çekilmesi gerekir. Bu da iletken kesitlerinin daha yüksek akımlar için artırılmasını gerektirir. Bu nedenlerle şebeke geriliminden sinüzoidal akım çeken ve güç faktörü 1’e yakın olan, yani şebeke gerilimini bozmayan ve gereksiz yüksek akımla yüklemeyen doğrultucular önem kazanmakta ve tercih edilmektedir.
Aktif güç faktörü düzelten doğrultucular KGK’nın yapısına göre 1 fazlı veya 3 fazlı olabilir. Giriş akımının sinüzoidal olabilmesi için giriş akımının giriş gerilimine benzetilmesi sağlanır. Bu amaç için darbe genişlik modülasyonu kullanılarak bir transistör anahtarlanır. Transistörün iletimde ve kesimde kaldığı süreler darbe genişlik modülasyonu ile değiştirilerek akımın sinüzoidal olması sağlanır. PFC’li KGK’larda güç faktörü 0,99 ve giriş akım harmonikleri %5’in altında olmalıdır.
Avantajları:
• Giriş akımı sinüzoidal olduğu için şebeke geriliminde bozulmalara ve gereksiz yüksek akımlara neden olmaz.
• Giriş akımı, DC çıkış gerilimi ve yük akımı değerleri bir kontrol devresi ile istenilen değerlerde tutulabilir.
• Çıkış gerilimi ve akımı istenilen değerlerde sınırlandırılabileceği için hem eviricide, hem de akü grubunun şarj edilmesinde kullanılabilir.
Dezavantajları:
• Diğer doğrultucu türlerine göre daha fazla elemanla elde edildiği için boyutları ve maliyeti yüksektir.
• Diğer doğrultucu türlerine göre kayıpları daha fazladır ve verimi daha düşüktür.
• Devrenin tasarımı ve optimizasyonu zordur. Yüksek derecede güç elektroniği bilgisi gerektirir.
• Yüksek gerilimde anahtarlama yapıldığından elektromanyetik gürültü kaynağıdır, elektromanyetik gürültünün mutlaka filtre edilmesi gerekir.
IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor : Kapıdan yalıtımlı bipolar transistor )
Güç MOSFET’i ve bipolar transistor özelliğinin tek bir yapıda birleştiği bir anahtarlama elemanıdır. Giriş karakteristiği güç MOSFET’ine çıkış karakteristiği bipolar transistor benzeyen izole kapılı bir elemandır. KGK’larda anahtarlama hızları ve iletim kayıplarının küçüklüğü sebebi ile tercih edilen bir elemandır. Tristörlere göre daha pahalı ancak daha sağlıklıdır.
PWM ( Pulse Width Modulation : Darbe Genişlik Modülasyonu ) :
Belirli bir frekanstaki bir sinyalin çalışma oranının (D) başka bir giriş sinyali ile kontrol edilmesi olayına darbe genişlik modülasyonu denir. Darbe genişlik modülasyonu bir çok elektrikli alette, anahtarlamalı güç kaynakları ve kuvvetlendiricilerin kontrol devrelerinde kullanılmaktadır
Çalışma oranı D aşağıda gösterildiği gibi th zamanının işaretin periyodu olan Ts zamanına bölünmesi olarak tanımlanır
SPWM ( Sinüs Dalgalı Darbe Genişlik Modülasyonu ) :
PWM yöntemi kullanılarak sinüs işaretinin elde edilmesidir. Bu yöntem sayesinde anahtarlama elemanını (IGBT, MOSFET) her periyot boyunca belirli bir oranlarda iletime ve kesime geçirerek sonuçta değişken genlikli sinüs işareti elde edilebilmektedir. SPWM ile anahtarlama elemanı üzerinde yalnızca anahtarlama anında kayıplar meydana gelir. Aksi taktirde anahtarlama elemanının ( güç transistorleri ) lineer ( doğrusal ) bölgede çalıştırılmasıyla daha fazla kayıp meydana gelmektedir.
Surge faktörü
Bu terim, çoğu zaman anlamı daha farklı ve alakasız olan KGK’nın surge bastırma özelliği veya surge engelleyicilerin özellikleriyle karıştırılıyor. Surge faktörü KGK’nın anlık aşırı yük kapasitesine işaret eder ve start-up sırasında geçici ekstra yüke ihtiyacı olan yükleri çalıştırabilme kabiliyetinin ölçüsüdür. Motorlar ve sabit diskler yüksek surge faktörüne sahip yüklere örnektir.
5.25” sabit disk sürücüsüne sahip sistemlerde surge faktörü sabit durum güç harcamasının yaklaşık 1.15 katıdır. 8”, 10” veya 15” lik daha büyük sistemlerde surge faktörü sabit durum güç sarfiyatının yaklaşık 1.5 katıdır.
Surge faktörü iyi olan Kesintisiz Güç Kaynağı sistemleri, Kesintisiz Güç Kaynağı tam yükteyken bile tipik sabit disk yüklerini çalıştırabilecek surge faktörü yeteneğine sahiptir. Çok geniş form faktörlü sabit disk sürücülü (8” üstü) sistemlerde daha büyük boyut, Kesintisiz Güç Kaynağı’nın güvenlik sigortasını kullanmasını önlemek için gerekli olabilir.
Surge
Bir periyottan uzun süren aşırı gerilimlerdir. Surge, büyük miktarda güç çeken hattaki bir cihazın aniden durması veya kapatılması sonucu oluşabilir. Şebekeler büyük yükleri hat dışında anahtarladıkları zaman surge oluşabilir. Bir surge’ün büyüklüğünden çok süresi önemlidir. Uzun veya sık surge’ler bilgisayar donanımına hasar verebilir.
Sag
Sag ( çöküntü ) surge’ün zıttıdır. Bunlar uzun süreli düşük gerilim durumlarıdır. Topraklama hataları, zayıf güç sistemleri, büyük elektriksel yüklerin ani start-up’ları gerilim çöküntülerinin tipik sebepleridir. Yıldırım düşmesi de ayrıca çöküntülerin önemli bir nedenidir. Çöküntüler, bilgisayarlara karşı ciddi bir tehdit oluşturabilir. Çöküntüler disk sürücüleri yavaşlatabilir, okuma hatalarına ve hatta çökmelerine sebep olabilir.
Spike
Bilgisayar çalışmalarını sekteye uğratabilecek hatta ekipmana zarar verebilecek yüksek genlikli anlık olaylardır. Spike çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir. En önemli neden yakın, uzak bir yere veya enerji iletim hatlarına düşen yıldırımlardır. Bunlar gerilimde büyük sıçramalara neden olabilirler.
Spike oluşturan diğer olaylar, büyük elektronik yüklerin veya şebekenin açılıp kapanması ve statik deşarjdır. Spike sonucunda oluşabilecek en yıkıcı olay donanımın zarar görmesidir. Yüksek gerilim darbeleri mikroçip yollarında (traces) delikler açabilir. Bazen bu hasar hemen kendini gösterir; bazen de olaydan günler, haftalar boyunca kendini göstermeyebilir. Zarar görmüş data, yazıcı, terminal veya data işleme hataları daha az tehlikeli sonuçlardır.
Gürültü
Normal sinüs dalganın üzerine binen çeşitli yüksek frekans darbeleri için kullanılan kollektif bir terimdir. Genliği birkaç mV’den birkaç V’ye kadar değişebilir. Özellikle tehlikeli bir problem, radyo frekans (RF) gürültüsüdür. RF gürültüsü, elektrik kabloları üzerinde dolaşan yüksek frekanslı sinyallerden oluşur. RF gürültüsü, yıldırım çarpması, radyo iletimleri ve bilgisayar güç kaynakları tarafından yaratılabilir. Gürültü, hatalı data iletimine ve bilgisayar işlem, yazıcı ya da terminal hatalarına sebep olabilir.
Brownout
Dakikalar, hatta saatler süren uzun süreli düşük gerilim durumlarıdır. Tepe akım isteği kapasitenin üzerinde olduğu zaman şebekeler tarafından yaratılırlar. Brownout, lojik devre ve disk sürücüleri düzgün çalışmaları için gerekli gerilimden mahrum bırakarak hatalı çalışmalarına veya donanım hasarlarına sebep olurlar.
Blackout
Dakikalar, saatler hatta günler süren 0 (sıfır) gerilim durumlarıdır. Enerji dağıtım şebekesine, taşıyabileceğinden daha fazla yük bindirildikçe daha sık meydana gelirler. Blackout, topraklama hataları, kazalar ve doğal afetler yüzünden oluşabilir. En mühim etkisi sistem çökmelerine sebep olmasıdır. Güç aniden kesildiğinde disk sürücüler veya diğer sistem bileşenleri zarar görebilir.
Galvanik İzolasyon :
Kesintisiz Güç Kaynaklarında evirici çıkışının bir çıkış trafosu üzerinden yüke verilmesini ifade eder. Bu şekilde yük yalıtımlı bir kaynaktan beslenmiş olur. Aynı zamanda bu trafo filtrelemeye de etki ederek çıkışın daha düzgün olmasını sağlar. Çıkış trafosunun bir diğer etkisi ise yükü aşırı gerilimlerden korumaktır. Örneğin Kesintisiz Güç Kaynağı yıldırım düşmesi gibi yüksek gerilime maruz kaldığında çıkıştaki yük bu izolasyon trafosu sayesinde etkilenmez.
Watt Veya Volt-Amper
Çoğu insan, Kesintisiz Güç Kaynağı yükü boyutlandırması için kullanılan Watt ve Volt-Amper ( VA ) arasındaki ayrımda karışıklığa düşer. Birçok üretici de bu konuda, bazen iki büyüklüğü hatalı bir şekilde eşit ele alarak bu karışıklığa sebep olmaktadırlar.
Büyük sistemler daima VA ile ölçülür. Karışıklık, büyük sistemlerin ( 1 kVA - 500 kVA ) Watt yerine VA ile ölçülmesine bağlı olarak küçük ( 1000 VA altı ) Kesintisiz Güç Kaynağı pazarı için geçerlidir. Küçük Kesintisiz Güç Kaynağı sistemleri için Watt derecelendirilmesinin kullanımı, küçük Kesintisiz Güç Kaynağı kullanıcısının “Watt” kavramına aşina olmasındandır. Fakat VA derecelendirme sistemi Kesintisiz Güç Kaynağı’nın yükünü karşılamada daha iyidir. Bu doğrudur çünkü bir Kesintisiz Güç Kaynağı’nın çıkış kapasitesini sınırlayan temel faktör, onun çıkış akımı kapasitesidir ve bu faktör, “Watt” dan daha çok VA derecelendirilmesine uygundur.
Watt değeri, daima VA değerine eşit veya ondan küçük olmalıdır.
AC güç ölçümleri aşağıdaki gibi ilişkilendirilebilir:
Watt = VA x Güç Faktörü = Volt x Amper x Güç Faktörü
(Volt = 110 veya 220
Amper = yük akımı
Güç Faktörü = 0 ile 1 arasında bir değerdir. )
0 ve 1 arasında bir sayı olan güç faktörü, yüke yararlı enerji sağlayan yük akımının parçasıdır. Sadece bir elektrikli ısıtıcıda veya bir ampülde güç faktörü 1’e eşittir; diğer bütün ekipman için yük akımının bir kısmı yüke güç sağlamadan yüke girer ve çıkar. Distorsiyon veya reaktif akımdan oluşan bu akım, elektronik yükün doğasının bir sonucudur. Yüke bağlı olarak zorla varolan distorsiyon veya reaktif akım, VA değerinin Watt değerinden büyük olmasına yol açar. Watt derecelendirme sistemi, VA sisteminde güç faktörünün 1 olduğu özel bir durum olarak düşünülebilir.
Bir Bilgisayarın Watt Cinsinden Değeri VA Değerinin %60 - %70’idir
Tüm modern bilgisayarlar, anahtarlama tipi konvertörün giriş özelliklerine bağlı olarak 0.6 ile 0.7 arası güç faktörüne sahip kapasitör girişli anahtarlamalı güç kaynağına sahiptir. Kişisel bilgisayarların güç faktörü 0.6’ya ve daha büyük sistemlerin ise 0.7’ye yakındır. “Güç faktörü düzeltilmiş güç kaynağı” adlı güç kaynağı yeni olarak tanıtıldı. Bu tip güç kaynağı için giriş güç faktörü 1’e eşittir. Yakın gelecekte bu güç kaynakları yaygın olarak kullanılacaktır.
Bir Bilgisayar Yükü İçin Kesintisiz Güç Kaynağı Watt Cinsinden Değer VA Değerinin Daima %60-%70’idir.
Kesintisiz Güç Kaynağı sistemleri VA sınırlı cihazlar olduğu için tüm bilgisayar yükleri 0.6 ile 0.7 arası güç faktörüne sahiptir. Bilgisayar tipi yükler için KGK’nın Watt cinsinden değeri Kesintisiz Güç Kaynağı VA değerinin %60-%70’i olmalıdır.
Kesintisiz Güç Kaynağı üreticileri “Watt” dedikleri zaman VA ima edebilirler
Bir KGK üreticisi ayrı bir güç faktörü veya VA değeri olmadan bir KGK Watt değeri belirlerse kullanıcı, bu değerin ‘1’ güç faktörünü kullandığını göz önünde tutmalıdır. Bu, üreticinin ürünü için VA değeri verdiği ve bilgisayar yükleri için Watt değeri bunun %60-70’i olacak demektir. Yük boyutları örneklerinde yük akımıyla yük geriliminin çarpımının KGK Watt değerinden küçük olması gerektiği üretici tarafından genellikle belirtilir. Bu bir sırdır çünkü bu değer Watt cinsinden değil VA cinsindendir. Bundan dolayı 100W’lık bir KGK 100W’lık ampulü taşıyabilir fakat sadece 65W’lık bilgisayar kapasitesi olacaktır.
Çoğu Bilgisayarın Güç İhtiyaçları VA İle Verilir
Çoğu üretici güç ihtiyaçlarını VA veya Amp olarak verir (Amp durumunda, AC gerilimi ile çarpın). Son olarak üreticiler bilgisayar ekipmanı için Watt değerleri vermeye başladılar. Fakat VA hala en genel kullanılanı. Bundan dolayı bir KGK sistemini VA ile ölçmek yük için boyutlandırırken çoğu durum için en az karışık olanıdır.
Örnek:
Bir sistemin güç tüketim değerleri aşağıda ölçüldüğü gibidir:
ToplamWatt = 230 W
Toplam Amp = 3.04 A
AC Gerilim = 120 V
Toplam VA = 365 VA
Güç Faktörü = 0.63
Benzer sonuçlar 230V AC gerilimi için de elde edilmiştir.
Cold Start:
Kesintisiz Güç Kaynağı’nın girişinde şebeke yoksa ve cihaz kapalı durumda ise KGK çalışabilmek için aküden çalıştırılmaya gerek duyar. Bu durumdaki KGK’yı çalıştırmaya Cold Start denmektedir.
Soft Start (Yumuşak Kalkış):
Bir sistemdeki güç ünitesinin her çalıştırıldığında, minimum güçle çalışmaya başlayıp, maksimum güce belirli bir yumuşak ivmeyle otomatik olarak çıkmasıdır. Motorların ve KGK’ların çalıştırılmaya başlamasında enerji hattının ve sistemin güvenilir çalışmasında gerilim veya akım sıçramalarının önlemek amacıyla kullanılmaktadır.
KGK giriş enerjisi kesildikten sonra jeneratör veya yeniden şebekeye geçişte KGK yükünün belirli bir aralıkta yumuşak olarak kaynağa geçmesini sağlayan standart bir özelliktir. Eğer bu opsiyon alınmış olan KGK’da bulunmuyorsa Kesintisiz Güç Kaynağı enerji kesildikten sonra jeneratör / Şebekeye geçişte bir darbe akımı verecek ve özellikle jeneratörün devrini düşürerek jeneratör frekansının dalgalanmasına hatta jeneratörün bayılmasına neden olacaktır. Bu nedenle büyük güçlü On-Line KGK’larda zorunlu olarak bulunması gereken bir özelliktir. UPS aldıktan sonra bunu kontrol etmenin en güzel yolu UPS giriş akımını bir pense ampermetre ile veya kendi panonuzdan gözleyerek 10 saniyelik yumuşak geçiş süresince ampermetrenin yavaşça yükseldiğini izlemektir.
MTBF ( Mean Time Between Failures )
Bir sistemin parçalarının ve birimlerinin bozulma oranlarının analizidir. Bu analizlerde kullanılan genel modeller vardır. Bu modeller parçaların hata oranlarının hesaplanması için gerekli prosedürleri sağlarlar. Hesaplanan bu hata oranları kullanılarak da MTBF değeri hesaplanabilir. Güç kaynaklarının güvenilirliği de birimi saat olan MTBF kullanılarak değerlendirilebilir.
MTTR (Mean Time To Repair)
MTTR sistemlerin Bakım ve onarımlarıyla ilgili bir kavram olup, bir sistemdeki veya üründeki tüm değişebilir parçaların bakım ve onarımını yapmak için gerekli olan ortalama tahmini zamandır. Sistemin tamir edilebilme süresi tahmini sistemde bir arıza olması durumunda ne kadar sürede tamirinin yapılacağını ifade ettiği için sistemlerin güvenirliğini belirleyici etkenlerdendir.
Inrush Akımı ( Boşta devreye girme akımı )
Anahtarlamalı güç kaynaklarının ilk çalışmaya başladıkları anda yapılarındaki kapasite ve endüktanslardan dolayı çektikleri geçici yüksek akımlardır. Yüksek değerli filtre kapasitansları ilk başta kısa devre gibi davrandıkları için yükselme zamanı kısa dalgalı akım çekerler. Bu akımlar genellikle şebekeye bağlı diğer cihazlara zarar verebilirler.
Demeraj akımı:
Elektrik motorlarının yön değiştirmesi veya kalkınma anında sistemden nominal akımın 3-5 katı fazla akım çekmesidir. Bu olaya motorun geçici rejimidir ve 4-5sn sürer daha sonra motor nominal değerinde akım çeker. Bu sırada aşırı yüklenmeden dolayı motorun bağlı olduğu enerji hattında da gerilim düşebilir. Demeraj akımının azaltılması ve gerilim düşmesini önlemek için, motora yol verilmesi yıldız/üçgen bağlantıyla yada soft-start (yumuşak kalkış) yöntemleri gibi statik yol verme veya motor kontrol cihazları kullanılmasıdır.
Bu sistem KGK, motor veya jeneratör olabilir. Tüm bu sistemlerde girişe uygulanan enerjinin bir kısmı sürtünme kaybı ve/veya elektriksel kayıplardan dolayı ısı enerjisine dönüşür ve sistemin veriminin düşmesine neden olur.
Motorda giriş elektriksel, çıkış mekanik güçtür, jeneratörde giriş mekanik, çıkış ise elektriksel güçtür. Her iki sistemde de sürtünme ve elektriksel kayıplar verimi düşürür.
KGK’da ise giriş de çıkış da elektriksek güçten oluşur. Verimi düşüren etkenler elektriksel anahtarlama elemanları (IGBT, tristör), trafolar, şoklar, çıkış ve giriş filtreleri, kontrol-ölçüm devre kartları ve kayıplardan dolayı ortaya çıkan ısı enerjisini cihaz dışına atmak için kullanılan soğutma fanlarıdır.
SNMP ( Simple Network Management Protocol )
Bu modül ile TCP/IP protokolü sayesinde KGK’ya bağlı bir PC gerektirmeden KGK'nın WAN veya LAN ağının bir elemanı gibi (Internet ve ağ üzerinden) izlenmesini sağlar. Ağ tabanlı erişimi desteği sayesinde KGK’ya gerçek zamanlı olarak erişilebilir. SNMP Modülü ile birlikte verilen yazılım ile ağa bağlı birden fazla KGK görüntülenebilir ve KGK’dan alınan bilgiler işlenebilir.
Alıntıdır!
Alternatif bir akımın RMS değeri sabit bir direnç yükünden geçen ve aynı miktarda ısı enerjisi üreten DC akımın değerine eşittir. RMS Karesel Ortalama Değer (Root Mean Square) anlamına gelir ve Etkin Değer, Efektif Değer olarak da isimlendirilir.
Bir işaretin RMS değeri ayrık ( dijital ) olarak hesaplanırken şu adımlar izlenir:
- İşaretin bir periyot boyunca belirli örnekleme zamanıyla genlik değerleri alınır.
- Alınan bu değerlerin kareleri toplanır.
- Bu toplam alınan örnek sayısına bölünür.
- Bu bölümün karekökü alınır.
Aktif Güç, Reaktif Güç
Direnç tipi bir yük gerilim kaynağından gerilimin çarpanı şeklinde bir akım çekmektedir, ancak reaktif yüklerin çektiği akım direnç yükündeki gibi değildir. Reaktif yüklerde de hem gerilim hem de akım dalga şekilleri sinüzoidal olabilir ancak aralarında bir faz farkı vardır. Reaktif yüklerde bir periyot süresince akım ve gerilim işaretleri aynı veya farklı olabilir.
Akım ve gerilim işaretinin farklı olduğu noktalarda güç negatiftir ve güç akışı kullanıcıdan şebekeye doğrudur. Şebekeden çekilen bu enerji kullanılmadan şebekeye geri verilir ve bu dolaşım sırada iletim hatlarındaki dirençlerden dolayı kayıplar oluşur. Yani reaktif güç şebekeyle yük arasında salınan ancak kullanılmayan enerjidir. Aşağıdaki şekilde açık gölgelendirilmiş bölgeler reaktif gücün, koyu gölgelendirilmiş bölgeler ise aktif gücün söz konusu bölgeleri göstermektedir.
Aktif enerji Şebeke periyodu boyunca şebekeden çekilen enerjidir, bu da gerilimle akımın çarpımının zaman ekseninin üstünde kalan alandır. Üstte kalan alan (aktif enerji) ile altta kalan alanın (reaktif enerji) farkı yükün harcadığı toplam enerjiyi vermektedir.
Elektromanyetik Girişim (EMI), Radyo Frekanslı Girişim (RFI) yüksek frekansta anahtarlamadan kaynaklanan bazı sinyallerin manyetik yolla havaya, elektriksel yolla şebekeye doğru yönelmesidir. Eğer bu girişimin frekansı radyo frekansına yakınsa RFI olarak isimlendirilir.
VFI (Voltage Frequency Independent)
Kesintisiz Güç Kaynağı çıkış gerilimi, kaynak ( şebeke ) gerilimi ve frekansından bağımsız yapıdadır.
VI (Voltage Independent)
Kesintisiz Güç Kaynağı çıkış gerilimi, kaynak frekansına bağımlı ama gerilim değişikliklerini düzenleyebilen yapıdadır.
VFD (Voltage Frequency Dependent)
Kesintisiz Güç Kaynağı çıkış gerilimi, kaynak gerilimine ve frekansına bağımlı yapıdadır.
PFC (Power Factor Correction, Güç Faktörü Düzeltmesi)
Diyot ve tristörlerle elde edilen doğrultucular, yük tarafından çekilen akımın her anında şebekeden akım çekmezler. Şebeke geriliminin tepe noktaları etrafında girişten akım çeker. Sinüzoidal şebeke geriliminin tepe noktaları etrafında DC filtre kondansatörünün şarj akımı ve yük akımının toplamı şebekeden çekilirken, sinüzoidal şebeke geriliminin diğer bölgelerinde yük akımı kondansatörde depolanan DC gerilimden sağlanır.
Sinüzoidal giriş geriliminin her bölgesinde gerilimle orantılı bir akım çekilmediğinden gerilimdeki çökmeler de sadece akımın çekildiği tepe bölgelerinde olur. Böylece AC giriş gerilimi tam sinüzoidal olmaktan çıkar, bozuk bir sinüzoidal gerilim olur. Tam sinüzoidal olmayan bir AC gerilim, AC ile çalışan tüm yüklerde verimsizliklere ve aşırı ısınmalara neden olur. Ayrıca sinüzoidal olmayan akım çeken devrelerin güç faktörü 1’den düşük olduğundan aynı gücü elde etmek için daha fazla akım çekilmesi gerekir. Bu da iletken kesitlerinin daha yüksek akımlar için artırılmasını gerektirir. Bu nedenlerle şebeke geriliminden sinüzoidal akım çeken ve güç faktörü 1’e yakın olan, yani şebeke gerilimini bozmayan ve gereksiz yüksek akımla yüklemeyen doğrultucular önem kazanmakta ve tercih edilmektedir.
Aktif güç faktörü düzelten doğrultucular KGK’nın yapısına göre 1 fazlı veya 3 fazlı olabilir. Giriş akımının sinüzoidal olabilmesi için giriş akımının giriş gerilimine benzetilmesi sağlanır. Bu amaç için darbe genişlik modülasyonu kullanılarak bir transistör anahtarlanır. Transistörün iletimde ve kesimde kaldığı süreler darbe genişlik modülasyonu ile değiştirilerek akımın sinüzoidal olması sağlanır. PFC’li KGK’larda güç faktörü 0,99 ve giriş akım harmonikleri %5’in altında olmalıdır.
Avantajları:
• Giriş akımı sinüzoidal olduğu için şebeke geriliminde bozulmalara ve gereksiz yüksek akımlara neden olmaz.
• Giriş akımı, DC çıkış gerilimi ve yük akımı değerleri bir kontrol devresi ile istenilen değerlerde tutulabilir.
• Çıkış gerilimi ve akımı istenilen değerlerde sınırlandırılabileceği için hem eviricide, hem de akü grubunun şarj edilmesinde kullanılabilir.
Dezavantajları:
• Diğer doğrultucu türlerine göre daha fazla elemanla elde edildiği için boyutları ve maliyeti yüksektir.
• Diğer doğrultucu türlerine göre kayıpları daha fazladır ve verimi daha düşüktür.
• Devrenin tasarımı ve optimizasyonu zordur. Yüksek derecede güç elektroniği bilgisi gerektirir.
• Yüksek gerilimde anahtarlama yapıldığından elektromanyetik gürültü kaynağıdır, elektromanyetik gürültünün mutlaka filtre edilmesi gerekir.
IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor : Kapıdan yalıtımlı bipolar transistor )
Güç MOSFET’i ve bipolar transistor özelliğinin tek bir yapıda birleştiği bir anahtarlama elemanıdır. Giriş karakteristiği güç MOSFET’ine çıkış karakteristiği bipolar transistor benzeyen izole kapılı bir elemandır. KGK’larda anahtarlama hızları ve iletim kayıplarının küçüklüğü sebebi ile tercih edilen bir elemandır. Tristörlere göre daha pahalı ancak daha sağlıklıdır.
PWM ( Pulse Width Modulation : Darbe Genişlik Modülasyonu ) :
Belirli bir frekanstaki bir sinyalin çalışma oranının (D) başka bir giriş sinyali ile kontrol edilmesi olayına darbe genişlik modülasyonu denir. Darbe genişlik modülasyonu bir çok elektrikli alette, anahtarlamalı güç kaynakları ve kuvvetlendiricilerin kontrol devrelerinde kullanılmaktadır
Çalışma oranı D aşağıda gösterildiği gibi th zamanının işaretin periyodu olan Ts zamanına bölünmesi olarak tanımlanır
SPWM ( Sinüs Dalgalı Darbe Genişlik Modülasyonu ) :
PWM yöntemi kullanılarak sinüs işaretinin elde edilmesidir. Bu yöntem sayesinde anahtarlama elemanını (IGBT, MOSFET) her periyot boyunca belirli bir oranlarda iletime ve kesime geçirerek sonuçta değişken genlikli sinüs işareti elde edilebilmektedir. SPWM ile anahtarlama elemanı üzerinde yalnızca anahtarlama anında kayıplar meydana gelir. Aksi taktirde anahtarlama elemanının ( güç transistorleri ) lineer ( doğrusal ) bölgede çalıştırılmasıyla daha fazla kayıp meydana gelmektedir.
Surge faktörü
Bu terim, çoğu zaman anlamı daha farklı ve alakasız olan KGK’nın surge bastırma özelliği veya surge engelleyicilerin özellikleriyle karıştırılıyor. Surge faktörü KGK’nın anlık aşırı yük kapasitesine işaret eder ve start-up sırasında geçici ekstra yüke ihtiyacı olan yükleri çalıştırabilme kabiliyetinin ölçüsüdür. Motorlar ve sabit diskler yüksek surge faktörüne sahip yüklere örnektir.
5.25” sabit disk sürücüsüne sahip sistemlerde surge faktörü sabit durum güç harcamasının yaklaşık 1.15 katıdır. 8”, 10” veya 15” lik daha büyük sistemlerde surge faktörü sabit durum güç sarfiyatının yaklaşık 1.5 katıdır.
Surge faktörü iyi olan Kesintisiz Güç Kaynağı sistemleri, Kesintisiz Güç Kaynağı tam yükteyken bile tipik sabit disk yüklerini çalıştırabilecek surge faktörü yeteneğine sahiptir. Çok geniş form faktörlü sabit disk sürücülü (8” üstü) sistemlerde daha büyük boyut, Kesintisiz Güç Kaynağı’nın güvenlik sigortasını kullanmasını önlemek için gerekli olabilir.
Surge
Bir periyottan uzun süren aşırı gerilimlerdir. Surge, büyük miktarda güç çeken hattaki bir cihazın aniden durması veya kapatılması sonucu oluşabilir. Şebekeler büyük yükleri hat dışında anahtarladıkları zaman surge oluşabilir. Bir surge’ün büyüklüğünden çok süresi önemlidir. Uzun veya sık surge’ler bilgisayar donanımına hasar verebilir.
Sag
Sag ( çöküntü ) surge’ün zıttıdır. Bunlar uzun süreli düşük gerilim durumlarıdır. Topraklama hataları, zayıf güç sistemleri, büyük elektriksel yüklerin ani start-up’ları gerilim çöküntülerinin tipik sebepleridir. Yıldırım düşmesi de ayrıca çöküntülerin önemli bir nedenidir. Çöküntüler, bilgisayarlara karşı ciddi bir tehdit oluşturabilir. Çöküntüler disk sürücüleri yavaşlatabilir, okuma hatalarına ve hatta çökmelerine sebep olabilir.
Spike
Bilgisayar çalışmalarını sekteye uğratabilecek hatta ekipmana zarar verebilecek yüksek genlikli anlık olaylardır. Spike çeşitli nedenlerden kaynaklanabilir. En önemli neden yakın, uzak bir yere veya enerji iletim hatlarına düşen yıldırımlardır. Bunlar gerilimde büyük sıçramalara neden olabilirler.
Spike oluşturan diğer olaylar, büyük elektronik yüklerin veya şebekenin açılıp kapanması ve statik deşarjdır. Spike sonucunda oluşabilecek en yıkıcı olay donanımın zarar görmesidir. Yüksek gerilim darbeleri mikroçip yollarında (traces) delikler açabilir. Bazen bu hasar hemen kendini gösterir; bazen de olaydan günler, haftalar boyunca kendini göstermeyebilir. Zarar görmüş data, yazıcı, terminal veya data işleme hataları daha az tehlikeli sonuçlardır.
Gürültü
Normal sinüs dalganın üzerine binen çeşitli yüksek frekans darbeleri için kullanılan kollektif bir terimdir. Genliği birkaç mV’den birkaç V’ye kadar değişebilir. Özellikle tehlikeli bir problem, radyo frekans (RF) gürültüsüdür. RF gürültüsü, elektrik kabloları üzerinde dolaşan yüksek frekanslı sinyallerden oluşur. RF gürültüsü, yıldırım çarpması, radyo iletimleri ve bilgisayar güç kaynakları tarafından yaratılabilir. Gürültü, hatalı data iletimine ve bilgisayar işlem, yazıcı ya da terminal hatalarına sebep olabilir.
Brownout
Dakikalar, hatta saatler süren uzun süreli düşük gerilim durumlarıdır. Tepe akım isteği kapasitenin üzerinde olduğu zaman şebekeler tarafından yaratılırlar. Brownout, lojik devre ve disk sürücüleri düzgün çalışmaları için gerekli gerilimden mahrum bırakarak hatalı çalışmalarına veya donanım hasarlarına sebep olurlar.
Blackout
Dakikalar, saatler hatta günler süren 0 (sıfır) gerilim durumlarıdır. Enerji dağıtım şebekesine, taşıyabileceğinden daha fazla yük bindirildikçe daha sık meydana gelirler. Blackout, topraklama hataları, kazalar ve doğal afetler yüzünden oluşabilir. En mühim etkisi sistem çökmelerine sebep olmasıdır. Güç aniden kesildiğinde disk sürücüler veya diğer sistem bileşenleri zarar görebilir.
Galvanik İzolasyon :
Kesintisiz Güç Kaynaklarında evirici çıkışının bir çıkış trafosu üzerinden yüke verilmesini ifade eder. Bu şekilde yük yalıtımlı bir kaynaktan beslenmiş olur. Aynı zamanda bu trafo filtrelemeye de etki ederek çıkışın daha düzgün olmasını sağlar. Çıkış trafosunun bir diğer etkisi ise yükü aşırı gerilimlerden korumaktır. Örneğin Kesintisiz Güç Kaynağı yıldırım düşmesi gibi yüksek gerilime maruz kaldığında çıkıştaki yük bu izolasyon trafosu sayesinde etkilenmez.
Watt Veya Volt-Amper
Çoğu insan, Kesintisiz Güç Kaynağı yükü boyutlandırması için kullanılan Watt ve Volt-Amper ( VA ) arasındaki ayrımda karışıklığa düşer. Birçok üretici de bu konuda, bazen iki büyüklüğü hatalı bir şekilde eşit ele alarak bu karışıklığa sebep olmaktadırlar.
Büyük sistemler daima VA ile ölçülür. Karışıklık, büyük sistemlerin ( 1 kVA - 500 kVA ) Watt yerine VA ile ölçülmesine bağlı olarak küçük ( 1000 VA altı ) Kesintisiz Güç Kaynağı pazarı için geçerlidir. Küçük Kesintisiz Güç Kaynağı sistemleri için Watt derecelendirilmesinin kullanımı, küçük Kesintisiz Güç Kaynağı kullanıcısının “Watt” kavramına aşina olmasındandır. Fakat VA derecelendirme sistemi Kesintisiz Güç Kaynağı’nın yükünü karşılamada daha iyidir. Bu doğrudur çünkü bir Kesintisiz Güç Kaynağı’nın çıkış kapasitesini sınırlayan temel faktör, onun çıkış akımı kapasitesidir ve bu faktör, “Watt” dan daha çok VA derecelendirilmesine uygundur.
Watt değeri, daima VA değerine eşit veya ondan küçük olmalıdır.
AC güç ölçümleri aşağıdaki gibi ilişkilendirilebilir:
Watt = VA x Güç Faktörü = Volt x Amper x Güç Faktörü
(Volt = 110 veya 220
Amper = yük akımı
Güç Faktörü = 0 ile 1 arasında bir değerdir. )
0 ve 1 arasında bir sayı olan güç faktörü, yüke yararlı enerji sağlayan yük akımının parçasıdır. Sadece bir elektrikli ısıtıcıda veya bir ampülde güç faktörü 1’e eşittir; diğer bütün ekipman için yük akımının bir kısmı yüke güç sağlamadan yüke girer ve çıkar. Distorsiyon veya reaktif akımdan oluşan bu akım, elektronik yükün doğasının bir sonucudur. Yüke bağlı olarak zorla varolan distorsiyon veya reaktif akım, VA değerinin Watt değerinden büyük olmasına yol açar. Watt derecelendirme sistemi, VA sisteminde güç faktörünün 1 olduğu özel bir durum olarak düşünülebilir.
Bir Bilgisayarın Watt Cinsinden Değeri VA Değerinin %60 - %70’idir
Tüm modern bilgisayarlar, anahtarlama tipi konvertörün giriş özelliklerine bağlı olarak 0.6 ile 0.7 arası güç faktörüne sahip kapasitör girişli anahtarlamalı güç kaynağına sahiptir. Kişisel bilgisayarların güç faktörü 0.6’ya ve daha büyük sistemlerin ise 0.7’ye yakındır. “Güç faktörü düzeltilmiş güç kaynağı” adlı güç kaynağı yeni olarak tanıtıldı. Bu tip güç kaynağı için giriş güç faktörü 1’e eşittir. Yakın gelecekte bu güç kaynakları yaygın olarak kullanılacaktır.
Bir Bilgisayar Yükü İçin Kesintisiz Güç Kaynağı Watt Cinsinden Değer VA Değerinin Daima %60-%70’idir.
Kesintisiz Güç Kaynağı sistemleri VA sınırlı cihazlar olduğu için tüm bilgisayar yükleri 0.6 ile 0.7 arası güç faktörüne sahiptir. Bilgisayar tipi yükler için KGK’nın Watt cinsinden değeri Kesintisiz Güç Kaynağı VA değerinin %60-%70’i olmalıdır.
Kesintisiz Güç Kaynağı üreticileri “Watt” dedikleri zaman VA ima edebilirler
Bir KGK üreticisi ayrı bir güç faktörü veya VA değeri olmadan bir KGK Watt değeri belirlerse kullanıcı, bu değerin ‘1’ güç faktörünü kullandığını göz önünde tutmalıdır. Bu, üreticinin ürünü için VA değeri verdiği ve bilgisayar yükleri için Watt değeri bunun %60-70’i olacak demektir. Yük boyutları örneklerinde yük akımıyla yük geriliminin çarpımının KGK Watt değerinden küçük olması gerektiği üretici tarafından genellikle belirtilir. Bu bir sırdır çünkü bu değer Watt cinsinden değil VA cinsindendir. Bundan dolayı 100W’lık bir KGK 100W’lık ampulü taşıyabilir fakat sadece 65W’lık bilgisayar kapasitesi olacaktır.
Çoğu Bilgisayarın Güç İhtiyaçları VA İle Verilir
Çoğu üretici güç ihtiyaçlarını VA veya Amp olarak verir (Amp durumunda, AC gerilimi ile çarpın). Son olarak üreticiler bilgisayar ekipmanı için Watt değerleri vermeye başladılar. Fakat VA hala en genel kullanılanı. Bundan dolayı bir KGK sistemini VA ile ölçmek yük için boyutlandırırken çoğu durum için en az karışık olanıdır.
Örnek:
Bir sistemin güç tüketim değerleri aşağıda ölçüldüğü gibidir:
ToplamWatt = 230 W
Toplam Amp = 3.04 A
AC Gerilim = 120 V
Toplam VA = 365 VA
Güç Faktörü = 0.63
Benzer sonuçlar 230V AC gerilimi için de elde edilmiştir.
Cold Start:
Kesintisiz Güç Kaynağı’nın girişinde şebeke yoksa ve cihaz kapalı durumda ise KGK çalışabilmek için aküden çalıştırılmaya gerek duyar. Bu durumdaki KGK’yı çalıştırmaya Cold Start denmektedir.
Soft Start (Yumuşak Kalkış):
Bir sistemdeki güç ünitesinin her çalıştırıldığında, minimum güçle çalışmaya başlayıp, maksimum güce belirli bir yumuşak ivmeyle otomatik olarak çıkmasıdır. Motorların ve KGK’ların çalıştırılmaya başlamasında enerji hattının ve sistemin güvenilir çalışmasında gerilim veya akım sıçramalarının önlemek amacıyla kullanılmaktadır.
KGK giriş enerjisi kesildikten sonra jeneratör veya yeniden şebekeye geçişte KGK yükünün belirli bir aralıkta yumuşak olarak kaynağa geçmesini sağlayan standart bir özelliktir. Eğer bu opsiyon alınmış olan KGK’da bulunmuyorsa Kesintisiz Güç Kaynağı enerji kesildikten sonra jeneratör / Şebekeye geçişte bir darbe akımı verecek ve özellikle jeneratörün devrini düşürerek jeneratör frekansının dalgalanmasına hatta jeneratörün bayılmasına neden olacaktır. Bu nedenle büyük güçlü On-Line KGK’larda zorunlu olarak bulunması gereken bir özelliktir. UPS aldıktan sonra bunu kontrol etmenin en güzel yolu UPS giriş akımını bir pense ampermetre ile veya kendi panonuzdan gözleyerek 10 saniyelik yumuşak geçiş süresince ampermetrenin yavaşça yükseldiğini izlemektir.
MTBF ( Mean Time Between Failures )
Bir sistemin parçalarının ve birimlerinin bozulma oranlarının analizidir. Bu analizlerde kullanılan genel modeller vardır. Bu modeller parçaların hata oranlarının hesaplanması için gerekli prosedürleri sağlarlar. Hesaplanan bu hata oranları kullanılarak da MTBF değeri hesaplanabilir. Güç kaynaklarının güvenilirliği de birimi saat olan MTBF kullanılarak değerlendirilebilir.
MTTR (Mean Time To Repair)
MTTR sistemlerin Bakım ve onarımlarıyla ilgili bir kavram olup, bir sistemdeki veya üründeki tüm değişebilir parçaların bakım ve onarımını yapmak için gerekli olan ortalama tahmini zamandır. Sistemin tamir edilebilme süresi tahmini sistemde bir arıza olması durumunda ne kadar sürede tamirinin yapılacağını ifade ettiği için sistemlerin güvenirliğini belirleyici etkenlerdendir.
Inrush Akımı ( Boşta devreye girme akımı )
Anahtarlamalı güç kaynaklarının ilk çalışmaya başladıkları anda yapılarındaki kapasite ve endüktanslardan dolayı çektikleri geçici yüksek akımlardır. Yüksek değerli filtre kapasitansları ilk başta kısa devre gibi davrandıkları için yükselme zamanı kısa dalgalı akım çekerler. Bu akımlar genellikle şebekeye bağlı diğer cihazlara zarar verebilirler.
Demeraj akımı:
Elektrik motorlarının yön değiştirmesi veya kalkınma anında sistemden nominal akımın 3-5 katı fazla akım çekmesidir. Bu olaya motorun geçici rejimidir ve 4-5sn sürer daha sonra motor nominal değerinde akım çeker. Bu sırada aşırı yüklenmeden dolayı motorun bağlı olduğu enerji hattında da gerilim düşebilir. Demeraj akımının azaltılması ve gerilim düşmesini önlemek için, motora yol verilmesi yıldız/üçgen bağlantıyla yada soft-start (yumuşak kalkış) yöntemleri gibi statik yol verme veya motor kontrol cihazları kullanılmasıdır.
Bu sistem KGK, motor veya jeneratör olabilir. Tüm bu sistemlerde girişe uygulanan enerjinin bir kısmı sürtünme kaybı ve/veya elektriksel kayıplardan dolayı ısı enerjisine dönüşür ve sistemin veriminin düşmesine neden olur.
Motorda giriş elektriksel, çıkış mekanik güçtür, jeneratörde giriş mekanik, çıkış ise elektriksel güçtür. Her iki sistemde de sürtünme ve elektriksel kayıplar verimi düşürür.
KGK’da ise giriş de çıkış da elektriksek güçten oluşur. Verimi düşüren etkenler elektriksel anahtarlama elemanları (IGBT, tristör), trafolar, şoklar, çıkış ve giriş filtreleri, kontrol-ölçüm devre kartları ve kayıplardan dolayı ortaya çıkan ısı enerjisini cihaz dışına atmak için kullanılan soğutma fanlarıdır.
SNMP ( Simple Network Management Protocol )
Bu modül ile TCP/IP protokolü sayesinde KGK’ya bağlı bir PC gerektirmeden KGK'nın WAN veya LAN ağının bir elemanı gibi (Internet ve ağ üzerinden) izlenmesini sağlar. Ağ tabanlı erişimi desteği sayesinde KGK’ya gerçek zamanlı olarak erişilebilir. SNMP Modülü ile birlikte verilen yazılım ile ağa bağlı birden fazla KGK görüntülenebilir ve KGK’dan alınan bilgiler işlenebilir.
Alıntıdır!
