RMS (Etkin De?er) ve Ortalama De?er

Alternatif bir ak?m?n RMS de?eri sabit bir direnç yükünden geçen ve ayn? miktarda ?s? enerjisi üreten DC ak?m?n de?erine e?ittir. RMS Karesel Ortalama De?er (Root Mean Square) anlam?na gelir ve Etkin De?er, Efektif De?er olarak da isimlendirilir.

Bir i?aretin RMS de?eri ayr?k (dijital) olarak hesaplan?rken ?u ad?mlar izlenir:
- ??aretin bir periyot boyunca belirli örnekleme zaman?yla genlik de?erleri al?n?r
- Al?nan bu de?erlerin kareleri toplan?r
- Bu toplam al?nan örnek say?s?na bölünür
- Bu bölümün karekökü al?n?r

Karesel ortalama de?er:

RMS de?er bu yöntemle hesaplan?rken örnekleme ne s?k yap?l?rsa ölçüm hassasiyeti o kadar yüksek olur.

Bir i?aretin RMS de?eri sürekli (analog) olarak hesaplan?rken a?a??daki formül kullan?l?r.

Bir i?aretin Ortalama De?eri (Mean Value) ise o i?aretin zaman ekseni ile aras?nda kalan alan? ifade etmektedir ve a?a??daki formül kullan?larak hesaplan?r.

Bir i?aretin Ortalama De?eri ayr?k (dijital) olarak hesaplan?rken ?u ad?mlar izlenir:
- ??aretin bir periyot boyunca belirli örnekleme zaman?yla genlik de?erleri al?n?r
- Al?nan bu de?erleri toplan?r
- Bu toplam al?nan örnek say?s?na bölünür

?deal bir sinüs dalgan?n RMS ve Ortalama De?erlerine ili?kin ?ekil a?a??daki gibidir.


TER?MLER
Aktif Güç, Reaktif Güç

Direnç tipi bir yük gerilim kayna??ndan gerilimin çarpan? ?eklinde bir ak?m çekmektedir, ancak reaktif yüklerin çekti?i ak?m direnç yükündeki gibi de?ildir. Reaktif yüklerde de hem gerilim hem de ak?m dalga ?ekilleri sinüzoidal olabilir ancak aralar?nda bir faz fark? vard?r. Reaktif yüklerde bir periyot süresince ak?m ve gerilim i?aretleri ayn? veya farkl? olabilir.

Ak?m ve gerilim i?aretinin farkl? oldu?u noktalarda güç negatiftir ve güç ak??? kullan?c?dan ?ebekeye do?rudur. ?ebekeden çekilen bu enerji kullan?lmadan ?ebekeye geri verilir ve bu dola??m s?rada iletim hatlar?ndaki dirençlerden dolay? kay?plar olu?ur. Yani reaktif güç ?ebekeyle yük aras?nda sal?nan ancak kullan?lmayan enerjidir. A?a??daki ?ekilde aç?k gölgelendirilmi? bölgeler reaktif gücün, koyu gölgelendirilmi? bölgeler ise aktif gücün söz konusu bölgeleri göstermektedir.

Aktif enerji ?ebeke periyodu boyunca ?ebekeden çekilen enerjidir, bu da gerilimle ak?m?n çarp?m?n?n zaman ekseninin üstünde kalan aland?r. Üstte kalan alan (aktif enerji) ile altta kalan alan?n (reaktif enerji) fark? yükün harcad??? toplam enerjiyi vermektedir.

Aktif güç [P] ile reaktif güç[Q] birlikte kompleks gücü [S] olu?turmaktad?r.

Jeneratör, transformatör, motor gibi elektrikli ayg?tlar?n ve iletim hatlar?n?n maliyeti bunlar?n görünür gücüyle orant?l?d?r. Bunun nedeni bu cihazlar?n yal?t?m düzeyinin gerilimle, iletken boyutlar?n?n da ak?mla orant?l? olmas?d?r. Aktif güç P?nin fiziksel bir anlam? vard?r. Bu gücün büyük bir k?sm? yararl? i?i kar??lar, çok az bir k?sm? kay?plard?r. Oysa reaktif güç, elektromanyetik cihazlardaki manyetik alan? olu?turur ve yararl? enerji çevriminde kullan?lmaz. Gereksiz yere hatt? ve iletim ayg?tlar?n? yükleyerek gerilim dü?ümüne ve kay?plara yol açar. Bu nedenle ?ebekeden çekilen Q reaktif gücün s?f?r olmas? istenir.

Bu büyüklükler aras?nda matematiksel ?u ili?kiler vard?r:


Burada= Güç faktörü olup, yükün etkin gücü ne kadar etkili çekti?inin bir ölçüsüdür. Güç faktörü boyutsuzdur ve idealde GF=PF=1 olmas? istenir. Böylece reaktif güç s?f?r olur ve ayn? güç en dü?ük ak?mla çekilir ve cihazlardaki ve yükteki olas? kay?plar en aza indirilmi? olur.

Yükün karakteristi?inden kaynaklanan sebeplerden dolay? ak?m?n gerilimden ilerde veya geride olmas? durumunda ?ebekeden enerjiye dönü?emeyecek yükün çekilmesi ba?ka bir ifade ile i?e yaramayan gücün çekilmesindeki güç birimidir.

TER?MLER
Rezistif (Direnç Tipi) Yük, Endüktif Yük, Kapasitif Yük:

 Yukar?da dalga ?ekilleri verilen bu yük çe?itleri için ?u özellikler geçerlidir:

a) Yük üzerindeki ak?m gerilimin bir çarpan? ve ak?mla gerilim aras?nda bir faz fark? varsa bu yük çe?idine rezistif (direnç tipi) yük denilmektedir.

b) Yük üzerindeki ak?m?n gerilimden geride olmas? durumundaki yük çe?idine endüktif yük denilmektedir.

c) Yük üzerindeki gerilimin ak?mdan geride olmas? durumundaki yük çe?idine kapasitif yük denilmektedir.

Yeni Sayfa 1

Lineer (Do?rusal) Yük, Non-Lineer (Do?rusal Olmayan) Yük

Lineer ad?ndan da anla??laca?? gibi yükün karakteristi?inin do?rusal oldu?unu ifade eder. Yani yük ak?m? her bir periyotta gerilimin bir fonksiyonudur. Bir ba?ka ifadeyle yük ak?m?yla gerilim aras?nda faz fark? olsa bile non-lineer de?il yine lineerdir çünkü ak?m hala gerilimin bir fonksiyonudur. Yük reaktiftir ama lineerdir.

A?a??da lineer yük çe?itleri görülmektedir. Yük rezistif, endüktif yada kapasitif olsa bile ak?m gerilimin bir fonksiyonu oldu?u sürece yük lineer yüktür.

E?er yük ak?m? ?ebeke gerilimin bir fonksiyonu de?ilse aralar?nda bir faz fark? olmamas?na ra?men yük non-lineerdir.

A?a??da gerilim ve ak?m dalga ?ekilleri verilen yük çe?itleri için;

a) Burada gerilimle ak?m her zaman ayn? yönde ve ak?m gerilimin bir fonksiyonu oldu?u için ?ebeke reaktif güç çekilmez ve yük lineerdir.

b) Bu durumda gerilimle ak?m her zaman ayn? yönde de?ildir. Bu nedenle gerilimle ak?m?n yönlerinin z?t oldu?u bölgelerde reaktif güç bile?eni vard?r. Reaktif güç bile?eni olmas?na ra?men bu yük tipi de lineerdir. Çünkü gerilimin oldu?u her noktada ak?m da çekilmektedir.

c) Bu durumda ise hem gerilim hem de ak?m her zaman ayn? yönlerde olmas?na ra?men yükün çekti?i ak?m gerilimin bir fonksiyonu de?ildir. Ba?ka bir ifadeyle gerilimin oldu?u her noktada ?ebekeden ak?m çekilmez. Bu nedenle bu yük çe?idi non-lineerdir.

 

Yeni Sayfa 1
Senkronizasyon:

?ki sinyalin frekans ve fazlar?n?n ayn? olmas?d?r. KGK?larda By-Pass?tan eviriciye geçerken kesintisiz bir geçi?in olabilmesi için evirici ç?k???n?n ve By-Pass hatt?n?n gerilim ve frekans? de?erlerinin ayn? olmas? gerekir. Ayr?ca baz? paralel çal??ma durumlar?nda da KGK?lar ç?k??lar?n? senkron hale gelecek düzeneklere sahip olmal?d?r.
Yeni Sayfa 1
Güç Faktörü

Güç faktörünün, bir KGK sistemini boyutland?r?rken önemli manalar? vard?r. Güç, birim zamandaki enerjidir ve DC devrelerinde gerilim ve ak?m?n matematiksel çarp?m? olarak ifade edilir (Güç=Volt x Amper). Fakat alternatif ak?mda bir kar???kl?k mevcuttur. Baz? AC ak?mlar? enerji sa?lamadan yüke girip ç?kabilir. Reaktif veya harmonik ak?m ad? verilen bu ak?m gerçek güçten fazla olan görünürdeki gücü artt?r?r. Görünür güç ve gerçek güç aras?ndaki bu fark güç faktörünün artmas?na sebep olur. Güç faktörü gerçek gücün görünür güce oran?d?r. Görünür gücün birimi VA’d?r. Bundan dolay? herhangi bir sistemdeki gerçek güç, güç faktörüyle VA de?erinin çarp?m?yla bulunur.

Ço?u elektrikli cihaz için görünür güç (VA) ve gerçek güç (Watt) aras?ndaki fark çok önemsizdir ve ihmal edilebilir. Fakat tüm bilgisayarlar için fark fazla ve önemlidir. Bir bilgisayar sisteminin güç faktörü 0.65’tir. Bu, görünür gücün (VA) gerçek güçten (Watt) yakla??k %50 daha fazla oldu?u anlam?na gelir.

KGK ç?k?? gücünün yeterli oldu?undan emin olmak için KGK’n?n VA de?eri yükün VA ihtiyac?ndan fazla olmal?d?r. Yükün daha dü?ük olan Watt veya VA de?eri kullan?lmamal?d?r çünkü bu de?er çal??ma s?ras?nda KGK’dan istenecek ekstra reaktif veya harmonik ak?m? içermez.

Ço?u KGK üreticisi ürünlerinde Watt ve VA özelliklerini vermemektedir. Bir KGK’n?n VA de?eri verilmedi?inde KGK’n?n yükü kald?r?p kald?ramayaca??n? tespit etmek çok zor olabilir. Gerçekte, Watt de?eri verilen bir KGK, e?er yük 0.65 güç faktörü olan bir bilgisayarsa gerekli gücü sa?lamayacakt?r. E?er Watt de?eri KGK üzerindeki tek de?erse VA de?erin bu Watt de?erine e?it oldu?u varsay?lmal?d?r.
Yeni Sayfa 1
Krest (Tepe) Faktörü

Dü?ük güç faktörüne ek olarak, bilgisayar yükleri çok yüksek tepe faktörlerine sahip olmalar? konusunda da s?ra d???lard?r. Tepe faktörü yük taraf?ndan çekilen anl?k peak ak?m?yla RMS (Root Mean Square) ak?m? aras?ndaki orand?r. Ço?u elektriksel uygulaman?n 1.4 tepe faktörü vard?r. Bir yükün 1.4?ten fazla tepe faktörü oldu?unda kaynak (KGK) yükün istedi?i peak ak?m?n? sa?lamak zorundad?r. E?er kaynak, ak?m? sa?layamazsa kaynak gerilimi a??r? tepe (peak) ak?m? taraf?ndan bozulur. Bundan dolay? e?er bir KGK yükün ihtiyac? olan tepe faktörünü sa?layacak kadar büyük de?ilse KGK?n?n ç?k?? dalga formu bozulacakt?r.

Bir bilgisayar?n tepe faktörü ihtiyac? beslendi?i kayna?a göre de?i?ir. Tepe faktörü bilgisayar ayn? oda içinde ba?ka AC kayna??na tak?l?rsa bile de?i?ebilir. Tepe faktörünün yük ve AC kaynak aras?ndaki etkile?imden do?maktad?r. Bir bilgisayar yükünün ihtiyac? olan tepe faktörü AC kayna??n dalga formuna ba?l?d?r. Sinüs dalga kayna?? için bir bilgisayar tipik olarak 2 ila 3 aras?nda tepe faktörü gösterecektir. Sinüse basamakl? yakla??kl?kl? dalga formu için bilgisayar 1.4 ila 1.9 aras?nda tepe faktörü gösterecektir. Yüksek tepe faktörü güç kayna?? bile?enlerinin a??r? ?s?nmas?na sebep olur.

Bilgisayar, KGK, surge engelleyici veya güç düzelticiden çal??t?r?ld???nda tepe faktöründeki dü?ü? (giri? gerilimi dalga formunun a??r? distorsiyonu ile beraber de?ilse) olumlu bir yan etkidir. Böyle bir distorsiyon, brownout durumuna e?de?er olan azalt?lm?? peak gerilimi ile sonuçlanabilir. KGK veya ?ebeke düzelticisi uygun peak gerilimini sa?layacak ?ekilde tasarlanmal?d?r.

Tepe faktörü kaliteli KGK sistemlerinin yakla??k olarak tam yükte 3, 1/2 yükte 4, 1/4 yükte 8 tepe faktörü kapasitesi vard?r. Daha küçük basamakl? dalgal? modellerin yakla??k olarak tam yükte 1.6, 1/2 yükte 2 tepe faktörü kapasitesi vard?r. Kaliteli KGK sistemleri, herhangi bir tepe faktörüyle bilgisayar tipi yüklere uygun peak voltaj? vermek için tasarlanm??t?r.
Yeni Sayfa 1

Harmonik ve THD (Total Harmonic Distortion, Harmonik Bozunum)

Belirli bir frekanstaki tüm periyodik dalga ?ekilleri kendi frekans?n?n katlar?ndaki sinüs dalgalar?n?n toplam?na e?ittir. Toplanarak periyodik dalgay? olu?turan sinüs dalgalar?n?n her birine harmonik denilmektedir. Birinci harmonik analizi yap?lan periyodik i?aretle ayn? frekanstad?r ve temel bile?en olarak adland?r?l?r. ?kinci harmonik temel bile?enin frekans?n?n iki kat?d?r. Genel olarak ifade edilecek olursa n. harmoni?in frekans? temel bile?enin frekans?n?n n kat?d?r.

Örnek olarak frekans? 50 Hz olan bir dalgan?n baz? harmoniklerinin frekans? ?u ?ekildedir:

Temel Bile?en ( 1.Harmonik ) 50Hz
2.Harmonik 100Hz
3.Harmonik 150Hz
4.Harmonik 200Hz
5.Harmonik 250Hz
6.Harmonik 300Hz

Harmonik bozunum ise elektriksel kirlili?in bir ifadesidir. E?er harmonik bozunumlar?n toplam?n?n (THD) belirli s?n?rlar?n üzerinde baz? elektriksel problemlere neden olmaktad?r. Örnek olarak ak?m harmoniklerinin yüksek olmas? kablolar?n a??r? ?s?nmas?na ve zarar görmesine neden olabilir. Elektrik motorlar?nda da a??r? ?s?nmaya, gürültülü çal??maya ve tork sal?n?mlar?na neden olmaktad?r. Kapasitörlerde de a??r? ?s?nmaya, bunun sonucu dielektrik denen birbirinden yal?t?lm?? plakalar?n delinmesine neden olabilmektedir. Ayr?ca i?lemciler elektronik göstergeler, LED?ler harmonik bozunumlardan etkilenmektedir.

Gerilim ve ak?mda meydana gelen harmonik bozunumlar?n?n (THD) kayna?? non-lineer yüklerdir. Non-lineer yükler aras?nda KGK?lar, motor yol vericileri, motor sürücüleri, bilgisayarlar ve elektronik ayd?nlatma ve kaynak makineleri vard?r. Ayr?ca tüm güç elektroni?i dönü?türücüleri ?ebekedeki harmonik bozunumu artt?r?c? etki gösterirler.

Bir i?aretin harmonik bozunumunun matematiksel ifadesi;

Yeni Sayfa 1

Sinüs (Sinüzoidal) Dalga:

Birim çember (yar?çap? 1 birim olan çember) yar?çap?n?n s?f?r derece ile 360 derece aras?nda döndürülmesiyle birim çember yar?çap?n?n y eksenine dü?en izdü?ümleri sinüs dalgay? olu?turmaktad?r.

Örnek olarak birim çember yar?çap?n?n x ekseni ile aç?s? yapt??? de?erdeki noktada sinüs

birim çemberin etraf?nda Matematikte genli?i -1 ile +1 aras?nda de?i?en temel bir dalga formudur. Teknik manada ?ebeke büyüklüklerinin zamana göre de?i?iminin bu temel dalgan?n bir fonksiyonu olarak de?i?ti?ini ifade etmekte kullan?l?r.


?ebeke büyüklüklerinin temel sinüs dalgas?n?n bir fonksiyonu olarak de?i?ti?inin bir ifadesidir. Sinüs sinyali ile sinüzoidal sinyal aras?nda bir fark yoktur.

Yeni Sayfa 1

Sinüs Benze?imli (K?smi Kare Dalga Eviriciler):

Ç?k??? bir fazl? olan eviricilerde darbe geni?lik modülasyonu ve giri? do?ru gerilim ayar? gibi yöntemler uygulamaks?z?n, ç?k?? geriliminin frekans ve genlik olarak ayarlamas? yap?labilir. Dalga ?ekli kara dalgaya benzemekle beraber, belirli aral?klarda gerilimin yok edilmesi ilkesi ile çal??maktad?r. Ç?k?? geriliminin belirli aral?klar?nda s?f?r gerilim bölgeleri olu?turulmakta, böylece gerilim ayar? yap?lmaktad?r.


Örnek olarak yukar?da verilen sinüs benze?imli KGK?n?n ç?k??? incelenebilir. Evirici ç?k???n?n bir periyottaki doluluk (D) ve bo?luk (d) miktarlar? de?i?tirilerek ç?k?? geriliminin RMS (etkin) de?eri sabit tutulmaktad?r. Gerilimin tepe de?eri 220V?tan büyük ise RMS de?erin 220V olabilmesi için belirli bir bo?luk oran? b?rak?lmaktad?r. DC gerilim seviyesi dü?tükçe (akülerin bo?almas?yla) RMS de?erin sabit kalmas? için darbelerin doluluk oran? artt?r?l?r.

Yeni Sayfa 1

EMI-RFI:

Anahtarlamal? bir çeviricide ak?m ve gerilimde çok h?zl? de?i?imler meydana geldi?i için yüksek frekansl? sal?n?mlar olu?maktad?r. Bu sal?n?mlar di?er elektronik devrelerde ve güç elektroni?i çeviricisinin kendi iç çal??mas?nda bozucu elektromanyetik giri?imlere neden olurlar. Bu giri?im EMI (Electromagnetic Interference) olarak adland?r?l?r. EMI radyasyon ve iletim olmak üzere iki biçimde iletilir. Anahtarlamal? güç elektroni?i devreleri, kendilerini besleyen elektrik sistemine güç kablolar? üzerinden iletim biçiminde gürültü yayarlar. Bu gürültü uzaya radyasyon yoluyla yay?lan gürültünün birkaç kat? daha büyü?üdür. Güç elektroni?i devrelerinin metal gövde içine al?nmalar?, radyasyon yoluyla yay?lan elektromanyetik kirlili?i büyük ölçüde azalt?r.


Yukar?daki ?ekilde gösterildi?i iletimsel gürültü fark-konumlu ve ortak-konumlu olmak üzere iki çe?ide ayr?l?r. Fark konumlu gürültü incelemesinde, fazlar aras? gerilimin veya ak?m?n gürültüleri incelenir. Ortak-konumlu gürültüde ise faz-nötr gerilimdeki ve faz ve nötr hatlar?ndaki ak?m?n gürültüleri ele al?n?r. Güç elektroni?i çeviricilerinin gerek giri? taraf?nda gerekse de ç?k?? taraf?ndaki hatlar?nda, hem fark-konumlu hem de ortak konumlu gürültüler bulunmaktad?r. Bunlar?n giderilmesi için çe?itli filtre devreleri kullan?lmaktad?r.

Yukar?da gösterilen anahtarlama dalga ?ekli, açma kapama yapan güç elektroni?i devrelerinde olu?an dalgan?n tipik örne?idir. Çok k?sa bir yükselme ve dü?me süresi oldu?u için bu dalga, az?msanamayacak büyüklükteki enerjiyi ?ebeke frekans?ndan çok yüksek olan radyo frekansl? (RF) harmonikleri içerir.

Bir do?rultucuda fark konumlu gürültü, ?ebeke kap?s?ndaki hat üzerinden güç sistemine yay?l?r. Benzer ?ekilde, ç?k?? kap?s?ndaki gürültü do?ru gerilim hatt? üzerinden yüke geçer. Bunlara ek olarak, elemanlar aras?ndaki kapasitif ba?laç ve devreler aras?ndaki manyetik kavrama nedeniyle olu?an iletim yollar?nda da gürültü meydana gelmektedir.

Ortak-konumlu gürültünün yay?lmas? kaçak elektrik ve manyetik alanlar? ve kaçak kapasiteleri üzerinden olu?ur. Kaçak kapasiteleri iki farkl? fazdaki devreler aras?nda olu?abilece?i gibi, bir faz devresiyle toprak aras?nda da olu?abilir. Güvenlik nedeniyle, güç elektroni?i devrelerinin ço?u topraklanm?? bir gövde içine al?nm??t?r. Toprak hatt?nda meydana gelen gürültü, EMI gürültüleri aras?ndad?r.

Elektromanyetik Giri?im (EMI), Radyo Frekansl? Giri?im (RFI) yüksek frekansta anahtarlamadan kaynaklanan baz? sinyallerin manyetik yolla havaya, elektriksel yolla ?ebekeye do?ru yönelmesidir. E?er bu giri?imin frekans? radyo frekans?na yak?nsa RFI olarak isimlendirilir.

Yeni Sayfa 1
VFI (Voltage Frequency Independent)
KGK ç?k?? gerilimi, kaynak (?ebeke) gerilimi ve frekans?ndan ba??ms?z yap?dad?r.
Yeni Sayfa 1
VI (Voltage Independent)
KGK ç?k?? gerilimi, kaynak frekans?na ba??ml? ama gerilim de?i?ikliklerini düzenleyebilen yap?dad?r.
Yeni Sayfa 1
VFD (Voltage Frequency Dependent)
KGK ç?k?? gerilimi, kaynak gerilimine ve frekans?na ba??ml? yap?dad?r.
Yeni Sayfa 1

PFC (Power Factor Correction, Güç Faktörü Düzeltmesi)

Diyot ve tristörlerle elde edilen do?rultucular, yük taraf?ndan çekilen ak?m?n her an?nda ?ebekeden ak?m çekmezler. ?ebeke geriliminin tepe noktalar? etraf?nda giri?ten ak?m çeker. Sinüzoidal ?ebeke geriliminin tepe noktalar? etraf?nda DC filtre kondansatörünün ?arj ak?m? ve yük ak?m?n?n toplam? ?ebekeden çekilirken, sinüzoidal ?ebeke geriliminin di?er bölgelerinde yük ak?m? kondansatörde depolanan DC gerilimden sa?lan?r.

Sinüzoidal giri? geriliminin her bölgesinde gerilimle orant?l? bir ak?m çekilmedi?inden gerilimdeki çökmeler de sadece ak?m?n çekildi?i tepe bölgelerinde olur. Böylece AC giri? gerilimi tam sinüzoidal olmaktan ç?kar, bozuk bir sinüzoidal gerilim olur. Tam sinüzoidal olmayan bir AC gerilim, AC ile çal??an tüm yüklerde verimsizliklere ve a??r? ?s?nmalara neden olur. Ayr?ca sinüzoidal olmayan ak?m çeken devrelerin güç faktörü 1?den dü?ük oldu?undan ayn? gücü elde etmek için daha fazla ak?m çekilmesi gerekir. Bu da iletken kesitlerinin daha yüksek ak?mlar için art?r?lmas?n? gerektirir. Bu nedenlerle ?ebeke geriliminden sinüzoidal ak?m çeken ve güç faktörü 1?e yak?n olan, yani ?ebeke gerilimini bozmayan ve gereksiz yüksek ak?mla yüklemeyen do?rultucular önem kazanmakta ve tercih edilmektedir.

Aktif güç faktörü düzelten do?rultucular KGK?n?n yap?s?na göre 1 fazl? veya 3 fazl? olabilir. Giri? ak?m?n?n sinüzoidal olabilmesi için giri? ak?m?n?n giri? gerilimine benzetilmesi sa?lan?r. Bu amaç için darbe geni?lik modülasyonu kullan?larak bir transistör anahtarlan?r. Transistörün iletimde ve kesimde kald??? süreler darbe geni?lik modülasyonu ile de?i?tirilerek ak?m?n sinüzoidal olmas? sa?lan?r. PFC?li KGK?larda güç faktörü 0,99 ve giri? ak?m harmonikleri %5?in alt?nda olmal?d?r.

Avantajlar?:

? Giri? ak?m? sinüzoidal oldu?u için ?ebeke geriliminde bozulmalara ve gereksiz yüksek ak?mlara neden olmaz.

? Giri? ak?m?, DC ç?k?? gerilimi ve yük ak?m? de?erleri bir kontrol devresi ile istenilen de?erlerde tutulabilir.

? Ç?k?? gerilimi ve ak?m? istenilen de?erlerde s?n?rland?r?labilece?i için hem eviricide, hem de akü grubunun ?arj edilmesinde kullan?labilir.

Dezavantajlar?:

? Di?er do?rultucu türlerine göre daha fazla elemanla elde edildi?i için boyutlar? ve maliyeti yüksektir.
? Di?er do?rultucu türlerine göre kay?plar? daha fazlad?r ve verimi daha dü?üktür.
? Devrenin tasar?m? ve optimizasyonu zordur. Yüksek derecede güç elektroni?i bilgisi gerektirir.
? Yüksek gerilimde anahtarlama yap?ld???ndan elektromanyetik gürültü kayna??d?r, elektromanyetik gürültünün mutlaka filtre edilmesi gerekir.
Yeni Sayfa 1
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor = Kap?dan yal?t?ml? bipolar transistor)

Güç MOSFET?i ve bipolar transistor özelli?inin tek bir yap?da birle?ti?i bir anahtarlama eleman?d?r. Giri? karakteristi?i güç MOSFET?ine ç?k?? karakteristi?i bipolar transistor benzeyen izole kap?l? bir elemand?r. KGK?larda anahtarlama h?zlar? ve iletim kay?plar?n?n küçüklü?ü sebebi ile tercih edilen bir elemand?r. Tristörlere göre daha pahal? ancak daha sa?l?kl?d?r.
Yeni Sayfa 1

PWM (Pulse Width Darbe Geni?lik Modülasyonu):

Belirli bir frekanstaki bir sinyalin çal??ma oran?n?n (D) ba?ka bir giri? sinyali ile kontrol edilmesi olay?na darbe geni?lik modülasyonu denir. Darbe geni?lik modülasyonu bir çok elektrikli alette, anahtarlamal? güç kaynaklar? ve kuvvetlendiricilerin kontrol devrelerinde kullan?lmaktad?r
Çal??ma oran? D a?a??da gösterildi?i gibi th zaman?n?n i?aretin periyodu olan Ts zaman?na bölünmesi olarak tan?mlan?r.

Yeni Sayfa 1

SPWM ((Sinüs Dalgal? Darbe Geni?lik Modülasyonu):

PWM yöntemi kullan?larak sinüs i?aretinin elde edilmesidir. Bu yöntem sayesinde anahtarlama eleman?n? (IGBT, MOSFET) her periyot boyunca belirli bir oranlarda iletime ve kesime geçirerek sonuçta de?i?ken genlikli sinüs i?areti elde edilebilmektedir. SPWM ile anahtarlama eleman? üzerinde yaln?zca anahtarlama an?nda kay?plar meydana gelir. Aksi taktirde anahtarlama eleman?n?n (güç transistorleri) lineer (do?rusal) bölgede çal??t?r?lmas?yla daha fazla kay?p meydana gelmektedir.

A?a??da gibi anahtarlama eleman?n?n SPWM ç?k??? ve bu ç?k???n filtre edildikten sonraki sinüs ?ekli görülmektedir.

Yeni Sayfa 1

Surge faktörü

Bu terim, ço?u zaman anlam? daha farkl? ve alakas?z olan KGK?n?n surge bast?rma özelli?i veya surge engelleyicilerin özellikleriyle kar??t?r?l?yor. Surge faktörü KGK?n?n anl?k a??r? yük kapasitesine i?aret eder ve start-up s?ras?nda geçici ekstra yüke ihtiyac? olan yükleri çal??t?rabilme kabiliyetinin ölçüsüdür. Motorlar ve sabit diskler yüksek surge faktörüne sahip yüklere örnektir.

5.25? sabit disk sürücüsüne sahip sistemlerde surge faktörü sabit durum güç harcamas?n?n yakla??k 1.15 kat?d?r. 8?, 10? veya 15? lik daha büyük sistemlerde surge faktörü sabit durum güç sarfiyat?n?n yakla??k 1.5 kat?d?r.

Surge faktörü iyi KGK sistemleri, KGK tam yükteyken bile tipik sabit disk yüklerini çal??t?rabilecek surge faktörü yetene?ine sahiptir. Çok geni? form faktörlü sabit disk sürücülü (8? üstü) sistemlerde daha büyük boyut, KGK?n?n güvenlik sigortas?n? kullanmas?n? önlemek için gerekli olabilir.

Yeni Sayfa 1

Sag

Sag (çöküntü) surge?ün z?tt?d?r. Bunlar uzun süreli dü?ük gerilim durumlar?d?r. Topraklama hatalar?, zay?f güç sistemleri, büyük elektriksel yüklerin ani start-up?lar? gerilim çöküntülerinin tipik sebepleridir. Y?ld?r?m dü?mesi de ayr?ca çöküntülerin önemli bir nedenidir. Çöküntüler, bilgisayarlara kar?? ciddi bir tehdit olu?turabilir. Çöküntüler disk sürücüleri yava?latabilir, okuma hatalar?na ve hatta çökmelerine sebep olabilir.

Yeni Sayfa 1

Spike

Bilgisayar çal??malar?n? sekteye u?ratabilecek hatta ekipmana zarar verebilecek yüksek genlikli anl?k olaylard?r. Spike çe?itli nedenlerden kaynaklanabilir. En önemli neden yak?n, uzak bir yere veya enerji iletim hatlar?na dü?en y?ld?r?mlard?r. Bunlar gerilimde büyük s?çramalara neden olabilirler.

Spike olu?turan di?er olaylar, büyük elektronik yüklerin veya ?ebekenin aç?l?p kapanmas? ve statik de?arjd?r. Spike sonucunda olu?abilecek en y?k?c? olay donan?m?n zarar görmesidir. Yüksek gerilim darbeleri mikroçip yollar?nda (traces) delikler açabilir. Bazen bu hasar hemen kendini gösterir; bazen de olaydan günler, haftalar boyunca kendini göstermeyebilir. Zarar görmü? data, yaz?c?, terminal veya data i?leme hatalar? daha az tehlikeli sonuçlard?r.

Yeni Sayfa 1

Surge

Bir periyottan uzun süren a??r? gerilimlerdir. Surge, büyük miktarda güç çeken hattaki bir cihaz?n aniden durmas? veya kapat?lmas? sonucu olu?abilir. ?ebekeler büyük yükleri hat d???nda anahtarlad?klar? zaman surge olu?abilir. Bir surge?ün büyüklü?ünden çok süresi önemlidir. Uzun veya s?k surge?ler bilgisayar donan?m?na hasar verebilir.

Yeni Sayfa 1

Gürültü

Normal sinüs dalgan?n üzerine binen çe?itli yüksek frekans darbeleri için kullan?lan kollektif bir terimdir. Genli?i birkaç mV?den birkaç V?ye kadar de?i?ebilir. Özellikle tehlikeli bir problem, radyo frekans (RF) gürültüsüdür. RF gürültüsü, elektrik kablolar? üzerinde dola?an yüksek frekansl? sinyallerden olu?ur. RF gürültüsü, y?ld?r?m çarpmas?, radyo iletimleri ve bilgisayar güç kaynaklar? taraf?ndan yarat?labilir. Gürültü, hatal? data iletimine ve bilgisayar i?lem, yaz?c? ya da terminal hatalar?na sebep olabilir.

Yeni Sayfa 1

Brownout

Dakikalar, hatta saatler süren uzun süreli dü?ük gerilim durumlar?d?r. Tepe ak?m iste?i kapasitenin üzerinde oldu?u zaman ?ebekeler taraf?ndan yarat?l?rlar. Brownout, lojik devre ve disk sürücüleri düzgün çal??malar? için gerekli gerilimden mahrum b?rakarak hatal? çal??malar?na veya donan?m hasarlar?na sebep olurlar.

Yeni Sayfa 1

Blackout

Dakikalar, saatler hatta günler süren 0 (s?f?r) gerilim durumlar?d?r. Enerji da??t?m ?ebekesine, ta??yabilece?inden daha fazla yük bindirildikçe daha s?k meydana gelirler. Blackout, topraklama hatalar?, kazalar ve do?al afetler yüzünden olu?abilir. En mühim etkisi sistem çökmelerine sebep olmas?d?r. Güç aniden kesildi?inde disk sürücüler veya di?er sistem bile?enleri zarar görebilir.

Yeni Sayfa 1

Galvanik ?zolasyon:

KGK?larda evirici ç?k???n?n bir ç?k?? trafosu üzerinden yüke verilmesini ifade eder. Bu ?ekilde yük yal?t?ml? bir kaynaktan beslenmi? olur. Ayn? zamanda bu trafo filtrelemeye de etki ederek ç?k???n daha düzgün olmas?n? sa?lar. ç?k?? trafosunun bir di?er etkisi ise yükü a??r? gerilimlerden korumakt?r. Örne?in KGK y?ld?r?m dü?mesi gibi yüksek gerilime maruz kald???nda ç?k??taki yük bu izolasyon trafosu sayesinde etkilenmez.

Yeni Sayfa 1

Watt Veya Volt-Amper

Ço?u insan, KGK yükü boyutland?rmas? için kullan?lan Watt ve Volt-Amp (VA) aras?ndaki ayr?mda kar???kl??a dü?er. Birçok üretici de bu konuda, bazen iki büyüklü?ü hatal? bir ?ekilde e?it ele alarak bu kar???kl??a sebep olmaktad?rlar.

Büyük sistemler daima VA ile ölçülür. Kar???kl?k, büyük sistemlerin (1 kVA - 500 kVA) Watt yerine VA ile ölçülmesine ba?l? olarak küçük (1000 VA alt?) KGK pazar? için geçerlidir. Küçük KGK sistemleri için Watt derecelendirilmesinin kullan?m?, küçük KGK kullan?c?s?n?n ?Watt? kavram?na a?ina olmas?ndand?r. Fakat VA derecelendirme sistemi KGK?n?n yükünü kar??lamada daha iyidir. Bu do?rudur çünkü bir KGK?n?n ç?k?? kapasitesini s?n?rlayan temel faktör, onun ç?k?? ak?m? kapasitesidir ve bu faktör, ?Watt? dan daha çok VA derecelendirilmesine uygundur.

Watt de?eri, daima VA de?erine e?it veya ondan küçük olmal?d?r.
AC güç ölçümleri a?a??daki gibi ili?kilendirilebilir:

Watt = VA * Güç Faktörü = Volt * Amper * Güç Faktörü
(Volt = 110 veya 220
Amper = yük ak?m?
Güç Faktörü = 0 ve 1 aras?nda )


0 ve 1 aras?nda bir say? olan güç faktörü, yüke yararl? enerji sa?layan yük ak?m?n?n parças?d?r. Sadece bir elektrikli ?s?t?c?da veya bir ampülde güç faktörü 1?e e?ittir; di?er bütün ekipman için yük ak?m?n?n bir k?sm? yüke güç sa?lamadan yüke girer ve ç?kar. Distorsiyon veya reaktif ak?mdan olu?an bu ak?m, elektronik yükün do?as?n?n bir sonucudur. Yüke ba?l? olarak zorla varolan distorsiyon veya reaktif ak?m, VA de?erinin Watt de?erinden büyük olmas?na yol açar. Watt derecelendirme sistemi, VA sisteminde güç faktörünün 1 oldu?u özel bir durum olarak dü?ünülebilir.

Bir Bilgisayar?n Watt Cinsinden De?eri VA De?erinin %60 - %70?idir
Tüm modern bilgisayarlar, anahtarlama tipi konvertörün giri? özelliklerine ba?l? olarak 0.6 ile 0.7 aras? güç faktörüne sahip kapasitör giri?li anahtarlamal? güç kayna??na sahiptir. Ki?isel bilgisayarlar?n güç faktörü 0.6?ya ve daha büyük sistemlerin ise 0.7?ye yak?nd?r. ?Güç faktörü düzeltilmi? güç kayna??? adl? güç kayna?? yeni olarak tan?t?ld?. Bu tip güç kayna?? için giri? güç faktörü 1?e e?ittir. Yak?n gelecekte bu güç kaynaklar? yayg?n olarak kullan?lacakt?r.

Bir Bilgisayar Yükü ?çin KGK Watt Cinsinden De?er VA De?erinin Daima %60-%70?idir.
KGK sistemleri VA s?n?rl? cihazlar oldu?u için tüm bilgisayar yükleri 0.6 ile 0.7 aras? güç faktörüne sahiptir. Bilgisayar tipi yükler için KGK?n?n Watt cinsinden de?eri KGK VA de?erinin %60-%70?i olmal?d?r.

KGK Üreticileri ?Watt? Dedikleri Zaman VA ?ma Edebilirler
Bir KGK üreticisi ayr? bir güç faktörü veya VA de?eri olmadan bir KGK Watt de?eri belirlerse kullan?c?, bu de?erin ?1? güç faktörünü kulland???n? göz önünde tutmal?d?r. Bu, üreticinin ürünü için VA de?eri verdi?i ve bilgisayar yükleri için Watt de?eri bunun %60-70?i olacak demektir. Yük boyutlar? örneklerinde yük ak?m?yla yük geriliminin çarp?m?n?n KGK Watt de?erinden küçük olmas? gerekti?i üretici taraf?ndan genellikle belirtilir. Bu bir s?rd?r çünkü bu de?er Watt cinsinden de?il VA cinsindendir. Bundan dolay? 100W?l?k bir KGK 100W?l?k ampulü ta??yabilir fakat sadece 65W?l?k bilgisayar kapasitesi olacakt?r.

Ço?u Bilgisayar?n Güç ?htiyaçlar? VA ?le Verilir
Ço?u üretici güç ihtiyaçlar?n? VA veya Amp olarak verir (Amp durumunda, AC gerilimi ile çarp?n). Son olarak üreticiler bilgisayar ekipman? için Watt de?erleri vermeye ba?lad?lar. Fakat VA hala en genel kullan?lan?. Bundan dolay? bir KGK sistemini VA ile ölçmek yük için boyutland?r?rken ço?u durum için en az kar???k olan?d?r. APC, tüm KGK ürünleri için VA ve Watt de?erlerini vermektedir. Ürünün model numaras? VA de?erini içerir ve bu de?er 0.65 ile çarp?l?rsa Watt de?eri elde edilir.

Örnek:
Bir sistemin güç tüketim de?erleri a?a??da ölçüldü?ü 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 edilmi?tir.
Yeni Sayfa 1
Cold Start:

KGK?n?n giri?inde ?ebeke yoksa ve cihaz kapal? durumda ise KGK çal??abilmek için aküden çal??t?r?lmaya gerek duyar. Bu durumdaki KGK?y? çal??t?rmaya Cold Start denmektedir.
Yeni Sayfa 1
Soft Start (Yumu?ak Kalk??):

Bir sistemdeki güç ünitesinin her çal??t?r?ld???nda, minimum güçle çal??maya ba?lay?p, maksimum güce belirli bir yumu?ak ivmeyle otomatik olarak ç?kmas?d?r. Motorlar?n ve KGK?lar?n çal??t?r?lmaya ba?lamas?nda enerji hatt?n?n ve sistemin güvenilir çal??mas?nda gerilim veya ak?m s?çramalar?n?n önlemek amac?yla kullan?lmaktad?r.

KGK giri? enerjisi kesildikten sonra jeneratör veya yeniden ?ebekeye geçi?te KGK yükünün belirli bir aral?kta yumu?ak olarak kayna?a geçmesini sa?layan standart bir özelliktir. E?er bu opsiyon al?nm?? olan KGK?da bulunmuyorsa KGK enerji kesildikten sonra jeneratör / ?ebekeye geçi?te bir darbe ak?m? verecek ve özellikle jeneratörün devrini dü?ürerek jeneratör frekans?n?n dalgalanmas?na hatta jeneratörün bay?lmas?na neden olacakt?r. Bu nedenle büyük güçlü On-Line KGK?larda zorunlu olarak bulunmas? gereken bir özelliktir. UPS ald?ktan sonra bunu kontrol etmenin en güzel yolu UPS giri? ak?m?n? bir pense ampermetre ile veya kendi panonuzdan gözleyerek 10 saniyelik yumu?ak geçi? süresince ampermetrenin yava?ça yükseldi?ini izlemektir.
Yeni Sayfa 1
MTBF(Mean Time Between Failures)

Bir sistemin parçalar?n?n ve birimlerinin bozulma oranlar?n?n analizidir. Bu analizlerde kullan?lan genel modeller vard?r. Bu modeller parçalar?n hata oranlar?n?n hesaplanmas? için gerekli prosedürleri sa?larlar. Hesaplanan bu hata oranlar? kullan?larak da MTBF de?eri hesaplanabilir. Güç kaynaklar?n?n güvenilirli?i de birimi saat olan MTBF kullan?larak de?erlendirilebilir.
Yeni Sayfa 1
MTTR(Mean Time To Repair)

MTTR sistemlerin bak?m ve onar?mlar?yla ilgili bir kavram olup, bir sistemdeki veya üründeki tüm de?i?ebilir parçalar?n bak?m ve onar?m?n? yapmak için gerekli olan ortalama tahmini zamand?r. Sistemin tamir edilebilme süresi tahmini sistemde bir ar?za olmas? durumunda ne kadar sürede tamirinin yap?laca??n? ifade etti?i için sistemlerin güvenirli?ini belirleyici etkenlerdendir.
Yeni Sayfa 1
Inrush Ak?m? (Bo?ta devreye girme ak?m?)

Anahtarlamal? güç kaynaklar?n?n ilk çal??maya ba?lad?klar? anda yap?lar?ndaki kapasite ve endüktanslardan dolay? çektikleri geçici yüksek ak?mlard?r. Yüksek de?erli filtre kapasitanslar? ilk ba?ta k?sa devre gibi davrand?klar? için yükselme zaman? k?sa dalgal? ak?m çekerler. Bu ak?mlar genellikle ?ebekeye ba?l? di?er cihazlara zarar verebilirler.
Yeni Sayfa 1
Demeraj ak?m?:

Elektrik motorlar?n?n yön de?i?tirmesi veya kalk?nma an?nda sistemden nominal ak?m?n 3-5 kat? fazla ak?m çekmesidir. Bu olaya motorun geçici rejimidir ve 4-5sn sürer daha sonra motor nominal de?erinde ak?m çeker. Bu s?rada a??r? yüklenmeden dolay? motorun ba?l? oldu?u enerji hatt?nda da gerilim dü?ebilir. Demeraj ak?m?n?n azalt?lmas? ve gerilim dü?mesini önlemek için, motora yol verilmesi y?ld?z/üçgen ba?lant?yla yada soft-start (yumu?ak kalk??) yöntemleri gibi statik yol verme veya motor kontrol cihazlar? kullan?lmas?d?r.
Yeni Sayfa 1

Bu sistem KGK, motor veya jeneratör olabilir. Tüm bu sistemlerde giri?e uygulanan enerjinin bir k?sm? sürtünme kayb? ve/veya elektriksel kay?plardan dolay? ?s? enerjisine dönü?ür ve sistemin veriminin dü?mesine neden olur.

Motorda giri? elektriksel, ç?k?? mekanik güçtür, jeneratörde giri? mekanik, ç?k?? ise elektriksel güçtür. Her iki sistemde de sürtünme ve elektriksel kay?plar verimi dü?ürür.

KGK?da ise giri? de ç?k?? da elektriksek güçten olu?ur. Verimi dü?üren etkenler elektriksel anahtarlama elemanlar? (IGBT, tristör), trafolar, ?oklar, ç?k?? ve giri? filtreleri, kontrol-ölçüm devre kartlar? ve kay?plardan dolay? ortaya ç?kan ?s? enerjisini cihaz d???na atmak için kullan?lan so?utma fanlar?d?r.

Ayr?ca KGK?y? evirici ve do?rultucudan olu?an iki ayr? parçadan olu?tu?u dü?ünülürse KGK?n?n verimi evirici ve do?rultucu verimlerinin çarp?m?na;

Yeni Sayfa 1

SNMP (Simple Network Management Protocol)

Bu modül ile TCP/IP protokolü sayesinde KGK?ya ba?l? bir PC gerektirmeden KGK'n?n WAN veya LAN a??n?n bir eleman? gibi (Internet ve a? üzerinden) izlenmesini sa?lar. A? tabanl? eri?imi deste?i sayesinde KGK?ya gerçek zamanl? olarak eri?ilebilir. SNMP Modülü ile birlikte verilen yaz?l?m ile a?a ba?l? birden fazla KGK görüntülenebilir ve KGK?dan al?nan bilgiler i?lenebilir.

Yeni Sayfa 1

- Kaynaklar

  • N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, (Çevirenler: Nejat Tuncay, Metin Göka?an, Seta Bo?osyan) Güç Elektroni?i Çeviriciler, Uygulamalar ve Tasar?m, Literatür, 2003

  • O. Gürdal, Güç Elektroni?i Analiz, Tasar?m, Simülasyon, Nobel Yay?n, 2000