UPS, elektriksel güç kaynağınız ile elektronik sisteminiz arasında bulunan ve bu sistemin dahilindeki bileşenleri elektrik akımındaki anormalliklerden ya da iniş çıkışlardan koruyan bir donanımdır. Çıkış güçleri geniş bir aralıkta değişebileceği gibi, güç dönüştürme yapıları da ev kullanımına uygun olarak bir fazlı, sanayi/ticari kullanıma uygun olarak üç fazlı olabilir.

UPS’ler, bilgisayar sisteminizi besleyen akımın voltajdaki düşme ya da bir elektrik kesintisi sonucu azalması ya da tükenmesi halinde sisteme yedek güç sağlarlar.Bunun yanı sıra, elektrik akımında kısa süreli ve hafif ya da uzun süreli ve yüksek artışlar şeklinde gözlenen dalgalanmalar sırasında yine UPS’ler devreye girer. UPS’ler, bir elektrik kesintisi durumunda sistemin normal bir şekilde çalışmaya devam etmesini sağlayarak size üzerinde çalışmakta olduğunuz işi kaydetmeniz ve sisteminizi sağlıklı bir biçimde kapatmanız için ihtiyaç duyduğunuz zamanı verirler.

Evlerde kullanılan kişisel bilgisayarların (PC) güç kaynakları, çıkış güçleri, kullanılan bilgisayar ve çevre donanımlara (monitör, yazıcı, fax-modem vs.) bağlı olarak 500 VA ile 1000 VA arasında değişen bir fazlı UPS’lerden beslenir. Çoğu kez line-interactive yapıdaki UPS’ler PC kullanımında yeterlidir. Gelişmiş mimarilerde ise (örneğin sunucu sistemlerinde) on-line UPS sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

Line-interactive UPS’ler, normal çalışmaları sırasında şebeke enerjisini doğrudan ve hiçbir gerilim / frekans düzeltmesi yapmadan bilgisayara uygular. Dolayısıyla şebeke geriliminde meydana gelebilecek gerilim / frekans dalgalanmaları ve bozulmaları hiçbir regülasyona uğramadan, olduğu gibi bilgisayara uygulanmış olur. Sanayi uygulamalarında karşılaşılan enerji kalite problemlerinin söz konusu olmadığı, ev ve ofis ortamında kullanılan şebeke geriliminin doğrudan bilgisayarların güç kaynaklarına uygulanmasında sakınca öngörülmemektedir ve bu durum bilgisayarda, gerilim dalga şekline bağlı bir problem oluşturmaz. Şebeke kesintisi durumunda Line-interactive UPS lar, aküsünden aldığı doğru gerilim şeklindeki elektrik enerjisini, kare dalga şeklindeki alternatif gerilime dönüştürür ve bilgisayara uygular. Şüphesiz ki, elektrik kesintisi sırasında UPS tarafından bilgisayara uygulanan ve bilgisayar modeline göre değişen kare dalga veya sıfır seviyeli kare dalga şeklindeki çıkış geriliminin kalitesi, şebekenin sinüsoidal dalga şeklinden daha düşüktür, ancak bilgisayarların güç kaynakları, nispeten kısa sürecek (7-10 dakika arası) olan bu çalışma durumunu tolere edebilmektedir.

On-Line UPS lar daha üst güçlerde ve daha görev-kritik uygulamalarda kullanılmaktadır. Tek fazlı ve üç fazlı yapıda olabilirler. Günümüzde otomasyon sistemleri, ATM makinaları, haberleşme sistemleri, tıp cihazları gibi kritik yüklerin beslenmesinde yaygın kullanım alanı bulmuşlardır. Line-interactive yapıdan farklı olarak, kritik yük olarak nitelendirilen bilgi işleyicilerin elektrik güç gereksinimi normal çalışma sırasında şebeke yerine UPS ünitesi üzerinden karşılanır ve UPS, yükü şebeke geriliminde baş gösterebilecek tüm olumsuzluklardan koruyacak (gerilim / frekans değişimleri, harmonikler, EMI, Flicker vs.) şekilde izole eder. Kesintisiz olmasının yanısıra, kaliteli ve regüleli temiz bir elektrik gücü de sunan on-line UPS lar, gelişmiş güç ve kontrol yapıları ile günümüz bilgi işlem teknolojilerinin ihtiyaç duyduğu güç korumasını sağlamaktadır.

Hem bir fazlı hem de üç fazlı bir UPS da gerçekleşen güç dönüşümü kısaca aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

Şebekenin alternatif gerilimi (220 V / 380 V, 50Hz) öncelikle, evirici güç katının besleme ihtiyacını karşılayacak ve ayrı bir akü şarj devresinin bulunmadığı sistemlerde yer alan akülerin şarj gerilimini sağlayacak şekilde doğrultulur. Doğrultma işlemi, UPS nın giriş kısmında yer alan bir doğrultucu tarafından gerçekleştirilir. Akü şarj ünitesinin ayrı olduğu modellerde doğrultulan gerilim ile sadece ikinci bir güç dönüştürme ünitesi olan evirici beslenir.

Evirici, doğrultulmuş gerilimi tekrar, ama bu defa çok daha kararlı ve regüleli bir alternatif gerilime dönüştürür. UPS’nın çıkışında oluşan bu gerilim, nominal değerinden %1 gibi çok düşük sapma gösterir. Benzer şeyler frekans için de söylenebilir. Sonuç olarak UPS çıkışında, UPS girişindeki şebeke enerjisinden, gerilim ve frekans karakteristiği bakımından çok daha kaliteli bir elektrik enerjisi elde edilir. On-line sistemlerin maliyeti, karmaşık yapısı, ağırlığı, boyutları vs. getirdiği avantajların bedelidir. UPS lerin çoğunda, evirici güç katında meydana gelen bir arıza durumunda kritik yüklerin beslemesiz kalmaması için konulmuş bypass anahtarı olarak adlandırılan bir yapı da mevcuttur. Şebeke gerilimi ile UPS çıkış gerilimi tam olarak senkronize iken, ki bu senkronizasyon UPS tarafından sağlanır, oluşacak bir arıza durumunda yük akımı kesintisiz olarak bypass kaynağına transfer eder. Bypass anahtarı ile UPS ünitesine çoğu kez aynı şebeke gerilimi uygulanır.

UPS seçim kriterlerini sırayla inceleyelim:

1- Görünür güce göre UPS seçimi: UPS çıkışına bağlanacak cihaz (Bilgisayar, yazıcı, fax vs.) sayısı ve gücü, seçilmesi gereken UPS nın gücünü belirler. Bu güç görünür güçtür ve birimi kVA ile ifade edilir. Görünür güç, Görünür güç (VA) = Gerilim (V)*Akım(A) bağıntısı ile verilir, değeri doğrudan, gerilim/akım RMS değeri ölçen ölçü cihazlarının ölçtüğü büyüklüklerle saptanır. Ancak elektrik enerjisi tüketen yüklerde asıl harcanan güç aktif güçtür, birimi Watt dır ve görünür güç ile arasında Aktif güç = Görünür güç * Güç faktörü bağıntısı geçerlidir.

Sonuç olarak “1” den küçük olan güç faktörü değerleri UPS nın kullanılabilir kapasitesini azaltmaktadır. Elektrik enerjisinin ne kadar verimli kullanıldığının ölçüsü olan güç faktörü değeri genellikle üç fazlı UPS cihazlarında 0.8, bir fazlı olanlarda ise 0.7 dir. Örnek olarak 10 kVA gücündeki üç fazlı bir UPS nın çıkışından max. 8 kW, bir fazlı olanından ise max 7 kW güç çekebilirsiniz. Bu değerlerin üstünde güç çekecek şekilde çok fazla sayıda cihazı UPS çıkışına bağladığınızda UPS nız aşırı akım uyarısı verir ve yükünüz, çekilen akım değerine bağlı olarak, bir süre sonra bypass kaynağına transfer eder ve/veya UPS nız kapanır. Kullanıcı, satın alacağı UPS gücünü belirlerken, UPS üzerinden beslemeyi düşündüğü yüklerin etiketlerinde yazılı olan tüm VA değerlerini toplamalı veya akım ve gerilim değerlerinden söz konusu gücü hesaplamalıdır. Ortaya çıkan gücün üstündeki standart bir UPS ürününü seçebilirsiniz. Belirlediğiniz gücün %20 üstünde bir güce sahip UPS nın seçilmesi yaygın bir pratiktir. İhtiyacın üstünde seçilecek UPS da güç elemanları daha az akım ve gerilim streslerine maruz kalır ve kullanım ömrü uzar. Kullanılan monitörün ölçüsü ile bilgisayarınızın güç kaynağını belirleyen CPU hızı ve üretim proses tipi, kullanılan ekran kartı modeli, Harddisk, soğutucu fanlar vs. gibi faktörler, tümüyle seçmeniz gereken UPS nın gücünü etkiler. Bilgisayar sisteminizin güç tüketimi hakkında bir fikriniz yoksa, UPS satın almadan önce, satıcı firmaya mevcut ve ileriye dönük ihtiyacınızı iyi anlatmalısınız.

2- Faz sayısına göre UPS seçimi: Aksi belirtilmedikçe UPS nın faz sayısı çıkış fazları için verilmektedir. Genellikle 10 kVA nın üzerindeki UPS lar üç fazlıdır ve üç fazlı elektrik dağıtım sisteminin kurulu olduğu işletmelerde kullanılır. Ev ve küçük ofis uygulamaları için bir fazlı UPS kullanımı yeterlidir. Üç fazlı UPS ların çıkışına bağlanacak bir fazlı yüklerin dengeli şekilde dağıtılması kadar üç fazlı elektrik dağıtım sisteminden beslenen bir fazlı UPS ların da dengeli dağıtılması esastır. Faz iletkenlerinden çok farklı akımlar çekecek şekilde dengesiz dağıtılmış UPS lar / kritik yükler nötr hattından akacak akımları arttırır. Aşırı nötr akımları, güç kayıplarının artmasına, monitör ekranlarında dalgalanmalara, hatta bazı durumlarda harddisk hatalarına bile neden olabilir ve ek tedbirlerin alınmasını zorunlu kılar. Bir fazlı elektrik sisteminden beslenen bir fazlı UPS kullanımında bu tip olumsuzluklar söz konusu değildir.

Sonuç olarak; sadece evde kullanılacak UPS ların bir fazlı; üç fazlı elektrik tesisatının kurulu olduğu yerlerde ise, kullanıcının tercihine bağlı olarak, bir veya üç fazlı UPS kullanılması gerekir. Üç fazlı sistemlerde faz ve nötr iletkenlerinin uygun boyutlandırılması ve yük dağılımının doğru yapılması, ileride karşılaşılabilecek olası sorunları en aza indirecektir.

3- Akü süresine göre UPS seçimi: UPS nın temel kullanım amacı, elektrik kesintisi durumunda kritik yükleri, çekilen yük akımına bağlı olarak akü kapasitesinin belirlediği bir süre boyunca beslemeye devam etmektir. Aküler en az UPS nın kendisi kadar önemli sistem bileşenleridir ve seçimleri, bakımları ayrı bir önem gerektirir. Aküden beslenme süresi, kullanılan akü kapasitesi ile orantılıdır, diğer bir deyişle uzun süren elektrik kesintileri için düşünülecek akülerin kapasitesi (Ah) yüksek olmak zorundadır. Bu durum ise büyük güce sahip bir UPS kullanmanızı gerektirir. Bununla beraber düşük çıkış gücüne sahip ancak yüksek aküden çalışma süresi sunan standart dışı UPS lar da mevcuttur. Genellikle fiyatları yüksek olan bu modellerde şarj devrelerinin akım değerleri yüksektir veya ek şarj devreleri kullanılmaktadır.

Sadece bir PC ye yönelik standart UPS da yaygın olarak 12V/7Ah’lik aküler kullanılır ve aküden besleme süresi yaklaşık 7-10 dakika arasında değişmektedir. Bir UPS’den ile elektrik kesintisi anında nekadar istifade edebileceğimiz UPS’deki akünün büyüklüğüne ve kullandığımız cihazın ne kadar enerji tükettiğine bağlıdır.

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.

UPS da akü ile ilgili sorunlar yaşamamak için akü bağlantılarının sağlam, akü şarj geriliminin doğru ve akü ortam sıcaklığının uygun (ortalama sıcaklık 20° derece) olduğundan emin olmalısınız. Uzun süre kullanılmayan UPS ların aküsü kendi iç direnci üzerinden boşalır ve akünün durumuna, markasına / modeline ve kullanım süresine bağlı olarak yeniden şarj olmayabilir. Bilgisayarın kullanılmadığı zamanlarda bile UPS nın çalışır durumda (şebekeye bağlı) bırakılması tavsiye edilir. Aküden beslenme süresinin arttırılması istendiğinde, mevcut akü grubuna akü eklenmesi gerekir. Eklenecek aküler mevcut gruba paralel bağlanmalı ve mevcut grupta kullanılan aküler ile aynı sayıda olmalıdır. Mümkünse aynı marka ve model akü kullanılmalıdır. Akü eklendiğinde UPS’nın gerekli şarj akımını sağlayabildiğinden emin olunmalıdır. Aynı marka olsa dahi farklı imal tarihli akülerin birlikte kullanılması öngörülmemektedir.

4- İzleme özelliklerine göre UPS seçimi: UPS teknolojisindeki gelişmeler kullanıcı arayüzüne de yansımıştır. Ön panelde yer alan analog veya sayısal göstergeler kullanıcıya UPS nın çalışma durumu ve alarmları hakkında bilgiler verir. Hemen hemen tüm UPS larda yer alan aşırı yük alarmı UPS nın aşırı bir şekilde yüklendiğini, akü alarmı aküden besleme süresinin azaldığını veya akü ile ilgili bir sorunun yaşandığını bildirir. Kullanıcıların bu alarmları dikkate alması ve kullanım kitapçığına veya satıcı firmaya başvurarak gerekli tedbiri alması gerekir. Bazı UPS lar izleme (monitoring) yazılımları ile sunulmaktadır. Bu yazılımları bilgisayarınıza yükleyerek ve bilgisayarın seri haberleşme portu ile UPS nızın RS232 portu arasında bir haberleşme linki kurarak, UPS nızın tüm çalışma durumunu bilgisayar ekranınızdan sürekli izleyebilirsiniz. Gelişmiş UPS modellerinde SNMP yazılımları da mevcuttur. SNMP kitleri, UPS nızı internet veya ağ ortamında, ancak gecikmeli olarak izleme imkanı sunar. Çok kritik uygulamalarda izleme özellikleri, arızanın tespit edilmesi ve giderilmesi sırasında servis süresini kısalttığı için önem kazanmaktadır.

5- Şebeke gerilimi değişim aralığına göre UPS seçimi: Yukarda sayılanların dışında UPS nın besleneceği şebeke geriliminin efektif değer ve frekansının değişim aralığı da UPS seçimini etkileyen diğer bir husustur. Şebeke gerilimi çok geniş aralıkta değişiyorsa, kullanılacak UPS da bu duruma uyum sağlayabilmelidir. Şebeke (giriş) gerilimi nominal değerinin çok üstüne çıktığında ya da çok altına indiğinde kritik yük aküden beslenecek ve bir süre sonra akü tümüyle boşalacaktır. Akü yeniden şarj olmadan meydana gelecek ikinci bir elektrik kesintisinde UPS gerekli güç korumasını sağlayamayacaktır. Bu durumdan korunmak için kullandığınız şebeke geriliminden ve değişim aralığından, UPS cihazınızın teknik verilerinin bu durumu desteklediğinden emin olmalısınız, gereken durumlarda gerilim değişimini düzenleyen bir gerilim regülatörü kullanabilirsiniz.

Genel olarak piyasada Servo Tip ve Statik Tip olarak iki çeşidi bulunur. Her iki tipte de mikroişlemcili bir elektronik kontrol kartı bulunur.

1) Servo Tip Voltaj Regülatörü
Bu tip Voltaj Regülatörleri temel olarak Voltaj değişikliklerinde motor ile kontrol edilen bir Varyak sargısı ve bir çıkış trafosu bulunur. Mikro işlemcili kontrol kartı, şehir şebekesini takip eder ve ihtiyaca göre motoru kumanda ederek, çıkıştaki voltajı istenilen değere ayarlar.

2) Statik Tip Voltaj Regülatörü
Bu tip Voltaj Regülatörleri kademeli çıkış değerleri olan bir trafo ve kademeleri mikroişlemcili kontrol kartı ile yönetilen Tristörlerden oluşur. Şehir şebekesi değişimine göre Tristörleri kontrol ederek çıkış voltajını istenilen değere ayarlar.

Harmonik , akım/gerilim değerlerinin şeklinin bozulması veya dalgalanmalarına denir. Harmonikler Elektronik kartları bozabilir, Makinelerde ses yapabilir , Verimi düşürebilirler , Sigorta ve devre kesicilerin sık sık attırabilirler , Bu nedenlerle istenmeyen bir faktördür . Yeni nesil Ups lerde harmonik salınımların giriş güç faktörüne yönelik olumsuz etkiler asgariye indirilmştir. 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.

Bobinlerden oluşan bilgisayar, motor, aydınlatma cihazları gibi indüktif yüklerin, gerilim – akım dengesizliğini düzeltmek için kondansatörlerle dengeleme yapabilen sistemdir. PFC sistemi aktif yada pasif olarak tasarlanıp uygulanır. Pasif PFC sisteminde, yükün cinsine göre kapasitif (kondansatör) yada indüktif (bobin) devre elemanları kullanılarak yük dengelenir. Aktif PFC sistemi ise özel bir devreden oluşur. Bu devre elektrik şebekesi ile güç kaynağı arasına girer ve güç kaynağının gerek duyduğu gerilimi kendi üzerinden sağlar. Aktif PFC sistemler güç faktörünü düzeltmekte çok daha başarılı ve bu değeri ideal durum olan 1’e çok yakın bir değere, 0.99’a kadar yükseltebilir.

Statik Bypass anahtarı, UPS eviricisinin arızalanması durumunda kritik yükün kesintisiz olarak bypass kaynağından (çoğu kez şebeke) beslenmesini sağlar. Yükün bypass kaynağına sorunsuz transferi için UPS eviricisinin bypass kaynağı ile sürekli senkron çalışması (bypass kaynağını izlemesi) gerekir. Bypass kaynağı gerilimi kritik yükün çalışma aralığı içinde kalmalıdır, aksi takdirde yük transferine izin verilmemelidir.

UPS sistemlerinde kapasite arttırımı ve yedekleme amacıyla aynı güç ve tipteki UPS cihazları birbirine paralel bağlanır. Paralel bağlı bir sistemde UPS’lar birbirleri ile ve şebeke ile çalışmak zorundadır. Paralel bağlı UPS’lar yük akımını eşit şekilde paylaşır.

Montaj ve devreye alma konusunda UPS üreticisinin tavsiyelerine mutlaka uyulmalıdır. Ortam sıcaklığı, nem oranı, hava akışı, yanıcı ve patlayıcı maddelerden arındırılmış bir ortam kurulum için dikkate alınması gereken en önemli hususlardır.