KGK - UPS PARALELLEME ŞEKİLLERİ

Normal çalışma koşullarında yük KGK2 üzerinden beslenir ve KGK1 boşta çalışır. KGK2 de KGK1’e senkron olarak yedekte çalışmaktadır. KGK2’de bir sorun olduğunda SW1 ve SW2 anahtarları yükü kesintisiz olarak KGK2’den KGK1’e geçirecek şekilde konumlandırılır.

Bu çalışmanın özellikleri şunlardır;

- KGK2’nin çalışmasında sorun olduğunda yükün tamamı KGK1 üzerine kesintisiz olarak aktarılabilir.

- SW1 ve SW2 Statik By-Pass Anahtarlarının güvenilirliği en üst seviyededir.

- Bu çalışma şeklinde KGK’lar arası bir kontrol olmadığından sistem farklı marka ve modelde KGK’lar kullanılabilecek şekilde esnektir.

- Kurulumu ve bakımı kolaydır.

- MTBF değeri 5 saat x105 değerine ulaşmaktadır.

Paralel Redundant KGK Sistemi

SW1, SW2 ve SW3 Statik By-Pass Anahtarları olmak üzere paralel redundant bağlantı konfigürasyonu aşağıda gösterilmiştir.

Bu çalışma şeklinin özellikleri şunlardır;

- Herhangi bir KGK’da sorun olduğunda yükün kalan KGK tarafından sorunsuz beslenebilmesi için her bir KGK’nın gücü tek başına yükü besleyebilecek seviyededir.

- Evirici frekansı senkronizasyonu, statik anahtar kontrolü, çıkış akımı paylaşımı ve doğrultucu akımı paylaşımı karmaşık kontrol devreleri ile sağlandığından maliyet yüksektir.

- Cihazların tek bir güç kaynağı gibi davranmaları gerektiğinden dinamik cevaplar aynıdır.

- Cihazların kurulumu ve bakımı karmaşıktır.

- Temel KGK sistemlerinden daha güvenilir olsa bile seri redundant KGK sisteminden %50 daha düşük olan 2,5 saat x105 MTBF değerine sahiptir.

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.

Elektrik şebekesinin güvenilirliğinin zayıf olması nedeniyle KGK’lar kullanılır. KGK’lar kritik yükleri besledikleri zaman önemleri daha da artar. Özellikle tıbbi cihazlarda, haberleşme sistemlerinde, IT teknolojisinde ve endüstriyel sistemlerde sıfır hatayla çalışmak zorundadırlar. KGK’ların çalışmasında bir sorun olduğunda doğrudan veya dolaylı olarak maddi sorunlar ve sistem altyapısında zararlar oluşabilir.

KGK’nın bağlı olmadığı bir sistemde MTBF yalnızca 100 saattir. KGK bağlandığında ise MTBF değeri 31000 saate çıkmaktadır.

KGK’lar yukarıda bahsedilen bağlantı konfigürasyonlarıyla MTBF’si daha yüksek güç kaynağı sistemleri oluşturulabilir ve MTBF değeri 5x105’e çıkarılabilir.

Temel KGK için MTBF Hesabı

Yukarıda blok diyagramı verilen temel KGK için MTBF süresi hesaplanırken KGK’yı oluşturulan birimlerin (evirici, doğrultucu ve akü) MTBF değerleri kullanılır. Bu birimlerin MTBF değerleri şu şöyledir.

- Doğrultucu MTBF= 100 000 saat

- Evirici MTBF=70 000 saat

- Akü MTBF=130 000 saat (Akü güvenilirliği pahalı ve uzun ömürlü aküye göre hesaplanmıştır)

Sonuç olarak otomatik By-Pass anahtarı hesaba katılmadan hesaplanan KGK’nın MTBF değeri 31000 saat = 3,5 yıl olarak hesaplanır.

KGK’nın MTBF değerini arttırmak için en basit yöntem yüksek kalitede tek akü grubu kullanmak yerine daha düşük kalitede paralel akü grupları kullanmaktır. Bu yöntemin etkisini hesaplamak için aşağıdaki değişkenler kullanılır.

- Düşük kalitedeki akü için MTBF değeri 55 000 saat
- MTTR (Mean Time to Repair)=(Ortalama onarım süresi)=48 saat

Bu değerlere göre MTBF değeri yenide hesaplanırsa;

Yukarıda hesaplandığı gibi daha düşük kalitede akü grubu paralellendiğinde MTBF değeri aküler için 48 MTTR değeri için 700 yıla kadar çıkmaktadır. Bu sonuç KGK’nın MTBF değerini 31000 saatten 41000 saate çıkarmaktadır (Otomatik By-Pass Anahtarı hesaba katılmadan).

Otomatik By-Pass Anahtarı hesaba katıldığında KGK’nın MTBF değerini hesaplanırken aşağıdaki şekil ve değişkenler de hesaba katılır;

- Şebekenin MTBF değeri=100 saat
- KGK’nın MTTR değeri=24 saat

24 saatlik süre içerisinde tamir edildiği varsayılan Statik By-Pass anahtarına ve paralel akü grubuna sahip bir KGK sistemi için MTBF değeri;

Sonuç olarak Otomatik By-Pass anahtarı ve iki adet paralel akü grubuna sahip KGK’da MTBF değeri 142000 saat=16,3 yıla ulaşmaktadır.

Seri Redundant KGK Bağlantısında MTBF Hesabı

Bu bağlantı konfigürasyonunda MTBF hesabı iki adımdan oluşmaktadır.
- Öncelikle KGK1 için ve SW1 için MTBFx değeri hesaplanır.
- Sistemin MTBF değerini bulmak için KGK2, SW2 ve MTBFx değerleri kullanılır.

KGK’nın MTBF değeri 42 000 saat, MTTR değeri 24 saat olarak alındığında seri redundant sistemin MTBF değerini hesaplamak için öncelikle MTBFx değeri hesaplanırsa;

değeri bulunur.

Seri redundant sistemin MTBF değerini hesaplamak MTBFx değerinin yanı sıra KGK2 ve SW2’nin kullanılarak aşağıdaki hesaplama yöntemi kullanılır.

Seri redundant KGK sistemi için MTBF değeri=5x105 saat=57 yıl olmaktadır.
Bu hesaplamada KGK güvenilirliğini belirleyen ana etken KGK ve aküler değil Statik By-Pass Anahtarı olmaktadır.

Paralel Redundant KGK Bağlantısında MTBF Hesabı

Paralel Redundan bağlı KGK sisteminin MTBF değerini hesaplamak için aşağıdaki şekilde gösterilen model kurulmuştur. Bu modele göre MTBF değeri hesaplanırken şu adımlar izlenir:

- KGK1 ve SW1 için MTBF1 değerinin hesabı
- KGK2 ve SW2 için MTBF2 değerinin hesabı
- MTBFx değerinin hesabı
- MTBFx, Otomatik Anahtar ve kontrolörün MTBF değerlerinin dahil edilerek paralel redundant bağlı KGK sisteminin MTBF değerinin hesabı

KGK1 ve SW1 için MTBF1 değerinin hesabı ve sonucu;