Elektrik enerjisinin gittikçe yaygın kullanım alanı bulması, hayati önem taşıyan yada sürekli çalışması gereken, cihaz ve sistemlerde uygulanması, bu enerjiyi üreten kaynakların güvenilirlik sorununu gündeme getirmiştir. Tüketilen elektrik enerjisinin %95'den büyük bir oranını sağlayan AC şebekede, güvenilirlik için alınan tüm önlemlere rağmen, günümüz uygulamalarında yetersizliklerle karşılaşılmakta, kritik yük olarak nitelendirilen cihaz ve sistemlerin Kesintisiz Güç Kaynakları (KGK) üzerinden beslenmesi zorunlu olmaktadır.

AC şebekeleri aşağıdaki özellikleri sağladığı varsayılan gerilim kaynaklarıdır:
• Sabit efektif değer ve sabit frekansta alternatif gerilim sağlar.
• Gerilim dalga şekli sinüzoidaldir.
• Sağlanan enerji süreklidir.
• Sıralanan bu özellikler yükleme şekli ile değişmez.

Ancak bu özellikleri pratikte bulmak mümkün değildir. Şebekeyi oluşturan kuvvet santrallerindeki jeneratörlerden tüketicinin bağlandığı besleme klemensine kadar bütün birimler, belirtilen özellikleri sınırlı olarak sağlarlar. Gerilim efektif değeri ve dalga şeklinin değişmesi, genellikle yüklenmeye bağlıdır. Kısa devre empedansının ideal olarak sıfır olmaması, çekilen akıma bağlı olarak gerilimin değişmesine neden olur. Efektif değeri sabit tutmak için gerilim regülatörlerinden, dalga şeklini düzeltmek için filtre devrelerinden yararlanılabilir.

Şebekenin herhangi bir noktasında oluşacak geçici arızalar da tüketiciyi etkiler. Enerji nakil hattının kopması, aşırı yüklenmede kesicilerin devreyi açması, nakil hattına yıldırım düşmesi, indirici ve yükseltici trafoların devreye girip çıkması gibi durumlarda; gerilimde kısa yada uzun sürekli kesintiler görülür ve tüketici temiz enerji ile beslenemez. Buna benzer durumlarda motor-jeneratör grupları gibi yedek güç kaynaklarına başvurulabilir. Ancak bunlar elektro mekanik dönüştürücüler olduğundan, kesinti süresini belli bir değerin altına indiremez. Kesinti sırasında grubun otomatik olarak çalıştırılması ve sürekli rejime girmesi bile birkaç dakika alır. Grubun sürekli çalıştırılması ve kesinti ile birlikte yükün jeneratöre aktarılması ise birkaç yüz milisaniye süre gerektirir. Ancak bu yol da ekonomik açıdan verimli değildir.

Modern teknolojinin getirdiği olanaklar yanında karşılaşılan belki de en önemli problem, elektrik gücü ile çalışan bir takım cihaz ve sistemlerin beslemede görülebilecek çok kısa süreli aksamalardan bile etkilenmeleridir. Hastaneler, havaalanları, haberleşme merkezleri gibi kuruluşların kesintilere tahammülü gittikçe azalmaktadır. Örneğin bir açık kalp ameliyatı veya iniş sırasında uçağa gerekli bilgilerin aktarılması anında doğabilecek kesintiler hayati önem taşımaktadır.

Şebeke arızaları endüstriyel otomasyon sistemlerinde verimi büyük ölçüde etkilemektedir. Süreklilik isteyen proseslerde kesinti sonucu doğan malzeme ve işgücü kayıpları önemli boyutlardadır.

Gerek hayati önem taşıyan kuruluşlarda, gerekse endüstriyel uygulamalarda gittikçe yaygın kullanım alanı bulan KGK’ların kullanım alanları aşağıda sıralanmıştır.

- Bilgisayarlar ve bilgisayar destekli otomasyon sistemleri,
- Bilgisayar destekli üretim/ambalajlama tezgahları (otomotiv, metal işleme, tekstil vb.)
- Tıbbi elektronik cihazlar, hastaneler
- Hava alanı aydınlatması
- Hava trafik kontrol merkezleri
- Askeri radar sistemleri
- Haberleşme ve yayın kuruluşları
- Asansörler
- Elektronik kapılar
- Barkod cihazları
- Yazar kasalar
- Elektronik teraziler
- Acil durum aydınlatmaları ısıtma cihazları
- Soğutma cihazları

Kesintisiz güç kaynakları işte bu gereksinimlerin zorlaması ile ortaya çıkmış statik elektronik düzenlerdir. Güç elektroniği ve elektronik kontrol tekniğindeki gelişmelere paralel olarak yenilenen Kesintisiz Güç Kaynakları günümüzde tüketicinin tüm isteklerine cevap verebilecek özellikte ve performansta yapılabilmektedir.

Kesintisiz güç kaynakları özellikle bilgi işlem sistemlerinde ve kişisel bilgisayarlarda şebekede bir arıza oluşması halinde o esnada çalışılan bilginin kaybolmaması ve genel olarak cihazın şebekeden gelebilecek bozucu etkilere karşı korunması amacıyla kullanılmaktadır. Bu bozucu etkiler;

- Rasgele veya düzenli elektrik kesintileri
- Kapasite yetersizliğinden doğan gerilim düşümleri veya sürekli düşük ya da yüksek şebeke gerilimi Genel olarak güç kalitesinin düşük olması.
- Harmonik bozulmalar, kararsız frekans, ani gerilim sıçramaları ve gürültü.
- Harmonikler yakındaki bir tesiste büyükçe bir elektrik yükünün devreye girmesi veya çıkması ya da doğrusal olmayan yüklerin kullanımda olması nedeniyle oluşan ve şebeke gerilimi dalga şeklinin olması gereken sinüs formundan uzaklaşması sonucu ortaya çıkan yüksek frekanslı titreşimler olarak özetlenebilir.

Kesintisiz Güç Kaynağı (UPS) kullanımını gerekli kılan enerji sorunları şunlardır;

GÜÇ SORUNLARININ ÇEŞİTLERİ

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.

Surge
Bir peryottan 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.

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.

Harmonikler,
Normal sinüs dalgada oluşan bozukluklardır. Harmonikler, gerisin geri AC hattına lineer olmayan yükler tarafından iletilirler. Fax ve fotokopi makinaları, bilgisayarlar, değişken hızlı motorlar lineer olmayan yüklere örnek olarak verilebilir. Bu harmonikler, AC hattına bağlı diğer cihazların çalışmalarını engelleyebilir. Harmonikler, iletişim hatalarına ve donanım hasarlarına sebep olabilirler. Üç fazlı sistemlerde trafoların ve nötr iletkenlerin aşırı ısınıp yangın tehlikesi oluşturmalarına sebep olabilir.

Şebeke gücü kesilirse ne olur?

Bir UPS'in bir bilgisayarı ani bir güç kaybına karşı koruyup koruyamayacağı genelde UPS'in fişini çekip sonucu görmekle test edilir. Eğer bilgisayar hala çalışıyorsa, UPS bu iş için uygun görünür. APC'de gördük ki bu test, olabilecek güç hatalarının sadece zayıf bir simulasyonudur ve bazı UPS markaları gerçek güç hatalarına bu basit "fişi çek" testinden daha fazla tepki süresi veriyorlar. Bu demektir ki "fişi çek" testinden 100 kez başarıyla geçmiş bir UPS, gerçek bir sorun karşısında bilgisayarınızı koruyamayabilir.

Fiş çekme testi ile gerçek bir güç sorunu arasındaki benzerlik her iki durumda da bilgisayara gerilim verilmemesidir. Ana fark, gerçek bir güç kaybında (real power outage) binanızdaki diğer elektriksel yükler UPS'inizin güç kablosuna bağlı kalırlar. Bu yüklerin güç çekişi UPS'e oranla çok fazladır ve bundan dolayı UPS girişinde bir kısa devre sunarlar. Bununla fişi çekme testi arasında derin bir farklılık vardır.