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Diferentes tipos de sistemas UPS – Explicação

Neste post vamos explorar os diferentes tipos de fonte de alimentação ininterrupta (UPS) que estão disponíveis no mercado e como elas são classificadas de acordo com a necessidade do consumidor. Também exploraremos os diferentes tipos de diagrama de blocos do UPS para entender a diferença técnica entre eles.

Os sistemas UPS são um tipo de fonte de alimentação projetada para fornecer uma fonte de alimentação CA ininterrupta à carga conectada, independentemente de a rede CA estar presente ou ausente.

  • As cargas podem ser críticas onde a interrupção de energia é inaceitável, como servidores de data centers, equipamentos que salvam vidas de pacientes em hospitais, etc.
  • As cargas também podem ser semicríticas, como computadores de mesa onde a interrupção de energia levará à perda de dados, dispositivos de rede como modems e roteadores em escritórios / residências.
  • As cargas também podem ser não críticas como iluminação, ventiladores, refrigeradores etc. em casa e escritórios.

Existem três tipos principais de UPS disponíveis:

  • UPS on-line.
  • UPS interativo de linha.
  • UPS em espera / UPS offline.

UPS on-line:

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DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS UPS – EXPLICAÇÃO 7

Um sistema UPS on-line fornece uma saída de energia de alta qualidade para cargas críticas onde a oscilação ou interrupção de energia não é aceitável.

Um recurso que torna este sistema UPS excelente é o tempo de transferência de “zero milissegundos” entre a rede elétrica CA para a bateria de backup durante uma queda de energia. A entrada e as saídas são filtradas por ruído em grande medida para que nenhum pico ou surto apareça na saída. Vamos tentar entender como funciona um UPS online.

Um sistema UPS on-line consiste nos blocos ilustrados acima, a alimentação CA da rede elétrica é convertida em CC usando retificadores (também pode ter correção do fator de potência) e filtrada usando bancos de capacitores para fornecer CC o mais puro possível.

O próximo bloco é um controlador de carga onde as baterias de backup são carregadas e também alimenta o bloco inversor DC para AC.

O carregador gerencia o processo de carregamento da bateria adequadamente e quando detecta uma queda de energia ou pico de energia, a bateria é descarregada imediatamente e fornece energia ao inversor de forma ininterrupta.

A forma como a UPS online consegue atingir o tempo de transferência de zero milissegundos é muito técnica e é assunto para outro artigo.

O bloco inversor é aquele que realmente converte DC para AC durante a entrada da rede elétrica ou com baterias de reserva.

Você deve ter notado que o circuito do inversor está ligado o tempo todo e também a rede CA é convertida para CC primeiro e novamente para CA, isso é chamado de dupla conversão.

A dupla conversão é importante para obter imunidade superior a ruídos da rede elétrica e também para tempo de transferência zero.

Um UPS online NÃO é algo que está conectado à internet, é chamado de online porque o circuito inversor que está presente no sistema UPS alimenta a carga conectada o tempo todo, enquanto outros tipos de circuito inversor do UPS ganham vida somente após uma interrupção de energia .

Vantagens da UPS online:

  • Sem interrupção de energia devido ao tempo de transferência de zero milissegundos.
  • Alta fiabilidade.
  • Isolamento entre a rede elétrica CA ruidosa e as cargas.

Desvantagens do UPS online:

  • Devido à dupla conversão da alimentação de entrada, as perdas de calor são mais comparadas a outros tipos de inversores.
  • Caro, apenas empresas ou entidades comerciais costumam comprá-lo.
  • Se o inversor falhar, haverá uma falha de energia catastrófica em cargas críticas.

Isso conclui sobre o sistema UPS online.

Sistema UPS interativo de linha:

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DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS UPS – EXPLICAÇÃO 8

O sistema UPS interativo de linha, como o nome sugere, interage com as linhas principais CA para controle automático de tensão (para estabilizar a saída durante a rede elétrica CA) e para filtragem de ruído e também para fornecer backup para a carga conectada.

Este tipo de UPS também é melhor para cargas sensíveis à tensão.

Neste tipo de UPS, haverá uma pequena interrupção de energia quando o UPS passar da rede CA para a bateria durante uma queda de energia.

O tempo de troca (transferência) para um UPS interativo de linha médio é inferior a 10 milissegundos e isso é suficiente para cargas semicríticas como computador de mesa, roteadores e modem sem qualquer reinicialização ou interrupção em sua operação.

Vamos tentar entender o diagrama de blocos. A alimentação CA é retificada e filtrada e aplicada a um controlador de carga que mantém a bateria totalmente carregada.

Quando o UPS detecta uma falha de energia da rede CA, o inversor é ligado e o relé de comutação se conecta rapidamente ao inversor CC para CA, fornecendo energia à carga em questão de alguns milissegundos após a queda de energia.

Durante a alimentação CA, o UPS interativo de linha regulará a saída CA usando seu transformador e alguns relés. Normalmente, um sistema UPS interativo de linha utiliza o mesmo transformador para carregar a bateria, para estabilizar a rede CA, bem como para funcionar como um transformador elevador quando ocorre uma queda de energia.

Normalmente, um UPS interativo de linha não tem a qualidade da saída CA como o UPS online possui, porque a maioria dos UPS interativos de linha baratos não emite uma onda senoidal pura CA durante uma falha de energia, em vez disso, emite uma onda senoidal modificada que é inferior à onda senoidal pura.

No entanto, cargas como computadores e modems não se importam com a forma de onda, pois essas cargas consistem em alternar fontes de alimentação para converter CA em CC.

Observe que, quando houver rede elétrica CA, a saída será uma onda senoidal que é a mesma da rede elétrica.

Vantagens do UPS Line Interactive:

  • Mais barato que o sistema UPS online.
  • O UPS pode atuar como um estabilizador.
  • Existe um sistema de filtro de ruído AC.

Desvantagens do sistema Line Interactive:

  • Há uma pequena interrupção de energia abaixo de 10 milissegundos.
  • A saída não é uma onda senoidal pura na maioria dos casos.

Isso conclui a linha UPS interativa.

Sistema UPS em espera:

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DIFERENTES TIPOS DE SISTEMAS UPS – EXPLICAÇÃO 9

Um no-break em standby típico ou um no-break off-line espera por uma queda de energia ou oscilação de energia para ligar seu inversor. Não haverá interação com a rede elétrica CA, mas pode haver um sistema básico de filtragem de ruído CA para supressão de picos.

Vamos entender o diagrama de blocos. A rede CA é convertida em CC usando retificadores e filtrada usando capacitores e alimentada ao controlador de carga e isso carregará a bateria adequadamente.

Quando uma queda de energia é detectada, o relé de comutação é comutado da rede CA para a saída do inversor, alimentando assim as cargas conectadas ininterruptamente.

O tempo de transferência do UPS em espera é geralmente mais do que o tipo interativo de linha, mas rápido o suficiente para manter cargas não críticas, como luzes, ventiladores, torradeiras, geladeiras funcionando.

Alguns UPS em standby têm um tempo de transferência de até 300 milissegundos, onde o UPS espera que a alimentação CA desligue completamente antes que o inversor entre em ação. A saída pode ser uma onda senoidal pura ou uma onda senoidal modificada, dependendo do custo.

Vantagens do UPS Standby:

  • Mais barato que outros tipos.

Desvantagens do UPS Standby:

  • Os tipos mais baratos de UPS em espera produzem ondas senoidal modificadas, onde podem ser barulhentas em cargas indutivas.
  • O tempo de transferência é maior do que outros tipos.

Isso conclui sobre o UPS em espera.

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