Consumo de energia, Eletrônica, Eletrônica de potência, Sistema de potência

UPS: O que é e como funciona?

O UPS (abreviatura em inglês de fonte de energia ininterrupta) também é chamado de nobreak. O funcionamento e os tipos são o assunto de hoje.

Qual é a finalidade e como funciona?

Quando há queda de energia elétrica pela rede, o UPS alimenta os aparelhos com uma bateria, ou banco de baterias. Por isso o nome nobreak, significa sem interrupção. Este equipamento evita que você perca o trabalho que estiver fazendo no computador, quando a luz for embora. Dando tempo para você salvar e desligar o PC corretamente, antes de descarregar a bateria.   

UPS quando há luz
UPS quando há falta de luz
Modos de operação do UPS: Com e sem energia da rede, respectivamente. Fonte: UPS Soluciones Integrales SAS.

Quando há energia elétrica da rede, a bateria é carregada com um retificador, conversor de corrente alternada (AC) em contínua (DC). Um inversor faz a conversão inversa, DC em AC.

nobreak-diagram
Charger=carregador, inverter=inversor, filter=filtro e load=carga. Fonte: hardware.com.

Já escrevi um post sobre o funcionamento do inversor. Acesse no link abaixo.

Como funciona o inversor?Clique aqui

O filtro serve para proteger a carga contra flutuações da rede (variações abruptas de tensão e/ou frequência) e ruídos. O UPS deve ter um interruptor de transferência ou bypass para usar a bateria apenas quando for necessário.

Standby_UPS_Diagram
Fonte: Wikimedia.

Existem nobreaks de vários tamanhos e podem alimentar uma grande variedade de equipamentos, não somente computadores.

OptidaCCTVUPSBatteries-1920w
Fonte: Optida.

A potência de um nobreak é medida em VA, o valor da potência aparente. O tempo que pode fornecer energia depende da potência do UPS e do consumo dos aparelhos.

Diferença entre UPS e estabilizador

Embora alguns sejam parecidos com estabilizadores para PCs de mesa, não são a mesma coisa. A principal diferença é que o nobreak tem bateria. Como o nome diz, o estabilizador torna a tensão da tomada estável para proteger componentes eletrônicos sensíveis do PC e seus periféricos. 

Topologias de UPS

Standby

É o tipo mais simples e barato. Quando a energia da rede cai até um determinado nível, o sistema de alimentação pela bateria é usado para evitar o desligamento brusco do aparelho. 

Este tipo é recomendado para máquinas residenciais ou de escritório, como PCs. Não é indicado para equipamentos hospitalares e mais sensíveis. Nem todos desta topologia possuem uma proteção contra flutuações da rede.

Linha-Interativa

Esta topologia possui um regulador automático de tensão (AVR), controla as variações de tensão da rede. Sem o AVR, teria que usar a bateria sem necessidade.

UPS de linha interativa
Não aparece nesta imagem, mas o AVR fica na saída. Fonte: Energia extra.

Enquanto há energia da rede, a bateria é carregada. E é usada quando falta luz, acionando o inversor de forma reversa. Como o inversor/retificador é sempre ligado, o tempo de resposta é menor do que o standby. É usado em servidores de pequenas empresas, sistemas de controle industriais, equipamentos de rede, home theater e outras aplicações mais exigentes, porém mais baratas.

Dupla conversão ou online

As duas topologias mostradas anteriormente são offline. Na dupla conversão, o sinal da rede sempre é retificado e depois convertido para tensão alternada por um inversor. Portanto, não há intervalo de mudança para modo bateria.

UPS de dupla conversão
Fonte: bztech.

Produz a melhor forma de onda na saída, independente das condições da rede. Porém, são mais caros e a bateria dura menos. Alimenta equipamentos sensíveis que precisam de energia de alta qualidade, como por exemplo, máquinas hospitalares.

Conversão delta

É mais eficiente que de dupla conversão. Tem um transformador delta que fornece potência adicional para a carga. 

Formas de onda

Os nobreaks podem fornecer três formas de onda na saída.

tipos-onda-nobreak-senoidal-quadrada
Fonte: bztech.

Os mais simples e baratos transmitem onda quadrada. Os melhores e mais caros geram onda senoidal. Enquanto o semissenoidal é para aplicações intermediárias.  

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About Pedro Ney Stroski

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