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Fonte de Alimentação Ininterrupta, UPS

2 de março de 2023 0 Comentários Leitura: 13 min

Fontes de alimentação ininterruptas são usadas em muitas áreas, como centros de computação críticos, data centers e similares para garantir que a energia seja mantida mesmo durante uma curta interrupção de energia.

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Nosso Tutorial de Circuitos de Fonte de Alimentação Inclui:

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Uma fonte de alimentação ininterrupta, UPS, às vezes também chamada de fonte de alimentação ininterrupta, é uma forma de fonte de alimentação que utiliza a fonte de alimentação principal, como a fonte de linha, mas também é capaz de manter a energia do equipamento sendo alimentado quando a fonte principal falha ou é interrompido.

A principal característica de uma fonte de alimentação ininterrupta, UPS é que ela fornece proteção instantânea ou quase instantânea contra interrupções de energia.

Fontes de alimentação ininterruptas são usadas em aplicações onde a manutenção da energia é de suma importância. Normalmente, os sistemas UPS são usados para data centers, sistemas de computador e para algumas aplicações médicas onde a continuidade de energia é crucial.

Para muitas empresas, um corte de energia, mesmo que muito curto, pode ser catastrófico. Servidores e arquivos podem se tornar inacessíveis, exigindo a reinicialização. Um cenário pior pode ser que os dados sejam corrompidos por um desligamento repentino e desordenado.

O uso de um sistema UPS pode evitar desastres se a energia falhar por um curto período de tempo. O UPS alterna perfeitamente para alguma forma de energia da bateria para continuar a alimentar todos os dispositivos até que a energia principal seja restaurada ou, possivelmente, um gerador de backup possa ser ativado ou os dispositivos possam entrar em curto adequadamente.

Sumário

PROBLEMAS COM SISTEMAS DE ALIMENTAÇÃO DE LINHA

Antes de olhar para o que é um sistema UPS e como o backup UPS pode ajudar, primeiro é necessário entender os problemas para que seja possível ver o que pode ser feito.

A potência obtida da rede ou dos sistemas de alimentação de linha não é totalmente perfeita. Surgem problemas que podem causar problemas com sistemas eletrônicos. As várias questões variam de acordo com o país, locais, etc.

Os principais problemas de energia que podem ocorrer são:

Surto: Um pico é um breve pico na tensão de entrada na linha de energia. Geralmente é causado por um raio atingindo uma linha na rede. Também pode surgir quando grandes cargas indutivas são comutadas e um EMF de retorno se propaga ao longo da linha. Os surtos podem danificar e destruir os componentes eletrônicos, pois podem entrar no dispositivo eletrônico e causar danos aos componentes eletrônicos que não foram projetados para suportar os picos de alta tensão.
Apagão: Um apagão é um termo usado para descrever uma queda de energia. Pode durar de alguns segundos para cima. Eles podem ser causados por falhas no sistema de energia, como resultado do uso geral, ou como resultado de condições climáticas severas: vendaval, neve, inundações, etc.
Brownout: Um brownout é outra forma de redução de serviço. É uma queda na tensão que está sendo fornecida. Estes podem ocorrer intencionalmente ou não. Embora as empresas de energia em muitos países tenham limites rígidos para a tensão que precisam manter, isso não ocorre em todas as áreas do globo e as empresas de energia podem reduzir a tensão por um curto ou longo período para reduzir os recursos sobrecarregados e evitar um apagão completo.
Subtensão: Uma condição de subtensão ou ‘sag’ de tensão pode ser descrita como um curto blecaute. É uma redução de curta duração na tensão.
Sobretensão: Uma condição de sobretensão existe quando a tensão fornecida pela linha de energia é maior do que deveria ser por um período prolongado, ou seja, não é um pico ou um surto. Normalmente, o aumento de tensão não é alto o suficiente para ser definido como um surto ou pico.
Ruído da linha de energia: O ruído da linha de energia também é conhecido como ruído de frequência e pode interromper ou degradar o desempenho de um circuito injetando sinais indesejados no sistema.
Variação de Frequência: É possível em alguns sistemas de energia que a frequência varie. Normalmente, os sistemas de energia nacionais são cronometrados com precisão para que as diferentes fontes de geração de energia funcionem em sincronia. No entanto, podem ocorrer variações de frequência em um fornecimento gerado localmente, por exemplo, um gerador a diesel local, etc.
Distorção Harmônica: Normalmente é esperado que a forma de onda da linha de alimentação seja uma onda senoidal. Às vezes, pode ter um alto conteúdo harmônico, e isso pode atrapalhar a maneira como as fontes de alimentação internas do equipamento, como fontes de alimentação comutadas, etc., operam, causando problemas com o equipamento que está sendo usado.

Esses diferentes problemas com sistemas de energia podem dar origem a problemas em equipamentos eletrônicos quando alimentados por uma linha de rede.

Computadores, servidores e outros equipamentos relacionados a TI podem ser particularmente suscetíveis a problemas com a linha de energia e muitas vezes é necessário protegê-los, caso contrário podem ocorrer interrupções dispendiosas no serviço ou danos. Isso faz com que os sistemas de backup UPS valham a pena considerar.

NOÇÕES BÁSICAS DE FONTE DE ALIMENTAÇÃO ININTERRUPTA

O objetivo de uma fonte de alimentação ininterrupta UPS é fornecer energia CA a partir da linha normal ou da conexão principal quando estiver disponível, mas no caso de falhas de energia, a fonte de alimentação ininterrupta usará alternativas de backup, geralmente na forma de baterias . Usando técnicas como inversores, eles fornecerão uma alimentação CA simulada para manter a energia do equipamento.

Existem vários tipos diferentes de fonte de alimentação ininterrupta, e é necessário escolher o tipo correto para a aplicação específica em mente.

Uma fonte de alimentação ininterrupta UPS difere de uma fonte de alimentação auxiliar, pois a UPS fornece proteção instantânea ou virtualmente instantânea contra interrupções de energia. Uma fonte de alimentação auxiliar pode precisar de algum tempo para substituir a alimentação.

Muitas vezes, um UPS fornecerá a energia de substituição das baterias. Eles terão apenas um tempo de execução limitado – geralmente entre 5 e 20 minutos, mas isso deve ser suficiente para permitir um desligamento ordenado do sistema para evitar perda de dados ou para permitir que uma fonte de alimentação auxiliar seja iniciada. É possível estender a capacidade de energia em muitos casos para fornecer proteção por períodos mais longos. Isso normalmente é alcançado usando baterias maiores ou adotando outras estratégias que serão capazes de fornecer energia por períodos mais longos.

Fontes de alimentação ininterruptas, as UPS variam em suas classificações de energia de pequenos sistemas que podem proteger um único computador a muito maiores usados para proteger data centers completos, etc.

TECNOLOGIAS DE FONTE DE ALIMENTAÇÃO ININTERRUPTA

Existem várias tecnologias diferentes de fonte de alimentação ininterrupta que estão disponíveis e podem ser usadas.

Diferentes tipos dessas fontes de alimentação são usados em diferentes aplicações, algumas para aplicações de maior potência e outras para aplicações de menor potência. A abordagem adotada depende dos requisitos.

Tecnologia UPS de linha interativa: Esta forma de UPS, tecnologia de fonte de alimentação ininterrupta, destina-se ao suporte de custo de médio porte. Baseia-se na tecnologia do UPS Standby, adicionando um transformador de tensão variável multi-tap para fornecer proteção contra situações sustentadas de baixa ou sobretensão.Esta forma de tecnologia de fonte de alimentação ininterrupta usa o autotransformador com derivações selecionáveis para compensar quaisquer flutuações de tensão de longo prazo. Ao alterar a derivação do transformador, a tensão de saída correta pode ser mantida. Ao fazer esta bateria, a energia da bateria é conservada, pois o UPS é capaz de operar a partir da rede elétrica ou da fonte de alimentação de linha, mesmo quando a energia de entrada não está totalmente em conformidade com as tensões normais especificadas.Esta forma de tecnologia UPS é particularmente valiosa em áreas onde a linha ou alimentação principal não é particularmente confiável e pode apresentar flutuações consideráveis e interrupções ocasionais. Ele fornece proteção contra todas as situações, embora para falhas prolongadas, uma fonte de alimentação auxiliar pode ser necessária para ser incorporada, pois é improvável que a energia da bateria seja capaz de suportar longos períodos sem energia da rede.
Tecnologia UPS on-line ou de dupla conversão: Esta forma de tecnologia de fonte de alimentação ininterrupta oferece um maior nível de proteção. Inicialmente este tipo de tecnologia de fornecimento de energia ininterrupta era normalmente utilizado para grandes instalações, porém os custos e melhorias tecnológicas permitiram que fossem viáveis para instalações menores.O sistema UPS On-Line ou de dupla conversão usa os mesmos blocos de construção que as outras formas de tecnologia de fonte de alimentação ininterrupta. No entanto, a grande diferença com um UPS online é que as baterias estão em circuito o tempo todo, e isso significa que não são necessários interruptores de energia e os problemas com quedas durante a comutação são removidos.Em essência, a linha de entrada ou energia da rede é transformada e retificada e aplicada às baterias. A energia para o equipamento de carga é então retirada das baterias / retificadas e através de um inversor que traz a tensão de volta para a tensão de entrada da linha necessária. Esta forma de UPS ganha o nome de dupla conversão, porque a energia é convertida de CA para CC para carregar as baterias com flutuação e também alimentar um inversor de CC para CA.Desta forma, pode-se ver que as baterias estão sempre em circuito e isso significa que não são necessários interruptores. Quando ocorre perda de energia, o retificador de entrada não recebe alimentação e, como resultado, a energia é retirada das baterias. Uma vez restabelecida a alimentação da linha, o retificador alimentará o equipamento e também recarregará as baterias.

Essas diferentes tecnologias de fornecimento de energia ininterrupta representam as principais que são usadas. Outras tecnologias UPS existem e são usadas, mas não tão amplamente quanto as descritas.

COMPRANDO UMA FONTE DE ALIMENTAÇÃO ININTERRUPTA, UPS

Um bom UPS, fonte de alimentação ininterrupta é uma compra essencial para muitas empresas que dependem de PCs, servidores e outros dispositivos eletrônicos que precisam ser alimentados 24 horas por dia, sete dias por semana.

No entanto, a ideia de comprar uma fonte de alimentação ininterrupta pode parecer uma atividade muito cara.

Surpreendentemente, os pequenos sistemas UPS para uso doméstico e em pequenas empresas são muito mais baratos do que muitos podem considerar.

Ao considerar comprar um sistema UPS, vale a pena parar para considerar o que é necessário e qual sistema UPS atende melhor às necessidades pelo custo determinado

Tipo de backup de UPS necessário: É importante selecionar o tipo correto de sistema UPS para a aplicação específica e os problemas esperados. Os diferentes tipos de sistema UPS oferecem diferentes níveis de proteção. Vale a pena analisar o que é necessário e, portanto, poder selecionar o tipo necessário de sistema de backup dos EUA.PROBLEMA NA LINHA DE ENERGIAUPS EM ESPERAUPS INTERATIVO DE LINHAUPS DE DUPLA CONVERSÃODistorção harmônica✘✘✔Variação de frequência✘✘✔Ruído da linha de energia✘✘✔Sobretensão✘✔✔Sob tensão✘✔✔Apagão✔✔✔Queda de energia✔✔✔Surto✔✔✔
Capacidade de alimentação do UPS: É necessário selecionar um sistema UPS que forneça a energia necessária para alimentar os dispositivos eletrônicos que precisam ser protegidos e alimentados no caso de uma falha de energia na linha. É necessário somar o consumo de energia de todos os dispositivos. Como um guia aproximado, um PC consome cerca de 120 watts, um monitor cerca de 50 watts, uma unidade externa cerca de 20 watts e um roteador sem fio cerca de 10 watts. Para sistemas comerciais, um servidor pode consumir cerca de 1kW, embora alguns consumam muito menos, um switch em uma sala de servidores pode consumir até 250 watts e dispositivos de armazenamento até 500 watts.É necessário somar todos os requisitos de energia e, em seguida, adicionar uma margem no topo. Às vezes, pode haver problemas com as classificações VA – elas levam em consideração a fase da corrente e da tensão. Se este for o caso, adicione uma margem para isso.
Tempo de funcionamento necessário: Além da capacidade de alimentação, é necessário considerar o período de tempo que o sistema UPS precisará manter a alimentação da rede. O tempo de execução é uma questão fundamental. Pode ser que seja necessário manter a rede ligada por tempo suficiente para desligar o computador ou outro sistema de forma ordenada. Pode ser que o tempo seja necessário para ligar um gerador. É necessário decidir sobre o tempo necessário. Quanto maior o tempo, maior a bateria necessária para fornecer energia e maior o custo.
Considerações mecânicas: Também é aconselhável considerar as considerações mecânicas para o sistema de backup do UPS. Os sistemas de fornecimento de energia ininterrupta podem ser grandes se forem fornecer grandes quantidades de energia por um longo tempo e podem precisar de acomodações especiais.
Aspectos ambientais: Vale a pena pensar nos aspectos ambientais. Se eles forem grandes e precisarem de ventiladores, provavelmente não serão desejados em um ambiente de escritório, pois o ruído pode ser irritante. Eles também podem precisar ser mantidos dentro de uma determinada faixa de temperatura para uma operação ideal. Esses fatores precisam ser colocados no processo de tomada de decisão.

Fontes de alimentação ininterruptas são usadas em muitas áreas onde um fornecimento contínuo é essencial. A tecnologia de fornecimento de energia ininterrupta avançou nos últimos anos à medida que a necessidade de fontes de energia confiáveis aumentou. Uma ampla gama de aplicações requer sistemas UPS, mas alguns dos principais usuários são centros de dados e computadores, bem como telecomunicações celulares ou centros de telecomunicações terrestres, onde a continuidade do serviço é essencial.

Em muitos aspectos, os sistemas de fornecimento de energia ininterrupta passam despercebidos, pois operam em segundo plano, fornecendo backup quando necessário e permitindo que os sistemas gerais que eles alimentam funcionem de forma confiável.

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