31 maio O que é um UPS?

UPS é a sigla do inglês para Uninterruptible Power Suply, que no Brasil é conhecido como Nobreak. Um UPS é um equipamento elétrico que fornece energia de emergência para uma carga quando a fonte de energia principal de entrada falha. O UPS difere de um estabilizador ou de um gerador, pois fornece proteção instantânea contra interrupções de energia da rede, fornecendo energia armazenada nas baterias, supercapacitores ou Fly Wheel (Volantes). O tempo de autonomia da maioria dos UPS é relativamente pequeno (apenas alguns minutos), mas suficiente para que se possa iniciar uma fonte de energia reserva como um gerador, ou desligar adequadamente o equipamento protegido.

Um UPS é usado normalmente para proteger equipamentos, como computadores, data centers, equipamentos de telecomunicações e outros equipamentos elétricos, cuja interrupção no fornecimento de energia tem alta criticidade.

Os equipamentos UPS podem variar em tamanho, desde unidades projetadas a proteger um único computador sem monitor de vídeo (cerca de 200VA) até grandes unidades alimentando datacenters e prédios inteiros.

O maior UPS do mundo, um BESS (Battery Electric Storage System) de 46MW, em Fairbanks, Alaska, nos Estados Unidos, alimenta toda a cidade, além de comunidades rurais próximas durante interrupções de energia.

Principais problemas de energia na rede

A principal função de qualquer UPS é fornecer energia por curtos períodos quando a fonte de alimentação principal (rede) falhar. No entanto, a maioria dos UPS também é capaz, dependendo do grau, de corrigir falhas comuns da rede elétrica, tais como:

• Picos de tensão;
• Micro interrupções:
• Oscilações de frequência;
• Queda de tensão de entrada;
• Oscilação de tensão;
• Ruído na rede;
• Instabilidade de frequência da rede;
• Distorção harmônica.

Tecnologias

As três categorias gerais de UPS são: standby (offline), linha-interativa e on-line.

Em um UPS standby (off-line), a carga é alimentada diretamente pela energia de entrada e o circuito de energia de backup atua apenas quando a energia da rede elétrica falha.

No UPS linha-interativa, também conhecido como shortbreak, o inversor só é ativado em casos de falta de energia da rede. Em operação normal (com a rede operando), a energia da entrada do UPS é redirecionada (by-pass) à saída do UPS.

Um UPS on-line usa o método de “dupla conversão”. A primeira conversão, de corrente alternada para corrente contínua, é feita através do retificador que carrega as baterias e alimenta o inversor. O inversor faz a segunda conversão, de corrente contínua para corrente alternada, para alimentar o equipamento protegido.

A maioria dos UPS abaixo de um kilo volt-ampere (1 kVA) é do tipo linha-interativa ou standby, que normalmente são mais acessíveis.

Offline (standby)

O UPS offline (standby) oferece recursos mais básicos, fornecendo proteção contra surtos e energia de backup com bateria. O equipamento protegido é normalmente conectado diretamente à energia da rede elétrica. Quando a tensão de entrada cai abaixo ou sobe acima de um nível predeterminado, o UPS liga seu circuito interno de inversor CC-CA, que é alimentado por uma ou mais bateria(s). O UPS, então, comuta mecanicamente o equipamento conectado à saída do inversor CC-CA. O tempo de comutação pode ser de até 25 milissegundos, dependendo do tempo que o UPS leva para detectar a queda de tensão da rede elétrica. O UPS será projetado para alimentar determinados equipamentos, como um computador pessoal, sem qualquer afundamento ou quedas de tensão indesejáveis a esse dispositivo.

Linha-interativa

O UPS linha-interativa é similar em operação a um UPS standby, mas com a adição de um autotransformador multi-tap com tensão variável. Este é um tipo especial de transformador que pode adicionar ou subtrair espiras da bobina, aumentando ou diminuindo o campo magnético e a tensão de saída do transformador.

Este tipo de UPS é capaz de tolerar contínuos eventos de sobretensão e subtensões sem consumir a energia da bateria, selecionando e compensando automaticamente diferentes tomadas de energia no autotransformador.

On-line (Dupla conversão)

Em um UPS on-line, as baterias são sempre conectadas ao inversor, para que não sejam necessárias chaves de transferência de energia. Quando ocorre perda de energia, o retificador simplesmente sai do circuito e as baterias mantêm a energia estável e inalterada. Quando a energia é restaurada, o retificador retoma a maior parte da carga e começa a carregar as baterias, embora a corrente de carga possa ser limitada para impedir que o retificador superaqueça as baterias e cause perda de eletrólito. A principal vantagem de um UPS on-line é a capacidade de fornecer um “firewall elétrico” entre a energia da rede elétrica de entrada e equipamentos eletrônicos sensíveis.

O UPS on-line é ideal para ambientes em que o isolamento elétrico é necessário ou para equipamentos muito sensíveis a flutuações de energia. O UPS on-line pode ser necessário quando a energia fornecida pela concessionária possuir muito “ruído”, quando quedas de energia e outras anomalias são frequentes, quando é necessária a proteção de cargas sensíveis de equipamentos de TI ou quando a operação de um gerador de backup de longa duração é necessária.

A tecnologia básica do UPS on-line é a mesma de um UPS linha-interativa. No entanto, o primeiro normalmente custa muito mais caro por ter um carregador / retificador de baterias CA-CC muito maior e retificador e inversor projetados para funcionar continuamente com sistemas de resfriamento aprimorados. É chamado de UPS de dupla conversão pelo fato de o retificador acionar o inversor diretamente, mesmo quando alimentado por corrente CA normal.

O UPS on-line normalmente possui uma chave de transferência estática (STS) para aumentar a confiabilidade.

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