NBR 15014 Conversor a semicondutor

NBR 15014
Conversor a semicondutor - Sistema
de alimentação de potência
ininterrupta, com saída em corrente
alternada (nobreak) - Terminologia
DEZ 2003
Origem: Projeto 03:022.02-005:2003
ABNT/CB-03 - Comitê Brasileiro de Eletricidade
CE-03:022.02 - Comissão de Estudo de Fontes Estabilizadas de Alimentação
NBR 15014 - Uninterruptible power systems - Terminology
Descriptor: Nobreak
Esta Norma cancela e substitui a NBR 11875:1991
Válida a partir de 30.01.2004
© ABNT 2003
Todos os direitos reservados
Palavras-chave: Conversor. Potência ininterrupta
5 páginas
Sumário
Prefácio
1 Objetivo
2 Definições
Prefácio
A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo
conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial
(ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas
fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre
os associados da ABNT e demais interessados.
1 Objetivo
Esta Norma define os termos e definições para sistemas de alimentação de potência ininterrupta (nobreaks) on-line,
interativo e stand-by, que utilizam bateria como fonte de energia armazenada.
NOTA - Para os efeitos desta Norma, foi adotada a legenda c.c. para designar corrente contínua e c.a. para corrente alternada.
2 Definições
Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as seguintes definições:
2.1 Geral
2.1.1 bypass: Caminho alternativo ao caminho normal de operação do nobreak.
2.1.2 carga: Todo e qualquer equipamento ligado à saída do nobreak.
2.1.3 carregador: Dispositivo responsável pelo suprimento de energia para as baterias.
2.1.4 chave de transferência: Consiste em uma ou mais chaves utilizadas para transferir a potência de uma fonte de
energia a uma outra fonte.
2.1.5 continuidade de alimentação à carga: Disponibilidade de alimentação à carga com uma tensão e uma freqüência
dentro dos limites especificados.
2.1.6 corrente nominal de entrada ou saída: Corrente de entrada ou saída do equipamento, como especificado pelo
fabricante.
2
NBR 15014:2003
2.1.7 estabilizador: Sistema de potência que não tem fonte própria de energia e tem como função manter regulada e
estabilizada a tensão alternada de saída para uma determinada variação de tensão de entrada.
Exemplos de denominações que podem ser utilizadas: estabilizador, condicionador e regulador.
2.1.8 faixa de freqüência nominal de entrada: Faixa de freqüência nominal de entrada, como especificado pelo
fabricante, expressa pelos seus limites superiores e inferiores.
2.1.9 faixa de freqüência nominal de saída: Faixa de freqüência nominal de saída, como especificado pelo fabricante,
expressa pelos seus limites superiores e inferiores.
2.1.10 faixa da tensão de entrada: Faixa da tensão da alimentação primária, como especificado pelo fabricante, expressa
por seus limites inferiores e superiores, excluindo tolerâncias operando no modo rede.
2.1.11 faixa de tensão de saída: Faixa de tensão de saída, como especificado pelo fabricante, expressa em porcentagem
em relação à tensão nominal de saída, excluindo tolerâncias.
2.1.12 freqüência nominal de entrada: Freqüência nominal de entrada, como especificado pelo fabricante.
2.1.13 freqüência nominal de saída: Freqüência nominal de saída, como especificado pelo fabricante.
2.1.14 inversor: Sistema de potência responsável pela conversão de energia c.c para c.a.
2.1.15 modo bateria: Modo de operação onde o nobreak utiliza a energia armazenada das baterias para manter o
fornecimento de energia na sua saída.
2.1.16 modo rede: Modo de operação onde o nobreak utiliza a energia da rede c.a. de entrada para manter o fornecimento
de energia na sua saída.
2.1.17 retificador: Sistema de potência responsável pela conversão de energia c.a. para c.c.
2.1.18 sistema de alimentação de potência ininterrupta (nobreak): Combinação de conversores, chaves e
armazenamento de energia por baterias, constituindo um sistema de alimentação de potência capaz de assegurar a
continuidade da alimentação à carga, em caso de falha da alimentação de entrada.
2.1.19 tempo de autonomia: Tempo mínimo durante o qual o nobreak, partindo com as baterias carregadas, assegura
continuidade de alimentação de energia à carga, quando a fonte de alimentação em c.a. falha.
2.1.20 tempo de recarga: Tempo máximo requerido pelo nobreak para as baterias estarem a 90% de sua capacidade
nominal.
2.1.21 tempo de transferência: Intervalo de tempo entre a comutação do modo rede para o modo bateria e vice-versa.
2.1.22 tensão estabilizada: Tensão mantida dentro de uma faixa definida.
2.1.23 tensão nominal de entrada: Tensão de alimentação primária, como especificado pelo fabricante.
2.1.24 tensão nominal de saída: Valor declarado pelo fabricante de tensão de saída.
2.1.25 transformador ferrorressonante: Dispositivo eletromagnético passivo que mantém a tensão de saída dentro da
faixa definida.
2.1.26 unidade funcional do nobreak: Unidade funcional como, por exemplo um retificador, um inversor ou uma chave
para o nobreak.
2.2 Topologia
2.2.1 on line: No modo rede, a tensão e freqüência de saída são independentes da tensão e freqüência da rede c.a. de
entrada; o inversor é responsável por 100% da potência fornecida à carga por 100% do tempo de operação. O tempo de
transferência é igual a zero.
2.2.1.1 Exemplo de topologia empregada em dupla conversão
No modo rede, a carga é continuamente alimentada pelo conjunto retificador/inversor operando em sistema de dupla
conversão, isto é, conversão c.a. para c.c e c.c. para c.a. A tensão e freqüência de saída são independentes da tensão e
freqüência de entrada. Quando as características da rede c.a. estiverem fora das faixas operacionais preestabelecidas do
nobreak, este entra no modo bateria onde o conjunto bateria/inversor continua a alimentar a carga, pelo tempo de duração
da energia armazenada na bateria ou até o retorno da rede c.a. à sua faixa especificada, o que ocorrer primeiro
(ver figura 1).
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NBR 15014:2003
Figura 1 - Exemplo de topologia de nobreak dupla conversão
2.2.2 interativo No modo rede, a tensão de saída que permanece estabilizada independe da tensão da rede c.a. de
entrada e a freqüência de saída depende da freqüência da rede c.a. de entrada. Esta topologia pode apresentar tempo de
transferência.
2.2.2.1 Exemplos de topologias empregadas
2.2.2.1.1 Interativo convencional
No modo rede, a carga é alimentada com tensão estabilizada da rede elétrica c.a. A freqüência de saída é dependente da
freqüência da rede c.a. de entrada. Quando as características da rede c.a. estiverem fora das faixas operacionais
preestabelecidas do nobreak, o conjunto inversor/bateria mantém a alimentação da carga no modo bateria e uma chave
desliga a entrada da rede c.a., evitando retroalimentação a partir do inversor. O nobreak trabalha em modo bateria pelo
tempo de duração permitido pela energia disponível na bateria ou até o retorno da rede c.a. à sua faixa especificada, o que
ocorrer primeiro (ver figura 2).
Figura 2 - Exemplo de topologia de nobreak interativo convencional
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NBR 15014:2003
2.2.2.1.2 Interativo ferrorressonante
No modo rede, a carga é alimentada com energia da rede c.a. de entrada, através de um transformador do tipo
ferrorressonante. Neste modo de operação, a tensão de saída é estabilizada pelo transformador ferrorressonante e a
freqüência de saída é dependente da freqüência da rede c.a. de entrada.
Quando as características da rede c.a. estiverem fora das faixas operacionais preestabelecidas do nobreak, o conjunto
inversor/bateria mantém a alimentação da carga no modo bateria e uma chave desliga a entrada da rede c.a., evitando
retroalimentação a partir do inversor.
O nobreak trabalha em modo de energia armazenada pelo tempo de duração permitido pela energia disponível na bateria
ou até o retorno da rede c.a. à sua faixa especificada, o que ocorrer primeiro (ver figura 3).
Figura 3 - Exemplo de topologia de nobreak interativo ferrorressonante
2.2.2.1.3 Interativo de simples conversão
Na topologia de simples conversão um único conversor substitui o inversor, retificador e o carregador. No modo rede, a
tensão de saída é estabilizada pelo conversor e a freqüência de saída depende da freqüência da rede c.a. de entrada.
Quando as características da rede c.a. estiverem fora das faixas operacionais preestabelecidas do nobreak, o conjunto
conversor/bateria mantém a alimentação da carga no modo bateria e uma chave desliga a entrada da rede c.a., evitando
retroalimentação a partir do conversor.
O nobreak trabalha em modo de energia armazenada pelo tempo de duração permitido pela energia disponível na bateria
ou até o retorno da rede c.a. à sua faixa especificada, o que ocorrer primeiro (ver figura 4).
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NBR 15014:2003
Conversor
Figura 4 - Exemplo de topologia de nobreak interativo de simples conversão
2.2.3 stand-by: No modo rede, a tensão e a freqüência de saída dependem da tensão e freqüência da rede c.a. de entrada.
Esta topologia apresenta tempo de transferência.
2.2.3.1 Exemplo de topologia empregada de nobreak stand-by
No modo rede, a carga é alimentada com energia da rede c.a. de entrada (com ou sem a utilização de transformador de
tensão). A tensão e a freqüência de saída são dependentes da tensão e da freqüência da rede c.a. de entrada. Quando as
características da rede c.a. estiverem fora das faixas operacionais preestabelecidas do nobreak, o conjunto inversor/bateria
mantém a alimentação da carga no modo bateria e uma chave desliga a entrada da rede c.a., evitando retroalimentação a
partir do inversor. O nobreak trabalha em modo de energia armazenada pelo tempo de duração permitido pela energia
disponível na bateria ou até o retorno da rede c.a. à sua faixa especificada, o que ocorrer primeiro (ver figura 5).
Figura 5 - Exemplo de topologia de nobreak stand-by
________________
CHAVE ESTÁTICA
01 INTRODUÇÃO
O propósito de uma Chave Estática de Transferência em corrente Alternada (AC) é manter a
carga crítica alimentada a partir de duas redes de alimentação, selecionando uma das redes como
“prioritária” e transferindo a alimentação da carga crítica para a outra rede em caso falha ou
variações de tensão da rede prioritária sem interrupção.
É formada totalmente por componentes estáticos (thiristores em blocos de potencia), não se
utilizando de chaves eletromagnéticas para complemento da transferência (daí o seu nome
“Chave Estática”), duas placas de controle, sendo uma principal e uma auxiliar, e uma placa de
gatilhamento. Disjuntores nas entradas para proteção de sobrecarga ou curto-circuito, e filtro RFI
(Interferências por Freqüências de Radio). Abrigada em gabinete de chapa de aço tratada e
pintada com tinta epóxi para dar maior proteção e durabilidade ao conjunto. Este gabinete pode
ser do tipo auto-portante (com ou sem rodízios) ou em quadro de sobrepor em parede.
02 FUNCIONAMENTO
O sistema de controle monitora constantemente as duas redes de entrada e saída nos parâmetros
de tensão, fase, freqüência e sincronismo para decidir qual é a rede que alimentará a carga com
segurança.
.
Caso algum destes parâmetros saia fora dos limites pré-ajustados o controle impedirá que esta
rede, inadequada, alimente a carga crítica.
A chave estática trifásica também pode funcionar sendo alimentada por apenas uma das redes,
pois a fonte do sistema de controle e gatilhamento são duais, ou seja, é alimentada pelas duas
redes
Neste caso de alimentação por apenas uma rede, ela será transferida para alimentar a carga se
estiver dentro dos parâmetros especificados, não importa o modo de operação selecionado. O
sistema continuará monitorando esta rede e em caso de falha ou variação acima do permitido a
chave estática desconectará a carga.
03 OPÇÕES DE FUNCIONAMENTO
Temos duas opções selecionáveis de funcionamento: “AUTOMÁTICO” e “MANUAL”, sendo:
Automático: A chave estática seleciona a rede mais adequada para carga respeitando a
“prioridade selecionada”. Caso a tensão ou a freqüência da rede selecionada saia fora dos limites
pré-ajustados ou ocorra uma falta de fase a chave estática transfere a alimentação da carga para
outra rede sem interrupção. Quando a rede prioritária restabelecer sua normalidade de tensão e
freqüência a chave estática re-transfere a carga para a rede prioritária também sem interrupção.
Manual: A seleção de qual rede alimentará a carga é feita manualmente pelo usuário através do
botão de transferência. O Botão de Transferência executa a transferência e/ou desbloqueio da
chave estática quando estiver nessa condição. Estas chaves de seleção e transferência se
encontram no painel interno para maior segurança contra operação por pessoas não autorizadas.
04 SELEÇÃO DE PRIORIDADE
Seleção de Prioridade: seleciona uma das entradas como rede preferencial para alimentar as
cargas.
Prioridade Rede “1”: A chave estática seleciona a “Rede 1” para alimentar a carga. Caso a
tensão ou a freqüência da “Rede 1” saia fora dos limites pré-ajustados ou ocorra uma falta de fase
a chave estática transfere a alimentação da carga para a “Rede 2” sem interrupção. Quando a
“Rede 1” (prioritária) restabelecer sua normalidade de tensão e freqüência a chave estática retransfere a carga para ela também sem interrupção.
Prioridade Rede “2”: A chave estática seleciona a “Rede 2” para alimentar a carga. Caso a
tensão ou a freqüência da “Rede 2” saia fora dos limites pré-ajustados ou ocorra uma falta de fase
a chave estática transfere a alimentação da carga para a “Rede 1” sem interrupção. Quando a
“Rede 2” (prioritária) restabelecer sua normalidade de tensão e freqüência a chave estática retransfere a carga para ela também sem interrupção.
Selection
Série Premium
T E C N O L O G I A O N L I N E C O M B Y PA S S
ESTÁTICO DE MANUTENÇÃO *
Bypass Estático de Manutenção*
Permite a transferência e o retorno da carga do No-Break
para um circuito alternativo de fornecimento de energia
para atividades de manutenção. Em quaisquer situações
o fornecimento de energia é contínuo, sem
interrupções.
Rede Presente
Falha de Rede
I N T E R FAC E S D E
G E R E N C I A M E N TO
R E M OTO
Saída
Rede Elétrica
de Entrada
Retificador
Converte a energia da
rede elétrica da
concessionária ou do
grupo gerador em
corrente contínua,
corrigindo ou
eliminando distúrbios
da entrada do sistema.
Bypass Estático*
Sistema de proteção
que, em caso de
problemas, transfere
automaticamente a
carga para um
circuito alternativo,
sem interrupção no
fornecimento de
energia.
Inversor
Converte a corrente contínua do
retificador ou das baterias em corrente
alternada de saída, com forma de onda
senoidal pura, livre de distúrbios.
Banco de Baterias
Armazena energia reserva para alimentar o No-Break
durante um período pré-determinado, denominado
como tempo de autonomia do No-Break.
Bypass Estático
São compostas por várias ferramentas.
O software UPSMON permite monitorar
remotamente o No-Break, executa
shutdown automático em múltiplos
servidores e envia alertas por e-mail.
Bypass Estático de
Manutenção
Já o software UPSMAN e RCCMD é
específico para automatização de
shutdown de servidores, podendo
Corrente Alternada de Entrada
Corrente Alternada de Saída
Corrente Contínua
Corrente Alternada Bypass Estático
Corrente Alternada Bypass Estático
de Manutenção
desligar automática e simultaneamente
vários servidores, mesmo com sistemas
operacionais diferentes.
C A R A C T E R Í S T I C A S P R I N C I PA I S
Tecnologia Avançada
DSP (Digital Signal Processor)
Permite funções avançadas e exclusivas em
tempo real.
Possibilidade de Upgrade do Firmware do DSP
Via Internet
Garante a atualização e preservação do
investimento.
Memória Interna para Registro de 5 Mil Eventos
Permite que sejam rastreados para análise.
Acionamentos Monitorados pelo
Processador DSP
As manobras são registradas e gravadas
no log de eventos.
Medições em True RMS com Precisão de
Multímetros
São ideais para a medição de cargas não lineares.
Ajustes da Tensão de Saída e Setting-Points
pelo Painel
Asseguram elevada precisão e confiabilidade.
Controle Inteligente da Velocidade dos
Coolers
Prolongam a vida útil dos equipamentos
e reduzem os intervalos de manutenção.
Gerenciamento Remoto Real-Time Via Internet
Via TCP/IP e firewalls com proteção de senhas
para acesso remoto.
Bypass Estático* e Bypass Estático de
Manutenção*
Adicionam proteção e elevam a confiabilidade
da carga sensível.
Correção do Fator de Potência de
Entrada 0.99*
Atua como filtro para as cargas não-lineares.
Compatível com Todos os Grupos Geradores
Precisão e total proteção para operação com
grupos geradores.
O software UNMS II possibilita
a supervisão remota de grande
quantidade de equipamentos, através
do Adaptador CS121BL com a
MIB RFC1628 implementada.
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Alarmes
Controlados pelo processador DSP
Tipos de Alarmes:
• Sonoros:
» Falta de Rede: 1 toque a cada 4 s
» Pré-alarme das Baterias: 1 toque por segundo
» Falha Interna do No-Break: alarme contínuo
• Mensagens de Alerta:
» Display de Cristal Líquido
» Software UPSMON, local ou remoto
» Mensagem por e-mail, celular ou pop-up:
- Operação Normal
- Falha de Rede
- Pré-alarme de Baterias
- Bypass Estático Ativo
- Bypass Manual Ativo
- Sobrecarga de Saída
- Falha Interna Nº #
n
n
Saída
Tensão:
• 100 / 110 / 115 / 120 / 127 / 208 / 220 / 230V
Potências Disponíveis:
• 3 / 5 / 7,5 / 10 / 15 / 22 / 30kVA
Regulação Estática: ±1% nominal
Freqüência: 50 ou 60 Hz
Variação de Freqüência: ±0,05% em modo bateria
Configurações:
• Monofásica: F + N + T
• Bifásica: F + F + T
Fator de Potência: 0,7
Forma de Onda: senoidal
Distorção Harmônica THD: inferior a 1%, total
Fator de Crista: 3:1
Capacidade de Sobrecarga: 125% durante 25s
Rendimento: 90%
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
n
Baterias
Tensão de Linha: 192 VDC
Sistema de Recarga: controlado, automático
Tempo de Recarga: 8 a 10 horas para 90% da carga
Tipo: seladas, isentas de manutenção
n
n
n
n
Bypass Estático*
Acionamento: automático controlado pelo DSP
Tempo de Transferência: 0ms (nulo)
Retransferência ao Modo Normal: automática
n
n
n
n
n
n
n
n
Log de Eventos
Registros Armazenados:
• 5 mil registros em memória NVRAM
• Indicação de data, hora e ocorrência
• Medições
• Status de operação e alarmes do painel
• Status chaves internas
Autonomia da NVRAM:
• 5 anos (com No-Break desligado)
n
n
Características de Operação
Ruído Audível: 55 dBA a 60 dBA a 1 metro
MTBF (Mean Time Between Failures): 200 mil horas
MTTR (Mean Time To Repair): 30 minutos
Temperatura Ambiente:
• Baterias: 0ºC a 30ºC
• No-Break: 20ºC a 40ºC
• Recomendada: 20ºC e 25ºC
Umidade Relativa:
• 0% a 95% sem condensação
• Recomendada: 45% a 55%
Altitude: até 1.000m
Tipo de Ambiente Recomendado:
• Interno, instalação abrigada
• Atmosfera: limpa, livre de partículas condutivas,
gases tóxicos, líquidos e inflamáveis.
Grau de Proteção: IP-20
n
Interfaces de Gerenciamento
Mono e multi-usuário, client-server e
multiservidores
Vários servidores em um único No-Break
Ferramentas de Shutdown e Gerenciamento
Protocolos:
• Serial RS232
• Serial RS485*
• SNMP / Telnet / http / TCP/IP*
Softwares de Gerenciamento*
• UPSMON / UPSMAN / Client RCCMD
• Adaptador SNMP CS121BL
• UNMS II
Ambientes e Sistemas Operacionais
• Windows 7 / 2003 / 2007 / Vista
• Linux / Novell / Java
• Unix / IBM AIX / HP-UX / SunOs / Solaris / OSF/1 /
AS-400
• HP-Open View / IBM-Tivoli / CA-Unicenter TNG /
SunConnect / SunNet Manager / Novell NMS /
ManageWise
n
n
n
n
n
n
(Marcas dos respectivos fabricantes)
* Opcional
n
n
n
Bypass Estático de Manutenção*
Permite manutenção do No-Break sem desligar a
carga
Acionamento: manual através de disjuntor
Reposição ao Modo Normal: sem interrupção
n
n
n
Proteções Elétricas
Sub e Sobre Tensão de Entrada e Saída
Sub e Sobre Tensão DC e Bateria
Sobrecarga e Curto-Circuito
Mínima Descarga de Bateria
Sobre Temperatura
n
n
n
n
n
Modelo Potência
kVA
3,0
700 X 280 X 640
140**
5000
5,0
700 X 280 X 640
140**
7500
7,5
700 X 280 X 640
140
10000 10,0
1000 X 280 X 840
220
n
n
15000 15,0
1000 X 280 X 840
240
22000 22,0
1100 X 350 X 940
265
30000 30,0
1100 X 420 X 940
330
AN
DOS L
I
RES
ISO
9001
EA
Av. Eng. Alberto de Zagottis, 760 - 04675-085 - São Paulo - SP
Tel.: (11) 5696-5000 - Fax: (11) 5696-5055
www.cmcomandos.com.br
N
M
2008
CM COMANDOS LINEARES
Sistema de
Sustentabilidade Auditada
Peso (sem
baterias)
kg
3000
CM CO
n
Dimensões Físicas
alt x larg x prof
mm
n
n
Impresso com papel de origem certificada
n
n
C
n
n
Características Físicas e Mecânicas
Dimensões Compactas
Display: LCD - cristal líquido retro-iluminado
Estrutura do Gabinete:
• Rack: metálico, monobloco
• Painel Frontal: em ABS de alta resistência
• Tampas laterais e superior removíveis
• Acabamento: pintura epóxi-pó na cor bege
com tratamento térmico e anti-corrosivo
Movimentação: por rodízios auto-sustentáveis
Rodízios com travas*
Ventilação: forçada, com controle digital de
velocidade pelo DSP
Transformador Isolador: com blindagem
eletrostática
Porta de Comunicação:
• Serial RS232C Isolada Full Duplex -DB9 Fêmea
• Contato Seco DB9 Fêmea
n
Nós incentivamos a reciclagem
n
n
CM.MKT 102.1 REV.4 - As especificações estão sujeitas a alterações sem prévio aviso.
n
Medições
True RMS
Potência de Saída em kVA
Potência de Saída em kW
Fator de Potência de Saída
Tensão de Saída
Corrente de Saída
Freqüência de Saída
Tensão de Bateria
Corrente de Bateria*
Fator de Potência de Entrada*
Tensão de Entrada
Corrente de Entrada*
Freqüência de Entrada
** Baterias inclusas
Entrada
Tensão:
• Monofásica: 220 / 208 / 230 / 380 / 440V
• Trifásica: 220 / 380 / 400 / 440V
Variação Admissível:
• ± 20% da tensão nominal (até 10 kVA)
• ± 15% da tensão nominal (15 kVA e acima)
Freqüência: 50 ou 60 Hz
Variação de Freqüência Admissível: ± 8%
Configuração:
• Monofásica: F + N + T
• Bifásica: F + F + T
• Trifásica: 3F + N + T (15 kVA e acima)
Fator de Potência:
• 0,8
• 0,99*
n