Enviado por v-l-e

nobreaks, baterias e estabilizador de tensao

Propaganda
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
NO-BREAK, ESTABILIZADOR DE TENSÃO E BATERIAS
Orientando:
Vitor Teles Correia
Orientador
Vilson Roiz Gonçalves Rebelo da Silva
CURITIBA
2009
VITOR TELES CORREIA
NO-BREAK, ESTABILIZADOR DE TENSÃO E BATERIAS
Artigo elaborado como parte da
avaliação da Disciplina Elaboração
de
Eletrônica
de
Potência,
ministrada pelo Prof. Vilson Roiz
Gonçalves Rebelo da Silva, do Curso
de Engenharia Elétrica, Setor de
Tecnologia, Universidade Federal do
Paraná.
CURITIBA
2009
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 4
2 NO- BREAKS ............................................................................................................... 4
2.1 Como funciona o no-break ............................................................................ 4
2.2 Tipo de fonte initerrupta.................................................................................. 6
2.3 Observações de uso......................................................................................... 7
2.4 Composição do no-break ............................................................................... 8
2.5 Proteção de energia 3-5-9 .............................................................................. 10
3 ESTABILIZADORES DE TENSÃO ........................................................................ 11
3.1 Como funciona o estabilizador de tensão....................................................... 11
3.2 Para que serve um estabilizador de tensão .................................................... 11
3.3 Qual a diferença entre Estabilizadores e No-breaks ...................................... 12
3.4 Estabilizadores eletrônicas……………...………………………………..… 13
3.4.1 Estabilizador por Taps
...........................................................................
13
3.4.2 Estabilizador eletrônico linear ou por controle do ângulo de fase dos
Tiristores.....................................................................................................
13
4 BATERIAS .................................................................................................................
14
4.1 O que são baterias..........................................................................................
14
4.2 Tipos de baterias............................................................................................
15
5 CONCLUSÃO ...........................................................................................................
16
6 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................
16
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como objetivo mostrar o conceito e as características e as diferenças
dos no-breaks, estabilizadores e baterias.
Sistemas ininterruptos de energia, definidos no Brasil através na NBR 15014 da ABNT
como no-breaks, são sistemas responsáveis pelo fornecimento de energia condicionada para
cargas críticas sem interrupções, mesmo durante uma falta no fornecimento de energia das
concessionárias.
Um estabilizador de energia possui uma função extremamente importante: proteger o
computador contra surtos de energia, evitando assim a queima do equipamento. Um
estabilizador de energia padrão faz a corrente elétrica passar da tomada para vários
dispositivos elétricos e eletrônicos ligados no cabo de força. Se a tensão da tomada apresentar
surtos ou pulsos espúrios - se elevar acima do nível aceitável - o estabilizador de energia
desvia a eletricidade extra para o fio terra da tomada.
Em ciência e tecnologia, uma bateria é um dispositivo que armazena energia química e
a torna disponível na forma de energia elétrica. Baterias consistem de dispositivos
eletroquímicos tais como uma ou mais células galvânicas, células combustíveis ou células de
fluxos.
2. NO-BREAKS
2.1 Como funciona o no-break
O que se espera do sistema de transmissão de energia é uma corrente alternada de 127
volts oscilando a 60 Hertz. Uma fonte de alimentação ininterrupta, também conhecida pelo
acrônimo UPS (sigla em inglês de Uninterruptible Power Supply) é um sistema de
alimentação elétrico que entra em ação, alimentando os dispositivos a ele ligado, quando há
interrupção no fornecimento de energia. O aparelho UPS mais comumente encontrado no
mercado é o No-Break, normalmente empregado em computadores de mesa/trabalho
(desktop/workstation). O computador tolera pequenas diferenças nesta especificação, mas um
desvio muito grande fará a fonte de alimentação de um computador desligar.
Sua alimentação é provida por uma bateria, que fica sendo carregada enquanto a rede
elétrica está funcionando corretamente. Essa bateria possui uma autonomia, que em geral não
é muito grande (nos no-breaks mais comuns, essa autonomia é de algo entre 10 e 15 minutos,
dependendo da quantidade de equipamentos utilizados e do modelo do no-break), por isso é
indicado a utilização em modo de bateria somente quando à falta de energia, assim mantendo
sempre as baterias em carga máxima, para quando for necessário sua utilização.
O no-break geralmente protege o computador de quatro problemas diferentes:
•
surtos de tensão e "spikes" - quando a tensão na linha é maior do que deveria;
•
afundamento de tensão - quando a tensão na linha é menor do que deveria;
•
interrupção no fornecimento - quando a linha cai ou um fusível queima em
algum lugar do sistema ou do prédio;
•
alterações de freqüência - quando a tensão varia a uma freqüência diferente de 60
Hertz.
Figura 1: Diagrama em blocos – esquema de um no-break
Fonte: site www.amplimag.com.br
2.2 Tipos de fonte ininterrupta
Existem dois tipos de no-breaks, o online e o off-line.
O no-break offline usa a energia da tomada para alimentar o computador até que um
problema na rede seja detectado. Neste momento, ele rapidamente liga um inversor de
corrente e passa a alimentar o computador com a bateria interna do no-break. O inversor de
corrente transforma a corrente contínua da bateria em corrente alternada de 127 volts a 60
Hertz. A única diferença é que o inversor fica ligado continuamente e um circuito de
monitoramento que se encarrega de monitorar a tensão e usa a energia do inversor em caso de
queda de tensão. São mais comuns para residências e pequenas empresas porque geralmente
custam a metade do preço do sistema online.
No no-break online, o computador é sempre alimentado pela bateria e ela é recarregada
constantemente. Você pode facilmente construir um no-break online usando um carregador de
bateria grande, uma bateria e um inversor de corrente. O carregador de bateria produz
uma corrente contínua, que o inversor transforma em corrente alternada de 127 volts o tempo
todo. Se o fornecimento de energia cair, a bateria alimenta o inversor. No no-break online o
tempo de troca para a alimentação por bateria é nulo. Esta é uma fonte de energia bem estável.
Esta é a única topologia de no-break que protege a carga contra os seis principais distúrbios da
rede elétrica, sempre fornecendo tensão senoidal na saída além de não apresentar interrupção
nas transferências de carga.
Os sistemas on-line fornecem corrente estável e extremamente limpa, então tendem a ser
usados em servidores e para aplicações críticas.
Figura 2: Modelo de um no-break fabricado por ADVANCED - Especialista em tecnologia.
Fonte: site do fabricante www.advancedbr.com.br
2.3 Observações de uso.
Vida útil das baterias em média 2 anos (que é a garantia que muitos fabricantes dão ao
cliente na hora da compra), após podem ocorrer falhas e não carregamento correto das baterias
e no período de 5 anos a bateria perde totalmente sua capacidade de recarga.
Quanto mais equipamentos conectados ao no-break, menos autonomia ele terá, pois
estará consumindo mais carga que o necessário. Autonomia é o tempo que a bateria da fonte
consegue fornecer energia para o computador depois de um corte do fornecimento através da
rede elétrica.
Os no-breaks de 800 VA (a média popular é o de 600 VA) equivalem a 350 watts
reais, equivalente a um computador e um monitor CRT. Alguns no-breaks alertam quando é
ultrapassada esta faixa de potência, sendo por meio sonoro, luminoso ou digital (LCD).
Pode-se ligar o no-break em uma régua ou filtro de linha, ou ligar uma régua ou filtro
de linha ao no-break. Não é aconselhado a instalação de estabilizadores ao no-break.
2.4 Composição do no-break
No-Breaks podem conter tecnologias como:
•
Dupla conversão: Sistema No-Break composto de módulo retificador conversor,
inversor, chave estática e By Pass manual.
•
By Pass Estático: Chave estática sem tempo de interrupção comuta para rede
alternativa em caso de falha do inversor ou sobrecarga.
•
By Pass Manual: Os equipamentos dispõem de chave manual para By Pass, a fim
de efetuar a transferência para a rede alternativa em caso de manutenção
preventiva ou corretiva no equipamento, sem interromper o fornecimento de
energia à carga crítica.
•
IGBT no conversor e inversor: Utilizado como uma chave de altíssima
confiabilidade, alternando os estados de condução (On-state) e corte (Off-state),
controlados pela tensão de gate, esses semicondutores apresentam baixa perda.
•
Forma de onda senoidal pura: Existem dois tipos de inversores atualmente no
mercado: os que produzem onda senoidal modificada e os que produzem onda
senoidal pura. A diferença entre eles é grosseira. Os fabricantes que produzem e
apresentam seus inversores como sendo de onda senoidal modificada, ou
aproximada ou etc., usam apenas de um recurso semântico para confundir o
consumidor e fazê-lo pensar que está comprando um produto de saída senoidal. A
forma de onda desses equipamentos é quadrada e, por essa razão o seu custo de
fabricação é inferior. São short breaks com tempo de interrupção considerável e
destinam-se no máximo para aplicações domésticas. O inversor de onda senoidal
pura é projetado para fornecer energia de qualidade igual ou superior à fornecida
pela concessionária. É recomendável para cargas críticas, que requerem qualidade
e confiabilidade no forneci mento de energia ininterrupta.
•
Retificador: O Retificador é usado para retificar a tensão de Rede AC Principal
para alimentar as baterias e o Inversor com tensão DC filtrada e regulada. O
Retificador é a fonte de tensão DC para o inversor, e se a Rede AC Principal falhar
ou se tornar inadequada o banco de baterias alimentará o Inversor por um tempo
limitado, que dependerá da capacidade das baterias e da carga aplicada. Com o
restabelecimento da Rede AC principal, o retificador reassumirá a alimentação DC
do Inversor. Através do circuito de partida suave (soft-start) o sistema não
provocará distúrbios na linha AC. Além de alimentar o Inversor com tensão DC
adequada, o Retificador também mantém as baterias carregadas, para isso a tensão
DC e a corrente de carga das baterias são continuamente monitoradas pelo circuito
de controle que proporcionará uma condição ideal de carga e flutuação das
baterias.
•
Inversor: A função do Inversor é converter a tensão contínua da saída do
retificador ou das baterias (DC) em tensão alternada (AC) para alimentar
continuamente as cargas em qualquer condição. A tensão DC de saída do
retificador e a tensão das baterias estão conectadas simultaneamente à entrada do
Inversor (em paralelo). Durante operação normal com a saída do retificador
alimentará o Inversor até a plena potência, se necessário, e carregará as baterias. Se
o Retificador ou a Rede AC de entrada principal falhar, o banco de baterias
assumirá automaticamente a alimentação do inversor até a plena carga por um
período limitado de tempo, isto sem interrupção ou “chaveamento” da alimentação
do inversor o que assegura alimentação contínua da carga sem distúrbios. A
freqüência de saída do inversor é mantida em fase com a rede de alimentação
reserva AC (desde que esta esteja dentro dos limites aceitáveis de tolerância
normalmente +/- 1%), através de um oscilador de precisão. A saída do inversor e a
rede reserva estão conectadas à chave estática.
•
Chave estática de transferência: A função da chave estática é conectar a carga à
saída do inversor ou a rede reserva. Em condições normais de funcionamento a
chave estática conecta a carga à saída do inversor. Se a saída do inversor estiver
inadequada, ou seja, fora da tolerância de +/- 10% da tensão nominal, a chave
estática transferirá a alimentação das cargas para a rede reserva sem interrupção e
em fase como explicado no item anterior. Após 20 segundos a chave estática
retransfere a carga para a saída do inversor se este retornar às condições nominais.
A transferência automática para a rede reserva será inibida se esta estiver fora dos
limites de tolerância aceitáveis (normalmente +/- 15%), ou se eventualmente a
saída do inversor e a rede reserva não estiverem em fase.
2.5 Proteção de energia 3-5-9
Há nove problemas comuns de energia, demonstrados abaixo. O conceito 3-5-9
esclarece quais tipos de problemas podem surgir na rede elétrica e que podem ser resolvidos
por no-breaks, de acordo com cada tipo de problema e situação requerida pelo cliente.
Série 3
Uma solução básica que protege dados e hardware não-críticos contra três dos nove
principais problemas de energia. Estes UPS operam com tecnologia Off Line.
1 Falha de energia
2 Queda de energia
3 Surto de energia
Série 5
Solução intermediária para ambientes de escritório e servidores. Operando com
tecnologia Line Interactive, estes UPS oferecem proteção aos cinco principais problemas de
energia.
4 Subtensão
5 Sobre Tensão
Série 9 Proteção total de energia para aplicações críticas
Os UPS Online Dupla Conversão oferecem proteção contra os nove principais
problemas de energia. A maioria deles pode ser executada em paralelo, oferecendo assim um
“uptime” de 100% nas aplicações mais críticas.
6 Transiente de Comutação 7 Ruído de Linha
8 Variação de Freqüência
9 Distorção Harmônica
3. ESTABILIZADORES DE TENSÃO
3.1 Como funciona o estabilizador de tensão
Todo computador deve ser ligado à rede elétrica no mínimo através de um
estabilizador de tensão. O estabilizador de tensão é um equipamento responsável por manter a
tensão elétrica em sua saída estável, mesmo que haja variações na rede elétrica. Assim, se a
rede oferece picos ou está com a tensão acima (sobretensão) ou abaixo (subtensão) do valor
ideal, esse equipamento oferece uma compensação e mantém a sua saída com um valor
estável, protegendo, assim, o equipamento. Um estabilizador de energia padrão faz a corrente
elétrica passar da tomada para vários dispositivos elétricos e eletrônicos ligados no cabo de
força. Se a tensão da tomada apresentar surtos ou pulsos espúrios - se elevar acima do nível
aceitável - o estabilizador de energia desvia a eletricidade extra para o fio terra da tomada.
É um Sistema eletrônico de correção por tapes utilizando “triac” e transformador de
ajustes que permite a correção sem interrupção ou micro-cortes da corrente elétrica, com isso,
visa essencialmente corrigir variações de tensão que ocorrem na rede elétrica, sendo
apropriado para alimentação e proteção de máquinas e equipamentos sensíveis a tais
variações.
3.2 Para que serve um Estabilizador?
A principal função de um estabilizador é tornar a tensão da rede elétrica que alimenta o
computador igual à rede que é suportada pelo equipamento em questão. Isso quer dizer que
com o uso de um estabilizador é mais fácil assegurar que as oscilações na voltagem da
corrente elétrica não sejam sentidas pelo computador e, dessa forma, evitem maior danos no
equipamento.
3.3 Qual a diferença entre Estabilizadores e No-Breaks?
Estabilizadores simplesmente garantem que a tensão da rede elétrica na qual está
ligado o computador mantenha-se sempre constante, mas não podem garantir a continuidade
de um trabalho previamente começado no caso de uma queda no fornecimento de energia. Já
os no-breaks têm exatamente essa função: garantir uma autonomia de energia no caso de uma
suspensão provisória dessa energia. Assim, eles permitem que os computadores continuem
ligados no caso de uma eventual queda na rede elétrica. Como eles garantem uma segurança
maior para o usuário, evitando que o computador desligue de surpresa sem que haja tempo
para salvar o arquivo no qual se está trabalhando, eles costumam ser muito utilizados em
empresas e escritórios.
3.4 Estabilizadores eletrônicos
O Estabilizador eletrônico é uma solução eficiente, de custo moderado, recomendada
para aqueles clientes que querem proteger os seus equipamentos (hardware) contra as
variações (oscilações) de tensão, picos e ruídos presentes nas redes elétricas.
Figura 3: Estabilizador eletrônico linear.
Fonte: site do fabricante www.amplimag.com.br
3.4.1 Estabilizador por Taps
A tecnologia de correção por seleção de tapes dos estabilizadores eletrônicos atuais
oferecem a baixos custos, alta confiabilidade e eficiência na correção das oscilações de tensão
das redes elétricas.
Seu princípio de funcionamento baseia-se na soma e subtração de tensão, através da
seleção de tapes do transformador. Quando ocorre uma oscilação de tensão, o circuito
eletrônico imediatamente reconhece e dispara o tape de correção adequado, somando ou
subtraindo tensão na linha e por sua vez, estabilizando-a.
Essa tecnologia é recomendada para atender a equipamentos de pequeno, médio e
grande porte; tais como microcomputadores pessoais, servidores de rede, periféricos,
computadores médios e grandes, equipamentos voltados à automação comercial, industrial e
bancária, equipamentos médicos hospitalares sensíveis e outros, ou seja, qualquer
equipamento que requeira uma alimentação elétrica de qualidade.
3.4.2 Estabilizador eletrônico linear ou por controle do ângulo de fase dos
Tiristores
Uma tecnologia muito utilizada é a do estabilizador com princípio de funcionamento
através do disparo de tiristores por ângulo de fase.
Embora produza uma eficiente estabilização de tensão melhor até do que a do
estabilizador por Taps (1% do linear contra 2 a 3 % por Taps), devido à característica
construtiva do transformador booster, possui uma impedância maior de saída. Assim que para
determinadas aplicações que exigem altas correntes de partida de motores, por exemplo, os
estabilizadores por TAPs são mais adequados, pois sua impedância de saída é pequena. Para
equipamentos que demandam muita precisão na regulação de tensão e não admitem eventuais
transitórios de comutação de TAPS, recomendam-se os estabilizadores lineares.
4 BATERIAS
4.1 O que são baterias
A capacidade de uma bateria de armazenar carga é expressada em ampère-hora
(1Ah=3600 coulombs). Quanto maior a quantidade de eletrólito e maior o eletrodo da bateria,
maior a capacidade da mesma. Por causa das reações químicas a capacidade de uma bateria
depende das condições da descarga tais como o valor da corrente elétrica, a duração da
corrente, a tensão terminal permissível da bateria, a temperatura, e os outros fatores.
4.2 Tipos de baterias
As baterias modernas usam uma variedade de reações químicas para fornecer energia.
Os produtos químicos típicos de uma bateria incluem:
•
bateria de zinco-carbono - também conhecida como bateria standard de carbono,
a química do zinco-carbono é usada em todas as baterias baratas do tipo AA, C e
D. Os eletrodos são o zinco e o carbono com uma pasta ácida entre eles para servir
de eletrólito;
•
baterias alcalinas - usadas pelas baterias comuns da Duracell e da Energizer, os
eletrodos são o zinco e o óxido de manganês com um eletrólito alcalino;
•
baterias de lítio - lítio, iodeto de lítio e iodeto de chumbo são usados em câmaras
digitais por causa da sua capacidade de fornecer aumento de energia;
•
baterias de chumbo-ácido - usadas em automóveis, os eletrodos são feitos de
chumbo e óxido de chumbo com um eletrólito de ácido forte (recarregável);
•
baterias de níquel-cádmio - os eletrodos são o hidróxido de níquel e o cádmio
com um eletrólito de hidróxido de potássio (recarregável);
•
baterias de níquel-metal hidreto - esta bateria está rapidamente substituindo a
bateria de níquel-cádmio, pois ela não sofre do efeito memória que acontece nas
baterias de níquel-cádmio (recarregáveis);
•
bateria de lítio-íon - com uma relação muito boa de peso-potência, ela é
geralmente encontrada em computadores laptop e telefones celulares de ponta
(recarregável);
•
bateria de zinco-ar - esta bateria é leve e recarregável;
•
bateria de zinco-óxido de mercúrio - geralmente usada em aparelhos auditivos;
•
bateria de prata-zinco - usada em aplicações aeronáuticas por sua boa relação
peso-energia;
•
bateria de metal-cloreto - usada em veículos elétricos.
5. CONCLUSÃO
Tanto no-breaks como estabilizadores, são equipamentos utilizados como proteção de
outros equipamentos eletrônicos, evitando assim algum problema causado por surtos de tensão
e "spikes", afundamento de tensão, interrupção no fornecimento ou alterações de freqüência.
Estabilizadores simplesmente garantem que a tensão da rede elétrica na qual está ligado o
computador mantenha-se sempre constante, já os no-breaks têm exatamente a função de
garantir uma autonomia de energia no caso de uma suspensão provisória. A bateria é um
dispositivo que armazena energia química e a torna disponível na forma de energia elétrica,
para a utilização em vários equipamentos.
6. BIBLIOGRAFIA
•
http://informatica.hsw.uol.com.br
•
http://pt.wikipedia.org
•
http://www.advancedbr.com.br
•
http://www.amplimag.com.br
•
http://www.secpower.com.br
•
http://www.powerware.com/Brasil/BR_359.asp
Download
Random flashcards
modelos atômicos

4 Cartões gabyagdasilva

Anamnese

2 Cartões oauth2_google_3d715a2d-c2e6-4bfb-b64e-c9a45261b2b4

A Jornada do Herói

6 Cartões filipe.donner

paulo

2 Cartões oauth2_google_ddd7feab-6dd5-47da-9583-cdda567b48b3

Estudo Duda✨

5 Cartões oauth2_google_f1dd3b00-71ac-4806-b90b-c8cd7d861ecc

Criar flashcards