Por José Joaquim
Santos Silva
(Técnico em eletrônica )
Curso completo de nobreaks e dicas de
defeitos encontrados, e como foram
resolvidos através do zap
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Apostilas com mais de 100 paginas.
tudo sobre nobreaks.
Salvador, 21/03/2023
NOBREAKS EM BLOCOS
Na figura é mostrado o diagrama em blocos desta topologia, muito similar ao nobreak do tipo Standby, exceto pela existência de estabilizador de tensão na saída. Em função da tensão da rede de alimentação, existem duas condições de operação:
Os nobreaks line interactive possuem as características descritas abaixo:
· Com a rede elétrica variando ao redor do valor nominal, a tensão de saída é controlada e protegida contra interferências (EMI e EFI) e surtos de tensão através de circuitos eletrônicos especialmente dimensionados;
· Em falha de rede, a tensão de saída é interrompida por um tempo inferior a 4 milésimos de segundo, que é o tempo suficiente para o acionamento do inversor que trabalha em paralelo. Esse procedimento é muito mais rápido que o utilizado em equipamentos com chave de transferência (nobreaks STAND BY ou como são conhecidos no Brasil, Shortbreak);
· Os nobreaks com Tecnologia LINE INTERACTIVE, como possuem estabilizador interno, corrigem o nível de tensão fornecido as cargas a um valor adequado sem a necessidade de entrar freqüentemente em operação bateria, não descarregando as baterias desnecessariamente;
· Formas de onda quase-senoidal (PWM) com controle de amplitude (Família µSB) e senoidal (Família µSP).
Rede Presente: a chave CH é mantida fechada. Através do estabilizador, a carga é alimentada pela rede elétrica, onde a tensão é estabilizada, porém a frequência de saída é totalmente dependente da entrada (frequência de saída = frequência de entrada!!);
Falha na Rede: a
chave CH é aberta e a carga passa a ser alimentada pelo conjunto inversor /
banco de baterias.
De modo similar ao Stand-by, na ocorrência de falta e retorno da rede de alimentação, normalmente irá ocorrer interrupção durante a transferência da caga da rede/estabilizador => inversor e vice-versa. De acordo com a NBR 15014, a topologia
dita como “convencional”, é apresentada acima na figura 3,
pode ter algumas variações, onde as principais são apresentadas a seguir: Interativo Ferroressonante:
Esta configuração tem o mesmo descritivo funcional apresentado no item anterior, porém é caracterizada pelo emprego de um transformador do tipo ferrorressonante como estabilizador. Em função disto, são relativamente pesados, a regulação estática de saída é ruim, e existe normalmente elevada distorção harmônica na tensão de saída (em alguns casos é necessário o
uso de filtros para harmônicos de terceira e quinta ordem em paralelo com a saída deste trafo). Ao longo do tempo, normalmente passam a apresentar elevado ruído sonoro, pois devido ao seu projeto / função, próximos à região de saturação do núcleo, operam com temperatura elevada.
3.2.3- Interativo de Simples Conversão: Nesta configuração um único conversor desempenha as funções de carregador de baterias, condicionador de tensão e inversor (figura 4). Por esta razão, são também denominados como Bidirecionais ou Tri-Port. Enquanto a rede de alimentação está presente, esta é condicionada pelo conversor, que também mantém as baterias carregadas. A frequência de entrada e saída são iguais. Durante uma falta de rede, a chave CH é aberta, este conversor inverte o sentido de potência, e passa operar como inversor, alimentando a carga com a energia das baterias.
No-Break On-Line
O termo On Line indica que a tensão de saída não é interrompida quando há falta de energia elétrica, ou seja, a tensão que alimenta as cargas é fornecida ora pelo conjunto banco de baterias-inversor ora pelo conjunto rede elétrica-inversor, ou ambos os conjuntos dependendo do tipo de on line.
O diagrama em blocos desta configuração é apresentado na figura 5. Nos equipamentos desta topologia sempre existe dupla conversão de energia: no primeiro estágio o retificador opera como conversor de tensão alternada (rede) em contínua e no segundo estágio o inversor converte tensão contínua em alternada (saída), deste modo gerando tensão de saída com amplitude/frequência/forma totalmente independentes da entrada.
Atualmente, na maior parte dos casos, existe circuito independente para a carga do banco de baterias (carregador de baterias), o qual propicia gerenciamento totalmente voltado para as necessidades desta, bem como redundância neste ponto (aumento da confiabilidade do sistema).
Esta configuração apresenta extrema confiabilidade, operando normalmente pelo inversor e em caso de sobrecarga (ou até mesmo curto-circuito na saída), sobre temperatura, falha interna, ou outro fator que prejudique o fornecimento, a chave estática transfere a carga para a rede. Após a normalização da situação, a chave estática retorna a carga para o inversor, sem interrupção.
Na figura 6 é mostrado o fluxo de potência com rede presente. O circuito retificador alimenta inversor, enquanto o banco de baterias é mantido carregado pelo circuito carregador de baterias. A carga é continuamente alimentada pelo inversor. Deste modo, a saída tem frequência e tensão controladas, e independentes da entrada. O banco de baterias é isolado do barramento CC através de um diodo, o qual não é polarizado com rede presente. Também pode ser empregado tiristor nesta função, permitindo maior gerenciamento deste ponto.
Durante uma falha na rede comercial, a energia armazenada no banco de baterias é utilizada pelo inversor para alimentar a carga, sem interrupção ou transferência, sendo representado na figura 7.
A forma de onda da tensão de saída permanece inalterada.
Os sistemas On-Line operam normalmente com tensão mais elevada no barramento de tensão contínua (utilizam maior número de baterias). Este fator faz com que o rendimento do circuito inversor seja normalmente superior nos sistemas On-Line.
O inversor é projetado para operação contínua, sendo neste caso totalmente compatível para aplicação em autonomias elevadas, de várias horas se for o caso, bastando apenas o uso / dimensionamento do banco de baterias conforme a necessidade. Neste sentido, é também importante
que o nobreak permita ampliação da capacidade do carregador de baterias (normalmente associação
em paralelo de mais conversores), ou então o uso de retificador externo com esta finalidade. Com esta topologia, associada ao rigoroso processo de desenvolvimento e produção das unidades da CP Eletrônica, são obtidos níveis de MTBF acima de 500.000 horas (visto pela carga), e nas famílias mais recentes se aproximando de
1.00.00 de horas!!!
**Atenção: No caso de bancos de baterias em paralelo, é recomendado proteção via disjuntor adequado junto à cada banco de baterias, facilitando também sua desconexão para manutenção preventiva / corretiva.
Com o intuito de informar as diferenças básicas entre as tecnologias empregadas nos nobreaks, adotaremos como base a nomenclatura utilizada pelos líderes mundiais do
setor de condicionamento de energia, já que no Brasil não há uma uniformidade de linguagem entre os fabricantes. A seguir, serão descritas as tecnologias mais utilizadas pelos fabricantes de nobreaks.
On-line série e paralelo
Os nobreaks da família ON-LINE possuem duas concepções básicas: SÉRIE E PARALELO.
On-line série
Os nobreaks ON-LINE SÉRIE (família µSW) são formados pelas seguintes características:
· A energia percorre um "caminho" único (série), onde a tensão da rede elétrica passa por um retificador que transforma tensão Alterada (AC) em Contínua (DC) para as baterias e para o inversor, que fornece tensão as cargas continuamente através da transformação da Tensão Contínua (DC) em Alterada (AC).
· Dupla conversão, ou seja, a tensão é transformada duas vezes, uma através do retificador e a outra através do inversor.
· Inversor fornecendo 100% da potência durante todo o tempo de operação.
· Fornece energia com excelente condicionamento (energia regulada e filtrada) já que a tensão fornecida à carga é continuamente "reconstituída"pelo nobreak, utilizando a energia da rede elétrica e das baterias.
· Não faz uso da chave de transferência.
· Alguns possuem sistema de By Pass (automático e/ou manual).
· Estabiliza a freqüência de saída.
· Forma de onda de tensão de saída senoidal igual a fornecida pela rede elétrica).
On-line paralelo
Os nobreaks on-line paralelo apresentam as seguintes características:
· O nobreak é chamado paralelo porque a energia elétrica é fornecida a carga simultaneamente (paralelo) pela rede elétrica e pelo inversor;
· Inversor paralelo bidirecional que funciona simultaneamente como retificador e como inversor;
· Única conversão, ou seja, a Tensão Alternada (AC) não é transformada em Tensão Contínua (DC);
· Menor estabilização de freqüência em relação ao ON-LINE SÉRIE (depende da variação da freqüência da rede elétrica);
· Não faz uso da chave de transferência;
· Alguns possuem sistema de By Pass (automático e/ou manual);
· Forma de onda da tensão de saída senoidal (igual a fornecida pela rede elétrica).
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