Perguntas Frequentes

Ao selecionar um sistema UPS, o custo inicial necessariamente entra em questão, o que pode levar organizações, por vezes, a adquirir um produto inferior a um custo menor. No entanto, é essencial verificar atentamente as cláusulas contratuais para garantir que você escolheu um sistema modular capaz de desempenhar efetivamente a função pretendida: proteger a alimentação crítica do seu datacenter com o mais alto nível de disponibilidade.

Curiosamente, em alguns dos sistemas UPS de maior qualidade, economias costumam ser obtidas a longo prazo graças à maior eficiência, resultando em menores custos operacionais e em um custo total de propriedade (TCO) global reduzido; portanto, realizar uma análise completa de custos geralmente vale a pena.

Assim, como seu objetivo principal, como os datacenters podem selecionar um UPS para maximizar a disponibilidade? Essencialmente, não deve haver nenhum ponto único de falha potencial. Compreender cuidadosamente a configuração e a definição de um sistema modular, antes da conclusão do negócio, é fundamental.

No nível mais básico, uma única unidade de UPS autônoma que protege uma carga crítica é conhecida como configuração do tipo N. No entanto, uma UPS autônoma não oferece nenhuma redundância caso a unidade apresente falha ou seja desligada para manutenção preventiva. A conexão em paralelo de uma segunda unidade de UPS autônoma, com a mesma potência nominal, fornece redundância e é conhecida como configuração N+1. Seria possível conectar em paralelo várias unidades autônomas individuais de menor potência nominal, seguindo a mesma filosofia.

Outra definição de modular refere-se a uma UPS autônoma projetada e fabricada em formato modular. As principais partes constituintes — retificador, inversor e chave estática — são modulares. Se, por exemplo, houver um problema com o retificador, ele pode ser substituído facilmente. O desafio dessa configuração é que, se um componente falhar, toda a funcionalidade da UPS é comprometida. Pode tratar-se de um sistema modular, mas seu nível de disponibilidade não será confiável.

Uma solução melhor é o que denominamos: um UPS modular verdadeiro. Trata-se de vários módulos individuais de UPS contidos em um mesmo quadro. Todos os módulos individuais são, por si só, unidades de UPS, contendo cada um um retificador, um inversor e um interruptor estático, operando todos online e em paralelo entre si. Por exemplo, seis módulos de UPS de 50 kW podem normalmente ser instalados em um único quadro, oferecendo uma configuração resiliente de 300 kW com redundância N+1. Se necessário, a substituição de um módulo ('hot-swap') leva apenas alguns instantes (cerca de 30 segundos), enquanto os demais módulos continuam protegendo a carga crítica.

Em nenhum momento o sistema precisa ser transferido para bypass de manutenção e, portanto, para a rede elétrica bruta.

Alguns outros sistemas modulares incluem o retificador e o inversor dentro de seus módulos, mas o interruptor estático é centralizado e separado. Isso resulta em um possível ponto único de falha. Pode levar apenas alguns minutos para substituir um interruptor estático separado, mas, dependendo da localização, o técnico de manutenção pode levar várias horas para chegar ao local e efetuar a substituição. Durante esse período, o sistema não consegue transferir a carga para a derivação estática. Em um sistema verdadeiramente modular, no qual o interruptor estático está integrado a cada módulo, os demais módulos do quadro do UPS continuam protegendo a carga até que o módulo defeituoso possa ser substituído. Isso aumenta drasticamente o nível de disponibilidade.

Desenvolvemos nossa mais recente geração de sistema UPS verdadeiramente modular, que oferece um fator de potência superior a 0,99, com baixo custo total de propriedade (TCO), graças à sua Gestão Máxima de Eficiência (MEM) e às reduzidas perdas de energia. Nossa equipe de projeto trabalha há muitos anos com centros de dados, na vanguarda do desenvolvimento tecnológico.

1. Inversor de alta frequência:

Usando tecnologia de comutação de alta frequência, elementos de comutação de alta frequência são utilizados para substituir os transformadores de frequência de rede nos retificadores e inversores dos UPS, comumente denominados máquinas de alta frequência. As máquinas de alta frequência são compactas e possuem alta eficiência.

2. Máquina de frequência de rede:

Os UPS que utilizam transformadores de frequência de rede como componentes de retificação e inversão são comumente denominados máquinas de frequência de rede.

Máquina de alta frequência versus máquina de frequência industrial.

2-1: A máquina de alta frequência não possui um transformador de isolamento, e sua linha neutra de saída apresenta corrente de alta frequência, proveniente principalmente da interferência harmônica da rede elétrica, da corrente pulsante do retificador no UPS e do inversor de alta frequência, bem como da interferência harmônica da carga. A tensão de interferência não só apresenta valor elevado, como também é difícil de eliminar. No entanto, a tensão neutro-terra na saída da máquina de frequência industrial é menor e não contém componente de alta frequência, o que é mais importante para a segurança das comunicações na rede de computadores.

2-2: A saída da máquina de alta frequência não dispõe de isolamento por transformador. Caso o dispositivo de potência do inversor entre em curto-circuito, a alta tensão contínua presente no barramento de corrente contínua (DCBUS) será aplicada diretamente à carga, configurando um risco à segurança; tal situação não ocorre na máquina de frequência industrial.

2-3: A máquina de frequência industrial possui elevada capacidade de resistência a sobrecargas transitórias provocadas pela carga.

1. A relação energética é relativamente alta. Com alta densidade energética de armazenamento, atingiu 460–600 Wh/kg, o que equivale a cerca de 6–7 vezes a das baterias de chumbo-ácido;

2. A vida útil é longa, podendo ultrapassar 6 anos. A bateria com cátodo de fosfato de ferro-lítio, carregada e descarregada a 1C (100 % DOD), possui registro de até 10.000 ciclos de uso;

3. A tensão nominal é alta (a tensão de trabalho individual é de 3,7 V ou 3,2 V), o que equivale aproximadamente à tensão em série de 3 baterias recarregáveis de níquel-cádmio ou níquel-hidreto metálico, facilitando a formação de um pacote de baterias;

4. Com alta resistência à potência, a bateria de íon-lítio de fosfato de ferro-lítio utilizada em veículos elétricos pode atingir capacidades de carga e descarga de 15–30 C, o que facilita a aceleração de partida de alta intensidade;

5. A taxa de autodescarga é muito baixa, sendo essa uma das vantagens mais proeminentes da bateria. Atualmente, ela geralmente alcança menos de 1% ao mês, ou seja, menos de 1/20 da taxa de autodescarga da bateria de níquel-hidreto metálico;

6. Leve: o peso é cerca de 1/5–1/6 do produto de chumbo-ácido, para o mesmo volume;

7. Alta adaptabilidade a temperaturas elevadas e baixas: pode ser utilizada em ambientes de –20 °C a 60 °C; após tratamento especializado, pode ser empregada em ambientes de até –45 °C;

8. Verde e proteção ambiental: independentemente de ser produzido, utilizado ou descartado, não contém nem gera quaisquer elementos ou substâncias tóxicas e nocivas, como chumbo, mercúrio, cádmio, etc.;

9. A produção consome praticamente nenhuma água, o que é muito benéfico para países com escassez hídrica.

A bateria é uma parte importante do sistema de alimentação ininterrupta (UPS). A manutenção adequada da bateria pode reduzir a velocidade de degradação da bateria, aumentar sua vida útil, diminuir significativamente a frequência de substituição da bateria e economizar efetivamente os custos operacionais.

1. Manter uma temperatura ambiente adequada pode prolongar a vida útil da bateria do UPS

De modo geral, o fator que afeta a bateria ininterrupta da UPS é a temperatura ambiente. Normalmente, a temperatura ambiente ideal recomendada pelos fabricantes de baterias situa-se entre 20 e 25 °C. Embora o aumento da temperatura melhore a capacidade de descarga da bateria, o preço pago é uma redução significativa na vida útil da bateria. Conforme indicam os resultados dos testes, sempre que a temperatura ambiente ultrapassar 25 °C, a vida útil da UPS diminuirá substancialmente a cada incremento de 10 °C. Atualmente, as baterias utilizadas nas UPS são, em geral, baterias seladas de chumbo-ácido isentas de manutenção, cuja vida útil projetada é normalmente de 5 anos — valor que só pode ser alcançado nas condições ambientais exigidas pelo fabricante da bateria. Caso essas condições ambientais específicas não sejam atendidas, sua vida útil variará consideravelmente. Além disso, o aumento da temperatura ambiente leva ao incremento da atividade química interna da bateria, gerando uma grande quantidade de energia térmica, o que, por sua vez, eleva ainda mais a temperatura do ambiente circundante. Esse círculo vicioso acelerará a redução da vida útil da bateria.

2. Carregar e descarregar regularmente a bateria ininterrupta do UPS

A tensão de flutuação e a tensão de descarga na fonte de alimentação ininterrupta (UPS) foram ajustadas, na fábrica, para os valores nominais, e a corrente de descarga aumenta com o aumento da carga. A carga deve ser ajustada de forma razoável durante o uso, por exemplo, controlando o número de unidades de equipamentos eletrônicos, como computadores. Em condições normais, a carga não deve exceder 60% da carga nominal do UPS. Nessa faixa, a corrente de descarga da bateria não causará sobredescarga.

Como o UPS está conectado à rede elétrica por um longo período, em um ambiente com alta qualidade de fornecimento de energia e poucas ocorrências de interrupções na alimentação da rede, a bateria permanecerá por muito tempo em estado de carga flutuante, o que levará, com o tempo, à redução da atividade da conversão mútua entre energia química e energia elétrica na bateria, acelerando seu envelhecimento e encurtando sua vida útil. Portanto, recomenda-se realizar uma descarga completa a cada 2–3 meses, sendo o tempo de descarga determinado com base na capacidade da bateria e na potência da carga. Após uma descarga sob carga total, recarregue a bateria por mais de 8 horas, conforme as normas.

3. Substituição oportuna das baterias gastas/defeituosas do UPS (fonte ininterrupta de energia)

Atualmente, o número de baterias de armazenamento equipadas em fontes de alimentação ininterrupta (UPS) de médio e grande porte varia de 3 a 80, ou até mais. Essas baterias individuais são conectadas por meio de um circuito para formar um conjunto de baterias, atendendo às necessidades de alimentação CC da UPS. Durante a operação contínua e o uso da UPS, devido às diferenças de desempenho e qualidade, é inevitável que o desempenho de algumas baterias se degrade, resultando em capacidade de armazenamento insuficiente para atender aos requisitos e, consequentemente, em danos. Quando algumas baterias do conjunto estiverem danificadas, a equipe de manutenção deve verificar e testar cada bateria individualmente para identificar e excluir as baterias danificadas. Ao substituir uma bateria nova, recomenda-se adquirir, sempre que possível, o mesmo tipo de bateria do mesmo fabricante; é proibida a mistura de baterias à prova de ácido, baterias seladas e baterias com especificações diferentes.

O controlador solar PWM adota três modos de carregamento: carregamento forte, carregamento equilibrado e carregamento flutuante.

Carregamento forte:

também chamado de carregamento direto, é um carregamento rápido, realizado quando a tensão da bateria está baixa, utilizando alta corrente e tensão relativamente elevada para carregar a bateria.

Carregamento equilibrado:

Após a conclusão do carregamento intenso, a bateria permanece em repouso por um período determinado. Quando a tensão cai para um determinado valor, a bateria entra no estado de carregamento equilibrado, garantindo uma tensão uniforme e consistente nos terminais da bateria.

Carregamento flutuante:

Após a conclusão do carregamento de equalização, a bateria também permanece em repouso por um período determinado. Quando a tensão cai até a tensão de manutenção, a bateria entra na fase de carregamento flutuante, mantendo-a em estado de carregamento sem risco de sobrecarga.

O controlador solar MPPT adota os modos de carregamento com limitação de corrente MPPT, carregamento de equalização em tensão constante e carregamento flutuante em tensão constante.

Carregamento com limitação de corrente MPPT:

quando a tensão da bateria é muito baixa, utiliza-se o modo de carregamento MPPT, no qual a potência de saída do painel solar é direcionada para a bateria; quando a intensidade luminosa é muito forte, a potência de saída do painel solar aumenta e a corrente de carregamento atinge o limiar, encerrando-se o carregamento MPPT e passando-se para o carregamento em corrente constante;

Quando a intensidade luminosa diminui, o sistema volta ao modo de carregamento MPPT.

Carregamento em tensão constante:

a bateria alterna livremente entre os modos de carregamento MPPT e em corrente constante, cooperando entre si até que a tensão da bateria atinja a tensão de saturação, entrando então na fase de carregamento em tensão constante; à medida que a corrente de carregamento da bateria diminui gradualmente até 0,01C, essa fase de carregamento é encerrada e inicia-se a fase de flutuação.

Carregamento em flutuação com tensão constante:

a bateria é carregada com uma tensão ligeiramente inferior à tensão constante.

Esta fase destina-se principalmente a repor a energia consumida pela autodescarga da bateria.

Princípio da partida suave do inversor:

1. A partida suave do inversor significa que a tensão é gradualmente aumentada de zero até a tensão nominal, de modo que não haja torque de impacto em todo o processo de partida do motor, mas sim uma operação de partida suave.

2. O dispositivo de partida suave é um equipamento de controle de motor inovador que integra partida suave do motor, parada suave e múltiplas funções de proteção. Sua composição principal é um tiristor trifásico em paralelo e seu circuito eletrônico de controle conectados em série entre a fonte de alimentação e o motor controlado. Utilizam-se diferentes métodos para controlar o ângulo de condução do tiristor trifásico em paralelo invertido, de modo que a tensão de entrada do motor controlado varie conforme diferentes requisitos, permitindo assim a realização de diversas funções.

A função da partida suave do inversor:

1. No momento em que o inversor é ligado, ele recebe energia, mas haverá um atraso de aproximadamente 2 segundos antes de fornecer 220 V. A tensão não atingirá imediatamente 220 V, mas subirá gradualmente de 100 V para 220 V, sim. Trata-se de uma proteção intrínseca do próprio inversor.

2. Por exemplo, um inversor normal de 1000 W fornecerá 1000 W assim que for ligado. Caso possua partida suave, a saída continuará aumentando progressivamente: 700 W – 800 W – 900 W – 1000 W.