Tipos de UPS e como eles funcionam: uma visão geral abrangente

Estrutura esquemática de um UPS independente de tensão (USV VI)

“Online”, “Dupla Conversão”, “Operação Contínua” ou “Dupla Conversão”

Classe 1: VFI (Voltage e Frequency I(independente da rede elétrica, tensão e frequência independentes da rede elétrica)

Em um UPS desta categoria, a entrada é conduzida diretamente para um retificador (GR) que alimenta as baterias. A saída é fornecida exclusivamente por um inversor (WR), que em operação normal, ou seja, quando há tensão de rede na entrada do UPS, extrai a energia necessária do retificador e é fornecida através do sistema de baterias (acumuladores) em caso de falha de rede.

Em qualquer caso – independentemente da qualidade da tensão de entrada – a tensão alternada na saída é gerada a partir da tensão contínua do chamado circuito intermediário por meio de um inversor a jusante. Para aumentar a segurança do fornecimento, um UPS VFI possui um circuito chamado bypass, que é conectado em paralelo à combinação retificador/inversor. Em caso de sobrecargas na saída do UPS ou de uma falha interna no ramal retificador/inversor, o consumidor conectado é comutado para este ramal de bypass “sem interrupção” e, assim, continua a ser fornecido. Como retificadores e inversores são constantemente carregados com a corrente operacional máxima, eles devem ser de qualidade particularmente alta, tornando esse tipo de construção o mais caro. Além disso, ocorrem perdas tanto na direção da corrente contínua quanto na alternada, o que reduz a eficiência.

As descrições dos produtos dos sistemas UPS geralmente indicam a eficiência em carga máxima. Entretanto, como a maioria dos UPSs não é usada em capacidade máxima, as eficiências geralmente mais baixas em carga parcial são cruciais para o cálculo correto do consumo de energia e dos custos. Uma eficiência de mais de 95% em carga máxima agora pode ser considerada padrão para um UPS VFI.

Além de proteger contra as consequências de uma falha de energia, subtensão e sobretensão, um UPS VFI também protege contra flutuações de frequência e harmônicas. Eles também fornecem proteção esporádica contra raios e distorções de tensão (explosões). Os UPS VFI são preferencialmente utilizados em aplicações que possuem altos critérios de tempo de inatividade tolerável, como: B. no fornecimento de energia de um data center.

Vale ressaltar que os UPSs VFI apresentam o maior autoconsumo quando comparados aos UPSs VFD ou VI. Enquanto, por exemplo, Por exemplo, enquanto um UPS VFD de 650 VA requer cerca de 5 W quando ocioso (sem cargas conectadas) e um UPS VI de 850 VA requer cerca de 15 W, um UPS VFI requer consideravelmente mais energia, mesmo quando ocioso (uma regra geral é que ele requer cerca de 10% de sua potência nominal, ou seja, um UPS VFI de 850 VA requer cerca de 85 W de sua própria energia quando ocioso).

Estrutura esquemática de um UPS independente de tensão (USV VI)

“Linha interativa”, “rede interativa”, “conversão única”, “conversão delta” ou “operação de acompanhamento ativo”

Classe 2: VI (Vensão Iindependente da rede elétrica, tensão independente da rede elétrica)

Em um UPS desta categoria, um inversor bidirecional é usado como componente central. Dependendo dos requisitos, ele gera a tensão contínua para carregar as baterias a partir da tensão alternada na entrada ou a tensão alternada na saída a partir da tensão contínua das baterias.

Como o conversor também limita continuamente o nível de tensão na saída, isso é amplamente independente do nível de tensão na entrada. Entretanto, se uma tensão for aplicada à entrada, sua frequência determinará a frequência da tensão na saída. O tempo de comutação em caso de falha de energia é menor do que com UPS VFD e é de aproximadamente 2 a 4 ms. A mudança para a operação de rede elétrica após a recuperação ocorre sem qualquer atraso. A tensão de entrada é síncrona com a tensão de saída.

O VI-UPS não apenas protege contra as consequências de uma falha de energia, mas também contra subtensão e sobretensão.

Estrutura esquemática de um UPS dependente de tensão e frequência – VFD

"Offline", "Stand by" ou "passivo"

Classe 3: VFD (Voltage e Frequency D(dependendo da rede elétrica, tensão e frequência dependentes da rede elétrica)

Um UPS desta classe transfere a energia diretamente da entrada para a saída durante a operação normal. Além disso, a entrada fornece um retificador que carrega as baterias. Se a alimentação da rede elétrica falhar, a saída é comutada para um inversor que é alimentado pelas baterias.

Dependendo do modelo, a comutação ocorre com um atraso de até 10 milissegundos (ms). Além disso, de acordo com a norma EN 62040-3, flutuações de tensão abaixo de 16 ms e picos de tensão entre 4 e 16 ms são compensados. Para alguns dispositivos muito sensíveis, isso pode ser muito longo. Em operação normal, o nível e a frequência da tensão de saída dependem diretamente da tensão de entrada.