UPS Como funciona uma fonte de alimentação ininterrupta?

O UPS, ou Sistema de Alimentação Ininterrupta, funciona como um elemento crítico para garantir inúmeros serviços em nosso dia a dia.

Vivemos em um mundo hiperconectado que exige a disponibilidade imediata e ininterrupta de inúmeros serviços. Em nosso dia a dia, milhares de elementos, cuja existência e função muitos de nós desconhecemos, intervêm para que todas as engrenagens de nossa sociedade funcionem sempre perfeitamente. O desconforto que isso nos gera sempre que as redes de comunicação ou a eletricidade falham é inegável. Por esse motivo, e apesar de o investimento tecnológico em infraestrutura de telecomunicações e redes elétricas estar resultando em um avanço muito significativo nas garantias de serviço em todas as geografias, é essencial contar com dispositivos de backup ou de emergência para evitar danos em caso de interrupção inesperada. Um desses elementos, sobre o qual falaremos hoje, é o UPS ou Sistema de Alimentação Ininterrupta, também amplamente conhecido pela sigla em inglês UPS (Uninterruptible Power Supply).

Esses dispositivos estão presentes em locais tão diversos quanto data centers, hospitais, prédios de escritórios, indústrias, infraestrutura de transporte, como navios, ou qualquer outro local que exija um fornecimento de energia confiável, de alta qualidade e disponível o tempo todo. Eles são responsáveis ​​por garantir a continuidade do serviço elétrico quando a rede sofre uma falha ou interrupção de algum tipo.

Na verdade, o UPS é um backup para que, em caso de queda de energia, os serviços de nossos sistemas não falhem, já que são dispositivos capazes de fornecer energia elétrica a outros equipamentos por meio de suas baterias sem precisar depender de uma rede. O tempo de autonomia do UPS é determinado pelo tipo e número de baterias que o sistema possui. Quanto mais baterias, maior a queda de rede que podemos suportar.

Assim, um Sistema de Alimentação Ininterrupta garante que, por exemplo, a energia necessária para uma sala de cirurgia para uma operação crítica permaneça estável o tempo todo; que os data centers que permitem que a conexão à internet chegue às nossas casas não cessem sua atividade se houver um pico de energia devido a uma tempestade elétrica; ou que os sistemas de comunicação de um navio não sofram uma falha, colocando em risco o tráfego marítimo, devido a um erro crítico no fornecimento de energia. Talvez agora você esteja um pouco mais ciente da importância desses dispositivos desconhecidos.

UPS ou Fonte de Alimentação Ininterrupta

Além disso, um UPS funciona como um filtro para aqueles sistemas ou dispositivos elétricos conectados à rede elétrica. Ou seja, se conectarmos um desses Nobreaks a um navio, por exemplo, protegeríamos todos aqueles equipamentos de informática de possíveis picos ou surtos de energia, interferências, variações de frequência ou microcortes; A ação do no-break filtraria tudo isso, gerando uma onda senoidal de saída perfeitamente limpa. Isso garante não apenas o funcionamento adequado dos equipamentos conectados à rede, mas também sua longevidade.

Fonte de Alimentação Ininterrupta: Como funciona um no-break?

Para entender como esses elementos funcionam, primeiro é necessário conhecer os componentes que compõem um no-break. Vejamos:

Elementos de uma UPS

• Retificador/Carregador: É responsável por converter a eletricidade de Corrente Alternada, que chega pela rede, para Corrente Contínua, seja para carregar as baterias ou para alimentar o Inversor.
• Baterias: Fornecem a energia elétrica necessária para alimentar o sistema em caso de queda de energia.
• Inversor: É um elemento que converte a eletricidade – seja do retificador ou das baterias – de Corrente Contínua para Corrente Alternada, para ser distribuída aos sistemas conectados ao UPS.
• Bypass estático e de manutenção: É o tipo de circuito elétrico que o UPS contém e que permite que a carga seja conectada diretamente à rede principal (ou a uma independente) quando o UPS falha.
• Unidade de controle: É o elemento inteligente com o qual o Nobreak está equipado. Dependendo do tipo de dispositivo e de suas funções, ele permitirá uma série de funcionalidades via software ou outros.

Qual ​​seria seu funcionamento normal?

Quando o UPS está operando normalmente, ou seja, com uma rede elétrica disponível e de qualidade, a eletricidade entra pela conexão do UPS à rede elétrica e passa, em primeira instância, pelo retificador, que converte a eletricidade de corrente alternada para corrente contínua.

Essa transformação é necessária, pois parte da eletricidade deve poder ser armazenada na bateria – para a qual é necessário que a corrente seja contínua – o restante da eletricidade segue seu caminho para o inversor, que a devolve à corrente alternada para alimentar os sistemas que conectamos ao UPS.

O que acontece quando há uma falha na rede?

Imagine que a rede elétrica não esteja mais disponível ou que seja detectado que a tensão não está dentro dos limites de qualidade permitidos; alterando o fluxo de corrente. Nesse caso, o inversor seria alimentado pela tensão contínua fornecida pelas baterias. A saída do inversor permaneceria inalterada e, portanto, a carga conectada ao sistema continuaria a operar ininterruptamente.

O tempo de execução, ou tempo durante o qual as baterias podem alimentar o sistema, dependerá do consumo requerido pela carga alimentada pelo equipamento e da capacidade da bateria. Quando a tensão de alimentação principal for restabelecida, ou seja, atingir um valor dentro das tolerâncias permitidas, o retificador volta a funcionar e a operação normal é restabelecida.

As baterias se recuperam da descarga sofrida durante a ausência da rede, recarregando-se através da tensão de corrente contínua fornecida pelo retificador/carregador.

E se houver uma falha no UPS ou precisarmos realizar tarefas de manutenção?

Caso houvesse uma falha no UPS, seria acionado automaticamente o Bypass Estático, cuja função é transferir instantaneamente a carga para a rede de alimentação principal (ou bypass) quando ocorre uma sobrecarga ou curto-circuito. Assim, independentemente do seu funcionamento, os UPS garantem que não haja interrupção no fornecimento de energia à carga. Daí o seu nome.

Existem diferentes circuitos ou tipos de UPS que contêm mais ou menos elementos, seja de proteção ou filtros, para garantir eletricidade “limpa”; mas todos eles contêm pelo menos os elementos que mencionamos. Para seu correto funcionamento, os UPSs mais avançados contam com unidades de controle e softwares que oferecem informações em tempo real ao usuário, além de funcionalidades personalizadas.

Supsonik, 35 anos de experiência em eletrônica de potência