Comparativo UPS Estática X Dinâmica

Entendendo uma UPS estática

1-) Introdução

Este artigo foi idealizado durante um treinamento onde foi notado que a audiência tinha muita

dificuldade de entender e analisar as grandezas importantes na análise de um UPS estático.

Muitos artigos já foram escritos sobre este tema, sempre com um approach técnico

detalhado, tentado atingir o leitor com profundo conhecimento técnico.

Este artigo tem um objetivo diferente, que é dar ao leitor um entendimento técnico, não da

UPS estática em si, mas como ela interage em uma instalação elétrica e como o leitor deve

entender e analisar um manual técnico deste tipo de produto.

Para isto, será usado uma nova forma de analisar um UPS estático, que o autor tem utilizado

em treinamentos e palestras técnicas.

O UPS será analisado inicialmente em 3 partes e finalmente como um todo.

Iremos abordar o UPS como carga na instalação elétrica onde será inserida, ou seja, qual o

comportamento desta na rede elétrica que irá alimentar a mesma.

Depois será abordado como a UPS armazena energia para uso nos momentos de falta de

rede.

Na terceira parte a UPS será analisada como fonte de energia, ou seja, quais são as

características da saída da UPS como gerador de energia e como este gerador interage com

as cargas chamadas críticas.

Para fechar a analise iremos mostrar como a UPS como um todo pode ser analisada em

critérios de eficiência e disponibilidade.

Esperamos que após este artigo o leitor tenha enriquecido seu conhecimento a ponto de

tomar decisões baseado em suas próprias análises e conclusões.

2-) Pré analise da UPS.

Neste artigo vamos analisar apenas UPS estáticas com topologia de dupla conversão. Esta é

a topologia mais utilizada no mercado de missão crítica e responde praticamente por 99%

das aplicações realmente críticas. Também iremos analisar somente as UPS estáticas na

sua concepção mais atual, ou seja as UPS chamadas de transformerless.

Esta tecnologia vem dominado o mercado nos últimos anos e hoje em dia, praticamente

100% do mercado de UPS trifásico para aplicação de TI, utiliza a tecnologia de retificação ou

com ponte controlada por IGBTs ou retificador convencional com SCRS e booster.

Esta tecnologia nasceu no inicio dos anos 2000, quando os processadores ficaram rápidos e

poderosos a fim de controlar a ponte de entrada do UPS.

Nesta época o mercado de TI passava por uma transformação onde os grandes datacenters

estavam voltando a serem construídos. O mercado de TI buscava UPS que tivessem

dimensões menores (pois o m2 destes datacenters é valioso) e produtos cada vez mais

eficientes e baratos. Já o mercado global tinha uma valorização muito grande de

commodities levando as matérias primas a preços cada vez mais altos.

Transformadores são componentes feitos com aço e cobre (commodities), grandes e

ineficientes. Quando os mesmos passaram a pesar no preço final do UPS, e semicondutores

de potência e processadores passaram a ser menores, mais baratos e confiáveis, foi criado o

cenário ideal para a transição. As UPS tiveram seus projetos revistos para que não

utilizassem mais transformadores nem em sua entrada nem em sua saída. Aí nasceu a

tecnologia conhecida como transformerless ou UPS sem transformadores internos.

Uma UPS dupla conversão é composta pelo retificador que tem o papel de transformar a

energia AC da rede elétrica em energia DC. Esta energia DC alimentará um conversor

DC/DC que irá manter um banco de baterias sempre em flutuação ou em recarga. Se o

retificador for construído com IGBTs, ele pode alimentar também diretamente o inversor. Se

o retificador for com SCRs obrigatoriamente irá alimentar um novo conversor DC/DC

chamado de booster que tem o papel de elevar a tensão DC de alimentação do inversor.

Esta elevação da tensão DC é mandatória para que o inversor possa gerar um sinal de

energia senoidal novo regulado em amplitude de tensão e frequência.

A Figura 1 abaixo mostra o diagrama de blocos de uma UPS dupla conversão.

Figura 1

No decorrer deste artigo vamos mostrar detalhadamente como cada parta da UPS estática

realiza as funções acima descritas.

O importante neste momento é entender que toda UPS dupla conversão faz este processo

de transformação AC/DC e posteriormente DC/AC.

Alguns fabricantes de UPS a fim de valorizar seus produtos chamam UPS que utilizam o

sistema de Booster (DC/DC) como UPS tripla conversão.

Podemos então entender o exposto no inicio deste artigo que o UPS deve ter características

de uma carga que não influencie a rede elétrica que a alimenta, e características de fonte

para as cargas que esta alimenta.

3-) Inserindo a UPS na