NOBREAK Monofasico

8/12/2019 NOBREAK Monofasico

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NOBREAK MONOFSICO BREAKLESS NEW

Al exandre de Andrade Lorenato, Alexandre Saccol Mart ins e Gerson Gabiatti

Departamento de Pesqui sa e Desenvolvimento - CP Eletrni ca S.A.

Rua da Vrzea 379CEP: 91040-600Porto AlegreRSBrasil

Fone: (51)2131-2407Fax: (51)2131-2469

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1.Introduo

Um sistema ininterrupto de energia tem a funo de fornecer ao usurio uma energia segura e

dentro de determinados padres. Desta forma, o sistema visa proteger a carga crtica contra falhas eirregularidades da rede, tais como: faltas, subtenses, sobretenses, picos, variaes de freqncia erudos.

Este artigo visa abordar um SistemaIninterrupto de Energia do tipo on-line duplaconverso (NBR 15014) Breakless New comcaracterstica de tenso de entrada e sadamonofsico. O sistema integra funes avanadasde controle e superviso microprocessadas quedo alta confiabilidade ao fornecimento deenergia.

Neste artigo tambm ser apresentado o novo

gabinete com design nico e compacto, suporte atoda eletrnica de potncia, controle egerenciamento.

Esta linha de equipamentos abrange umafaixa de potncia que varia entre 3 e 15kVA comtenses de entrada e sada adaptadas conformenecessidade do cliente.

Figura 1: Breakless New.
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Nobreak Monofsico Breakless NewAlexandre de Andrade Lorenato, Alexandre Saccol Martins e Gerson Gabiatti

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2. Estgio de Potncia

De acordo com a topologia de potncia on-line dupla converso, e seguindo exatamente o quedefine a Norma NBR 15014, a carga continuamente alimentada pelo conjunto retificador/inversor

formando uma dupla converso de energia ca para cc e cc para ca. O resultado desta configurao uma sada com tenso e freqncia independente da entrada. Quando os parmetros de tenso deentrada estiverem fora dos limites pr-estabelecidos, o nobreak entra em modo bateria. O conjunto

bateria/inversor continua alimentando carga crtica sem que esta sofra qualquer descontinuidade. Destemodo, o inversor responsvel por 100% da potncia fornecida carga por 100% do tempo. A figura2 mostra o diagrama de uma topologia operando em dupla-converso.

Figura 2: Topologia de nobreak dupla converso definido pela NBR15014.

O estgio de potncia do Breakless New, classificado como on-line dupla converso, composto por dois conversores estticos distintos tendo como base a tecnologia PWM em altafreqncia utilizando como elementos ativos os transistores IGBT. Estes conversores so: Boost eInversor. Buscando compactao, os semicondutores dos estgios retificador e inversor compartilhammesmo hardware de potncia.

No estgio de entrada, o conversor Boost, com correo do fator de potncia executa a funode elevar a tenso de entrada para o nvel de barramento DC. Se o conversor Boost estiver sendoalimentado pela rede, resulta uma corrente modulada de formato senoidal na entrada com elevado fatorde potncia e baixo contedo harmnico, no entanto estando a rede ausente, o mesmo conversor Boosteleva a tenso de bateria at o barramento DC.

O estgio de sada, a partir do barramento DC, gera tenso senoidal para a carga atravs do

conversor Inversor PWM.Para facilitar a anlise do nobreak monofsico Breakless New, dividiremos inicialmente a

anlise em estgios de entrada e sada.


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As vantagens do estgio de entradacontrolado se estendem alm do fator de potnciacorrigido e barramento DC fixo. Acrescenta-se aisto, a proteo de corrente de entrada, comlimite de pico mximo de corrente claramente

definido para a instalao eltrica econsequentemente na entrada do equipamento.Desta forma, ao atingir o limite de corrente pr-estabelecido devido a uma eventual sobrecargano sistema, a proteo atua com o achatamentodo pico da corrente de entrada, como mostra afigura 5.

Figura 5: proteo por limitao de corrente.

2.2.Estgio de Sada e caractersticasO controle microprocessado gera

adequada modulao PWM para o inversor,obtendo na sada do equipamento tenso senoidalde baixa distoro harmnica. Tomando como

parmetro uma carga linear, a distoroharmnica obtida inferior a 3%. A figura 6mostra a tenso de sada para breakless New de10kVA.

A tenso de sada apresenta variao

mxima de 1%. Esta regulao esttica dosistema fica definida para as seguintes situaes:

Variao de carga a vazio atplena carga;Variao de rede presente entre-20% a +20%;

Operao em toda a faixa detenso de bateria.

Durante transitrio de carga, para degrau

de 100% de carga linear aditiva ou subtrativa, osequipamentos entregam nos bornes de sada umatenso que desvia 4% do valor de ajustenominal e retorna a faixa de 2% no perodo de 2ciclos de rede aps a ocorrncia do degrau. Esta

portanto a regulao dinmica do sistema eilustrada nas figuras 7 e 8.

Figura 6: Tenso de sada senoidal.


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Figura 7: Resposta ao degrau aditivo Figura 8: Resposta ao degrau subtrativo

O Breakless New foi concebido para suportar nveis seletivos desobrecarga,no importandoo fator de potncia da carga, pois esta no controlamos. O sistema mensura, sinaliza e executa a

proteo de sobrecarga em watt e Volt/Ampre.Sobrecarga acima de 150%Sobrecarga entre 125 - 150%Sobrecarga entre 100 - 125%

Transfere instantneoTemporiza 5 segundosTemporiza 1 minuto

Para todas estas condies, a carga transferida para rede alternativa, via chave esttica e semque a carga crtica sofra interrupo. O tempo de transferncia nulo entre rede inversor rede.Aps cessar a sobrecarga, o inversor assume novamente a carga temporizando 5 segundos para atransferncia.

Um nobreak, por ser antes de tudo uma fonte de energia, deve possuir rigorosas protees desada. O equipamento Breakless New entrega para a carga crtica tenso e corrente com proteo decurto-circuito, subtenso, sobretenso e sobretemperatura no inversor.

Desta forma, se a carga provocar distrbioextremo, como o caso de curto-circuito nos

bornes da sada, o equipamento deve perceber eassegurar a sua integridade. A figura 9 mostratenso e corrente de sada de um equipamentoque opera a partir de um banco de baterias esubitamente aplicamos curto-circuito na sada. Acorrente limitada em um patamar seguro e ocontrole classifica o evento como curto-circuitona sada e desliga o inversor.

Figura 9: Proteo de curto circuito na sada.


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3. Configuraes

Entendendo que em algumas situaes e ambientes necessitam de

mximo silncio, o usurio da famlia breakless New tem opo debloquear sinais sonoros. Este modo de operao configurado tantoremotamente via serial ou via teclado/display. Denominamos estaconfigurao de modo silencioso.

Com objetivo de promover uma reduo no consumo de energiaeltrica naqueles horrios em que a carga esteja abaixo do limite de 3%de carga no linear, pode-se selecionar o modo econmico. Com estafuno habilitada o sistema assume o gerenciamento da carga e defineautomaticamente quem deve aliment-la, inversor ou rede alternativa.

4. Breakless New com novo design

A linha monofsica Breakless New teve reformulada toda a sua aparncia para exteriorizar asinovaes tecnolgicas e qualidade presentes nos seus equipamentos. O novo design propicioualterao de sua concepo de fabricao e adotou novos conceitos de design de produtos, tais como:

respeito ao meio ambiente;simplificao da montagem;Escalabilidade;Repetibilidade;

Menor interferncia humana;Reduo de custos;Aumento do volume de vendas.

Os equipamentos que tradicionalmenteapresentavam na construo mecnicainmeras soldas e gabaritos, com difcilacesso a algumas partes para desmontageme manuteno, apresentam agoracaractersticas de design no encontradas

em conjunto em equipamentos similares noBrasil e no mundo, pois possuem asseguintes caractersticas:

Figura 10: Novo design do Breakless New.

No utiliza soldas;As partes so encaixadas, resultando em uma linha de montagem limpa, com maior qualidade

para o meio-ambiente e para a fora de trabalho;As estruturas de alumnio arredondado, alm de conferirem leveza e beleza, so umavanguarda: no so encontradas em nenhum Nobreak no mundo. As ranhuras fazem com que,embora feito de um material extremamente leve, seja muito resistente;As laterais deslizantes facilitam a abertura e fechamento do equipamento durante o processo de

fabricao bem como na manuteno, exigindo menor espao livre nas operaes;


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As cantoneiras encaixveis em borracha vulcanizada aumentam a resistncia no transporte,pois concentram e suportam os impactos e em caso de dano so facilmente trocadas. Almdisso, do acabamento aos cantos;A cor preta, tendncia mundial, e a pintura texturizada, combinadas ao tom do alumnio trazemsofisticao aos equipamentos.

5. Interfaces e sinalizaes

O equipamento possui controlee superviso microprocessados em umanica placa. Isto tem como resultadogrande integrao, minimiza possveiscausas de falha e traz como benefciooperacional o fato de apresentar aousurio durante todo o tempo uma

grande quantidade de informaes,sejam elas atravs de sinalizao sonoracaracterstica para determinados eventosou sinalizao visual atravs de painelde leds ou texto no display.

Desta forma, alm de contar com painel de leds que informa de forma simples o status doequipamento, o Breakless New possui display de cristal lquido (2 linhas por 20 colunas) com o qual ousurio pode navegar pelas telas e obter informaes precisas do valor das grandezas envolvidas, asquais podemos citar:

Tela de Apresentao;Tela de Dados da Entrada: tenso, corrente e freqncia;

Tela de Dados da Sada: tenso, corrente e freqncia;Tela de Potncias ativa e reativa e percentual de carga na sada;Tela de Dados da Bateria: tenso de bateria e status;Tela de Temperatura, data e Hora;Tela de Configurao do Modo Silencioso;Tela de Configurao do Modo Econmico;Tela de Ligar/Desligar Nobreak;Tela de visualizao dos Alarmes Ativos, que vale a pena citar:

o Freqncia entrada Alta / Freqncia entrada Baixa;o Sobretenso entrada / Subtenso entrada / Sem rede;

o

Sobretenso Bateria / Subtenso Bateria / Bateria descarregada;o Bateria em Descarga;o Sobrecarga / Sobrecarga >125% / Sobrecarga >150%;o Temperatura maior que 36C / Temperatura maior que 40C;o Sobretemperatura Inversor;o Falha no Equipamento;o Sobretenso Inversor / Subtenso Inversor / Curto-circuito na sada;o Erro Comunicao com a EEPROM / Erro Gravao na EEPROM / Erro RAM

interna;o Falha no carregador;o Carga econmica.


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Telas de falha

Quando for detectada situao anormal de funcionamento, o equipamento transfere para bypasse desliga o inversor. informada a falha e somente possvel religar o equipamento aps cessar acausa da mesma. As falhas possveis nesta tela so:

o

Curto-circuito na sada;o Sobretemperatura Inversor;

o Sobretenso Inversor;

o Subtenso Inversor;

o Erro Comunicao com a EEPROM;

o Erro RAM interna.

Estas informaes so de grande importncia na investigao de eventual falha.

6. Confiabilidade

A Famlia Breakless New, segundo dados obtidos de equipamentos instalados, aponta para umMTBF acima de 1 milho de horas visto pela carga. Este nmero revela uma estrutura de altaconfiabilidade, fruto de um rigoroso processo que engloba projeto, suprimentos, engenharia de

produto, fabricao e ps-venda.

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