Estabilizadores
e No-Breaks
Estabilizadores
O estabilizador
é utilizado com a finalidade de possibilitar uma tensão
de saída sempre estável, protegendo os equipamentos
de variações de tensão da rede elétrica. O estabilizador
"regula" a tensão de entrada de maneira
a evitar mudanças bruscas nos níveis elétricos (para
mais ou para menos).
Os estabilizadores
possuem um transformador com múltiplas saídas, sendo
que cada saída apresenta um nível de tensão diferente.
Um circuito eletrônico interno chamado de comparador
de tensão seleciona um ponto de saída diferente enquanto
a tensão de entrada varia, mantendo a tensão de alimentação
constante.
No-Breaks
O No-Break
ou UPS (Uninterruptible Power Supply) tem a finalidade
de proteger e manter os equipamentos eletrônicos alimentados
quando ocorrerem falhas na rede de distribuição elétrica.
Assim, os usuários de redes de computadores podem
salvar e fechar os arquivos e programas em utilização
(o tempo de autonomia mais comum é de algo entre 10
e 15 minutos). Alguns tipos permitem que o uso por
algumas horas ininterruptas sem energia elétrica.
Figura
9 - Tipos de UPS
Um UPS
consiste em baterias, um carregador de baterias e
um inversor e retificador de energia. As funções de
cada um são as seguintes:
Inversor
e Retificador
- O Inversor é um circuito interno que transforma
a tensão das baterias em tensão alternada, normalmente
fornecida pela linha de alimentação, para os dispositivos
de rede. Já o Retificador transforma a tensão alternada
da rede elétrica em tensão continua, com finalidade
de alimentar o inversor;
Carregador
de bateria - projetado
para manter as baterias em condição de pico durante
os períodos em que o sistema da linha de alimentação
estiver funcionando normalmente;
Baterias
- O UPS possui uma ou varias baterias, que são utilizadas
quando um circuito eletrônico identifica a interrupção
de energia e começa a alimentar automaticamente
o equipamento. Esse circuito eletrônico executa
duas funções através de uma Chave de Transferência
interna ao UPS: ligar as cargas na corrente elétrica
quando essa corrente estiver em condições satisfatórias
e conectar o conjunto de baterias as cargas quando
o fornecimento de energia elétrica for interrompido
ou no caso de alguma anormalidade. Geralmente, quanto
maiores forem as baterias em um UPS, maior o período
de tempo em que ela poderá suportar os dispositivos
de rede durante faltas de energia.
Existe
ainda um sistema de proteção contra "pane"
chamado de By Pass, que alimenta as cargas diretamente
com energia elétrica.
Figura
10 - Estrutura UPS
Diferenças
nos recursos do UPS
Vários
fabricantes desenvolveram sistemas UPS que diferem
nas seguintes formas: a capacidade de armazenamento
de energia das baterias, a capacidade de entrega de
energia pelo inversor e o esquema operacional (se
eles operam continuamente ou apenas quando a voltagem
de entrada atingir um nível específico). Da mesma
forma, quanto mais recursos um UPS tiver, mais caro
ele será.
Tipos
de UPS
Existem
dois tipos básicos de UPS: On-line e Off-line. A diferença
está na forma como a energia chega ao computador:
UPS
On-line
Possui
forma de transmissão de energia elétrica alternada
que entra no inversor, que transforma em energia elétrica
continua para ser armazenada pela bateria e esta envia
a sua carga para outro inversor que converte a energia
elétrica para alternada novamente e será esta que
irá alimentar o equipamento. Assim, a bateria nunca
ficará sem carga. Quando houver falta de energia,
a energia elétrica irá direto da bateria para o computador
automaticamente. Existem ainda dois tipos de no-breaks
on-line: on-line em paralelo e on-line em série:
UPS
on-line em paralelo -
a bateria e a energia elétrica da entrada do são
ligadas simultaneamente à saída do equipamento.
Como a bateria está sempre ligada na saída do UPS,
não há retardo em seu acionamento, entretanto, como
a energia elétrica também está presente na saída
e quaisquer problemas na rede elétrica (como variações
de tensão e ruídos) são repassados para a saída
do no-break.
UPS
on-line em série – nesse
tipo, o equipamento é alimentado continuamente apenas
pela bateria. Quando falta energia elétrica, não
há qualquer tipo de retardo. A tensão elétrica presente
na entrada do no-break é usada apenas para carregar
a bateria, assim a saída fica totalmente isolada
da entrada. Com isso, qualquer problema na rede
elétrica (variações, ruídos, etc) não afeta o equipamento
conectado na saída.
Figura
11 - UPS On-Line
UPS
Off-line
Os UPS
off-line são os mais baratos e apresentam um retardo
em seu acionamento. A tensão elétrica é transmitida
diretamente para as cargas, sem o condicionamento
de energia. Quando ocorre a falta tensão elétrica
a chave de transferência é ligada e assim as baterias
fornecem a energia através do inversor.
Quando
a energia elétrica falha, o UPS demora um tempo (tipicamente
16ms) para detectar que a falha e acionar a bateria.
Embora esse retardo seja pequeno, pode afetar o funcionamento
de equipamentos mais sensíveis.
Um tipo
de UPS off-line muito comum é o line interactive.
Esse tipo de no-break oferece um retardo menor (tipicamente
de 6ms) e traz um estabilizador de tensão embutido.
Figura
12 - UPS Off-Line
Consumo
de um equipamento: Watts x VA
Os equipamentos
eletroeletrônicos sempre apresentam a indicação de
seu consumo expresso em Watts ou em VA. Para o correto
dimensionamento da rede elétrica, dos UPS e demais
equipamentos torna-se necessário conhecer o consumo
total da rede. Agora, como proceder se alguns equipamentos
possuem a indicação em Watts e outros em VA? Estas
suas unidades são similares ou diferentes unidades
de medida?
Watts
e VA não são unidades similares. O valor em Watts
sempre será menor que o valor correspondente em VA,
devido ao "Fator de Potência". O Fator de
Potência é um número entre 0 e 1 que representa a
fração da corrente que provê energia disponível para
a carga. Apenas em filamentos incandescentes, como
nas lâmpadas elétricas, o fator de potência é igual
a 1 (um). Em outros equipamentos, nem toda a corrente
disponível consegue ser utilizada e uma parte retorna
ou é perdida na forma de calor.
Para
computadores, o Fator de Potência a ser utilizado
deverá estar entre 0,6 e 0,7. Em outras palavras a
potência em Watts para computadores é um valor entre
60% e 70% do valor em VA. Os computadores modernos
usam capacitores na entrada de suas fontes de alimentação
(fontes chaveadas), que por suas características de
entrada exibem fator de potência entre 0,6 e 0,7,
tendendo a 0,6 na maioria das vezes.
Novas
tecnologias de fontes de alimentação (denominadas
fontes chaveadas com fator de potência corrigido)
permitem um fator de potência de 1 ou próximo a um.
Um bom fator de potência a ser utilizado para computadores
é o fator de 0,65. Por exemplo, um UPS com capacidade
de 1000VA será capaz de alimentar uma lâmpada de 1000Watts,
porém só terá a capacidade de alimentar um computador
de consumo de 650Watts. Porque isto acontece?
O fator
de potência de uma lâmpada é de 1 (um) e do computador
0,65. O consumo poderá estar especificado em
VA ou Watts. Para converter Watts em VA, divida
o valor em Watts por 0,65 => VA = Watts / 0,65.
Assim, uma atenção especial deve existir na aquisição
de um UPS ou estabilizador: equipamentos com fatores
de potência baixos devem ser evitados.
De modo
a ter certeza de estar comprando um equipamento apropriado
para suas necessidades, verifique se as potências
em VA e Watts estão indicadas na embalagem ou especificação
do produto. Um UPS com indicação de 1000VA terá a
capacidade de fornecer 650Watts em equipamento com
fator de potência de 0,65 ou fornecer apenas 300Watts
em equipamento com fator de potência de 0,3.
Aplicações
dos dispositivos
Filtro
de Linha e Protetores de Surto
Tipo
de proteção: Surtos, Picos de energia, ruído elétrico.
Finalidade:
Filtrar
ruídos da rede elétrica, especialmente os gerados
por motores, tais como de condicionadores de ar, aquecedores
etc. Os protetores de surto de tensão são normalmente
montados em uma tomada de energia na parede, à qual
um dispositivo de rede está conectado.
Esse
tipo de protetor de surto de tensão tem um circuito
criado para impedir que surtos e picos causem danos
ao dispositivo de rede. Um dispositivo chamado de
varistor é usado com mais freqüência como esse tipo
de protetor de surto de tensão. Um varistor é capaz
de absorver correntes muito grandes sem danos, podendo
reter os surtos de voltagem em um circuito de 120V
até um nível de aproximadamente 330V, protegendo os
dispositivos de rede ao redirecionar as voltagens
em excesso, que ocorrem durante picos e surtos de
tensão, para um aterramento.
Os filtros
de linha mais simples aplicam-se basicamente para
aumentar o número de tomadas disponíveis para ligar
os equipamentos ao estabilizador. O importante é não
confundir este dispositivo com as réguas de tomadas
de baixo custo encontradas no mercado.
Estabilizadores
Tipo
de proteção: Subtensões, Sobretensões, Surtos, Picos
de energia e ruído elétrico.
Finalidade:
Regulagem
da tensão de entrada. É essencial que incorpore as
funções de um filtro de linha para a proteção do hardware.
No-Break
ou UPS
Tipo
de proteção: Subtensões, Sobretensões, Surto, Picos
de energia, Ruído elétrico, Blackout.
Finalidade:
Realiza
a proteção do hardware, dos dados e dos dispositivos
do sistema. Sua principal função é garantir, no caso
de interrupção do fornecimento da energia elétrica,
o funcionamento do computador ou de qualquer outro
dispositivo a ele conectado com um tempo de funcionamento
extra para que o usuário salve seus trabalhos e faça
o desligamento seguro e correto do sistema.
UPS de
qualidade já incorporam as funções de filtro de linha,
garantindo a integridade dos equipamentos a eles conectados,
possuindo também programas de gerenciamento para quando
da falta da energia elétrica.
Conclusão
Problemas
de quedas de tensão, variações na energia e outros
efeitos elétricos podem ser tratados através do uso
de dispositivos de proteção como filtros de linha,
supressores de surto, no-break (UPS) etc. Por exemplo,
a quantidade de UPS que deve ser colocada em uma rede
local dependerá de fatores como orçamento, os tipos
de serviço que a rede fornece, a freqüência e a duração
de falta de energia na região, quando elas ocorrerem.
No mínimo, cada servidor de arquivos da rede deve
ter uma fonte de energia de reserva.
Em redes
de topologia em estrela estendida, onde dispositivos
como bridges, switches e roteadores são usados, a
reserva de energia deverá ser fornecida a eles também,
para evitar falhas no sistema, bem como para todas
as áreas de trabalho consideradas essenciais.
Como
os administradores de rede sabem, não adianta muito
ter um servidor e um sistema de cabeamento operacional
se não for possível garantir seu acesso ou que os
equipamentos não serão desativados antes que os usuários
possam salvar suas aplicações em uso.
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