case-study
sistemas de alimentação DC: soluçþes integrais Jaime Cabrera MartĂnez B ( E < F H
1. Introdução As fontes de alimentação sĂŁo elementos indispensĂĄveis na maioria das aplicaçþes de controlo. Converter a TensĂŁo Alternada em ContĂnua para alimentar os diferentes equipamentos ou componentes ĂŠ algo necessĂĄrio para qualquer fabricante de equipamento ou quadros elĂŠtricos. Por isso, certamente, ĂŠ um dos componentes elĂŠtricos com um maior nĂşmero de unidades produzidas e do equipamento de eletrĂłnica de potĂŞncia mais solicitado e utilizado no mercado. Apesar da sua ampla gama de aplicaçþes e grande utilização, nem sempre ĂŠ claro quais as diferenças entre a grande variedade de tipos, marcas e modelos de fontes de alimentação que existem no mercado. Na primeira parte deste artigo daremos alguns pontos-chave relativamente Ă s caraterĂsticas importantes, geralmente desconhecidas, que devĂamos ter em conta ao escolher a fonte de alimentação que melhor se adapte Ă s nossas necessidades. Outro ponto muito importante passa por entender que cada aplicação ĂŠ diferente e, em muitas ocasiĂľes, surgem-nos necessidades mais complexas que requerem nĂŁo sĂł uma simples fonte de comunicação. Na WeidmĂźller chamamos sistema de alimentação Ă conjunção de vĂĄrios elementos, sempre partindo de uma ou vĂĄrias fontes de alimentação, para realizar soluçþes integrais que proporcionem capazes de proporcionar redundância em caso de falha de um equipamento, o aumento da potĂŞncia disponĂvel juntamente com a carga, a seleção de circuitos para isolar apenas a parte problemĂĄtica do sistema, o sistema de backup para corrigir falhas no fornecimento da rede. Com a exceção de aplicaçþes concretas que exigem fontes lineares, atualmente na maioria das situaçþes sĂŁo utilizadas fontes comutadas, uma vez que garantem vantagens claras sobretudo relativamente ao tamanho e rendimento. Neste artigo iremos falar, Ăşnica e exclusivamente, de fontes comutadas.
" # ferentes, outros optam por um único modelo com uma ampla gama $ te. Teremos, igualmente, que ter em conta as questþes de deriva, o %&&' entre uma determinada gama de tensþes de entrada, ao passo que para as tensþes superiores e inferiores, o rendimento cai e em alguns ( ! alimentação monofåsicas da gama PRO-M da Weidmßller permitem ! )* +/0 1 2 )& 35& 162
2.2. Desvio tĂŠrmico Com o aumento ou diminuição da temperatura ambiente (comum dentro de um quadro elĂŠtrico e sobretudo com graus de isolamento IP elevados), os componentes eletrĂłnicos no seu interior podem deixar de funcionar bem e produz-se um decrĂŠscimo do rendimento da fonte de alimentação. Muitos fabricantes de mercado proporcionam os dados a uma temperatura ambiente de 25Âş C e possuem uma curva de desvio acentuada. Ă&#x2030; por isso que, por exemplo, podemos comprar uma fonte de alimentação ! ;$ ! %+& <
! = ! * e 24 VDC, mas que numa aplicação onde o quadro esteja sujeito a > 0&?*&@ ! seu rendimento baixa consideravelmente e apenas nos proporcio +!* 3 ! A gama PRO-M da Weidmßller, por outro lado, indica a potência de saà # /&@ 2! * +0 162 /&@ 2 Graças a este fator, muitos clientes têm optado por estes modelos para aplicaçþes em condiçþes extremas.
Temperature derating 130
2. Parâmetros importantes numa fonte de alimentação DC A seguir passaremos a abordar com destaque alguns dos pontos e qualidade de uma fonte de alimentação.
2.1. Gama de tensão de entrada A classe de tensão de entrada Ê o grau de tensþes AC-DC à entrada do dispositivo no qual uma fonte de alimentação consegue funcionar portante para a exportação, uma vez que a tensão AC de distribuição ! www.oelectricista.pt o electricista 44
Pout [% PN]
50
120 Additional Power 110 Reserve 100 up to 45°C
Î&#x201D; â&#x20AC;&#x201C;2.5 %
90 80 70 60
20
30
40
50
60
70
Ambient temperature [°C] Figura 1 Curva de desvio tÊrmico da gama PRO-M da Weidmßller.
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case-study Para falhas ocasionais provocadas geralmente por redes instĂĄveis (comuns em paĂses emergentes ou com uma mĂĄ distribuição de energia elĂŠtrica) ou para realizar paragens de segurança de uma forma correta existem os denominados mĂłdulos buffer E atuam como uma pequena bateria Ă base de condensadores para que garantam a tensĂŁo de saĂda durante um pequeno perĂodo de tempo. Por exemplo, o mĂłdulo de buffer da gama PRO-M da WeidmĂźller con / % +& +*& L permite paragens de emergĂŞncia ou soluciona pequenas perturbaçþes de rede. A vantagem destes mĂłdulos relativamente aos sistemas de backup com baterias DC ĂŠ a falta de necessidade de manutenção, a simplicidade da instalação e o pequeno espaço. Para garantir o funcionamento de um sistema durante maiores perĂodos de tempo antes de uma falha completa da alimentação de rede utilizam-se sistemas de baterias. Geralmente, os sistemas baseiam-se na utilização de dois componentes independentes. O primeiro ĂŠ um mĂłdulo de carga de baterias, as suas principais funçþes passam por realizar a carga correta da bateria (otimizada segundo a temperatura para alargar o seu tempo de vida), comutar a tensĂŁo de saĂda da fonte da bateria quando falhar o fornecimento AC e a fonte deve estar operativa e restabelecida quando solucionada, e a sinalização e co ; (Q2" # o estado do sistema. O outro elemento fundamental sĂŁo as baterias dentro das quais existem diferentes tipos de capacidade para adequar a carga e o tempo necessĂĄrio ao funcionamento em modo de backup. J S S gurar se que o sensor de temperatura estĂĄ integrado na bateria e nĂŁo no mĂłdulo de carga ou de controlo. O controlo da carga deve basear-se na temperatura da bateria para otimizar o tempo de vida da mesma. A WeidmĂźller possui uma ampla gama de baterias e carregadores para realizar este tipo de soluçþes.
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3XIIHUVWDWXV Figura 8 H backup atravĂŠs de baterias para solucionar falhas de rede.
4. Conclusþes O objetivo deste artigo passou pelo esclarecimento de alguns conceitos e parâmetros que consideramos importantes para a escolha correta de uma fonte de alimentação, assim como a descrição de sistemas de alimentação mais avançados para aplicaçþes que necessitem %&&' S U esclarecer vårios conceitos e soluçþes para os seus futuros sistemas de alimentação.
BATERIAS INDUSTRIAIS
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TECNOBAT â&#x20AC;&#x201C; Sistemas de Baterias e Acumuladores, Lda. CENTRO DE NEGĂ&#x201C;CIOS DA MAIA NÂş 74 â&#x20AC;&#x201C; 2AV 4470-034 MAIA - PORTUGAL
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