UPS Dinâmica: Teoria, Fabricantes e Vantagens

Norival Corrêa
Engenheiro Consultor Sênior
Date: 25/03/2013
UPS Dinâmica
Tipos e Tecnologia
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UPS DINÂMICA
Agenda
• Teoria de Armazenamento de Energia Cinética;
• Fabricantes e suas UPS;
• Filtro Hibrido (Ativo + Passivo )UPS Dinâmica;
• Vantagens Econômicas;

Tecnologia e Física das UPS Dinâmicas
Tipos de UPS Dinâmicas
• Teoria da Energia Cinética de Armazenamento
• Isolando o Δd da equação de Torricelli temos;
• Δd = Vo2 - V2 / 2.a;
• Substituindo a equação de torricelli na equação de trabalho temos;
• T = m.a.(Vo2 - V2 )/2.a, retirando a aceleração a, temos: T=m.(Vo2 - V2 )/2,
• Onde,
T = ENERGIA CINÉTICA = m .V2/2; como temos velocidade angular em uma
massa de inércia em cilindrica, lembramos da relação entre velocidade linear e
angular que é:
V=2.Π.R/T; como a velocidade angular é ω=2 Π/T, Temos V= ω.R
• Substituindo na equação de Energia Cinética temos; EC=m.R. ω2/2
• Momento de Inércia é dado por J = m.R; A equação de Energia Cinética final fica
como: EC= J. ω2/2, que é a equação fundamental da energia de armazenamento
da UPS Dinâmica.

Tecnologia e Física das UPS Dinâmicas
• Teoria da Energia Cinética de Armazenamento
•
• EC= J. ω2/2 = Energia Mecânica EC=Li2/2 =Energia Elétrica
• EC=Li2/2; Energia Cinética Armazenada no Indutor
Massa de Inércia + Gerador Síncrono = Energia Elétrica

Fabricantes
• VYCON FLYWHEEL UPS
– UPS HIBRIDA - MASSA DE INÉRCIA(SUBSTITUI AS BATERIAS) + INVERSOR VELOCIDADE DE
36000RPM A 55000 RPM

UPS System
Typical UPS System Block Diagram VYCON
Rectifier
AC/DC
Genset
AC
Inverter
DC/AC
Utility
AC
Critical AC
Output
Automatic Transfer
Switch
480
VAC
Long-term AC
alternate
source
540 VDC
Flywheel Module
DC
AC
Genset Start Signal
Bi-directional IGBT
converter
Graphical
Control
Interface
Remote
Monitoring
Auxiliary Power
(Protected AC source
for flywheel controls
and vacuum pump)
VDC
(flywheel and power converter)
Time Line

UPS System
Typical UPS System Block Diagram VYCON
Rectifier
AC/DC
Genset
AC
Inverter
DC/AC
Utility
AC
Critical AC
Output
Automatic Transfer
Switch
480
VAC
Long-term AC
alternate
source
540 VDC
Flywheel Module
DC
AC
Genset Start Signal
Bi-directional IGBT
converter
Graphical
Control
Interface
Remote
Monitoring
Auxiliary Power
and vacuum pump)
VDC

UPS System
Operational Sequence VYCON
Rectifier
AC/DC
Inverter
DC/AC
Utility
AC
Critical AC
Output
Automatic Transfer
Switch
480
VAC
Graphical
Control
Interface
Remote
Monitoring
VDC
Auxiliary Power
and vacuum pump)
Bi-directional IGBT
converter
Genset Start Signal
2 sec. 6 sec. 2 sec. 2 to 15 min.
UtilityOutage
Time Line
Flywheel Module
DC
AC
Genset
AC

UPS System
Rectifier
AC/DC
Genset
AC
Inverter
DC/AC
Utility
AC
Critical AC
Output
Automatic Transfer
Switch
480
VAC
VDC
Auxiliary Power
and vacuum pump)
Bi-directional IGBT
converter
Flywheel Module
DC
AC
Operational Sequence VYCON
Genset Start Signal
Graphical
Control
Interface
Remote
Monitoring
Long-term AC
alternate
source

Fabricantes
• PILLAR UPS DINÂMICA + HIBRIDA
– UPS HIBRIDA - MASSA DE INÉRCIA(SUBSTITUI AS BATERIAS) + INVERSOR

PILLAR UPS DINÂMICA + HIBRIDA
Storage Elements – Powerbridge

Piller Powerbridge in UNIBLOCK-
T

Piller Powerbridge in UNIBLOCK-TD

Fabricantes
• HITEC UPS DINÂMICA
– UPS - MASSA DE INÉRCIA NO MESMO SKID = Eixo 3600 rpm 60HZ 2 polos ; Massa de Inércia 5400
rpm; Com escovas.

Fabricantes
• EURODIESEL UPS DINÂMICA
– UPS - MASSA DE INÉRCIA NO MESMO SKID = Eixo 1800 rpm 60HZ 4 polos ; Massa de Inércia 3000
rpm, sem escovas Brushless.

UPS de Armazenamento Cinético

Efeito de Filtro Hibrído (Ativo + Passivo ) UPS
Dinâmica
Qualidades notáveis do filtro ativo:
- Compensação de desvio de tensão da
rede elétrica;
- Filtragem das tensões de harmônicas
transmitidas para a utilidade;
- Filtragem de carga suportada correntes
harmônicas;
- Correntes/Voltagem de harmonicas não
suportadas por sistemas de eletrônica de
potência;
- Entrada de fator de potência próximo à
unidade ou ≥0,9878
O retator (choke) e gerador síncrono no sistema atua como um
filtro na entrada de energia.
O sistema não utiliza eletrônica de potência para ou converter a
tensão de saída para converter a onda. Em vez disso, funciona
como uma harmónica filtrar a oferta e carregar harmônicos
transmitidas. Além disso, o geradorfornece a energia reactiva
consumida pela carga.

BOBINA DE
REATÂNCIA
MOTOR EMBREAGEM ESTATOR-ALTERNADOR
±1%
30%
+30%Faixa de
Tensão de
Entrada
Tolerância
Tensão de
Saída
Estabilizador de Tensão
Filtro Hibrido (Ativo + Passivo ) UPS Dinâmica

Correção do Fator Potência
Filtro Hibrido (Ativo + Passivo ) UPS Dinâmica
REDE CARGA CRÍTICA
BOBINA DE REATÂNCIA
Fator de Potência
da Rede Cos Ф = 1
MOTOR EMBREAGEM ESTATOR-ALTERNADOR
POTÊNCIA ATIVA (KW)
Potência
Reativa
(kVAr)

Filtro de Harmônicos
Filtro Hibrido (Ativo + Passivo )UPS Dinâmica
REDE
CARGA
CRÍTICA
BOBINA DE REATÂNCIA
Divisor Indutivo em série
MOTOR EMBREAGEM ESTATOR-
ALTERNADOR

Vantagens Econômicas

Rede
Grupo Gerador Diesel
Bancos de Capacitores
ATS
UPS Estática
Painéis de Distribuição
Baterias + Ar cond. + Combate Incêndio. +
Iluminação especial
Sala de Baterias
Carga
Bobina de
Reatância
Vantangens Econômicas
Redução de Equipamentos Suplementares

UPS Rotativa Diesel
•Tamanho do Módulo ≤ 3000 kVA
•Alta eficiência elétrica
•Baixo custo operacional
•Menor área necessária (-45%)
•Vida útil 25 anos
•Sem baterias
•Sem conversões elétricas
UPS Estática + Grupo Gerador
• Tamanho do Módulo ≤ 1000
kVA
• Baixa eficiência elétrica
• Alto custo operacional
• Necessita grande área
• Vida útil 10 anos
• Com baterias
• Com conversão elétrica
Versus

Algumas instalações
Texas Instruments, The Philippines
NO-BREAK KS®SB 2 X 9 X 2500 kVA, 13.6 kV

NO-BREAK KS®SB 2 x 4 x 2100 kW, 4.16 kV
Cisco Systems TX-DC2, Dallas, USA

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