UPS de frequência vs UPS de alta frequência: principais diferenças e como escolher o UPS certo para aplicações industriais

A escolha entre um UPS de Frequência e um UPS de Alta Frequência é um dos desafios mais comuns enfrentados pelos utilizadores industriais, engenheiros elétricos e empreiteiros de projetos.

Embora ambos os sistemas forneçam proteção de potência ininterrupta, eles diferem significativamente no design do transformador, eficiência, capacidade de sobrecarga, requisitos de instalação e adequação de aplicação.

Muitos compradores assumem que o UPS de frequência mais caro deve ser melhor, enquanto outros acreditam que a tecnologia de UPS de alta frequência substituiu completamente os sistemas tradicionais baseados em transformadores.ambas as tecnologias têm as suas próprias vantagens e são concebidas para diferentes ambientes de funcionamento.

Neste guia, vamos explicar as diferenças técnicas entre os sistemas UPS de frequência e os UPS de alta frequência, comparar as suas vantagens e desvantagens,e fornecer recomendações práticas para as instalações de fabrico, máquinas CNC, equipamentos médicos, instalações industriais e centros de dados.

Um UPS de frequência, muitas vezes referido como um UPS baseado em transformador, usa um transformador de isolamento de baixa frequência tradicional como parte de sua arquitetura de conversão de potência.

Historicamente, os primeiros sistemas UPS dependiam de retificadores controlados por silício (SCRs) e transformadores de baixa frequência para alcançar a conversão de voltagem, isolamento elétrico,e geração neutra para sistemas trifásicos de quatro fios.

Um UPS de frequência típico consiste em:

• Rectificador

• Autocarro de corrente contínua

• Inversor

• Transformador de isolamento de saída

O transformador é uma das características definidoras desta arquitetura UPS e contribui significativamente para o tamanho, peso e custo do sistema.

Os sistemas UPS de alta frequência tornaram-se práticos com o avanço da tecnologia IGBT de alta tensão.

Em vez de depender de um grande transformador de baixa frequência, esses sistemas usam circuitos de comutação de alta frequência para aumentar a tensão do barramento de CC e gerar diretamente a tensão de saída AC necessária.

Este projecto oferece várias vantagens:

• Dimensões menores

• Pesos mais baixos

• Maior eficiência

• Espaço de instalação reduzido

• Baixo custo de fabrico

Como resultado, os sistemas UPS de alta frequência tornaram-se a escolha dominante para centros de dados modernos, instalações de telecomunicações, edifícios comerciais e aplicações de TI.

Muitos artigos simplificam a diferença como:

"O UPS de frequência tem um transformador, o UPS de alta frequência não".

Embora isso seja geralmente verdade, não é inteiramente exato.

Hoje, alguns sistemas UPS de alta frequência industriais também incorporam transformadores de isolamento de entrada ou saída.

Do ponto de vista da engenharia, a verdadeira diferença reside na arquitetura de conversão de potência e na frequência de funcionamento.

Os sistemas UPS de frequência dependem da conversão de potência de baixa frequência e normalmente incluem isolamento do transformador.

Os sistemas UPS de alta frequência utilizam tecnologia de comutação de alta frequência para alcançar uma maior eficiência e maior densidade de potência.

A presença de um transformador é muitas vezes uma consequência da arquitetura, em vez do único fator definidor.

As instalações industriais operam frequentemente cargas com altas correntes de entrada, incluindo:

• Máquinas de perfuração CNC

• Compressores de ar

• Bombeiros

• Motores

• Equipamento hidráulico

O transformador de um UPS de frequência fornece amortecimento de energia e capacidade térmica adicionais durante eventos transitórios.

Como resultado, os sistemas de UPS de frequência são frequentemente preferidos em aplicações que envolvem cargas industriais pesadas e correntes repetitivas.

Os transformadores de isolamento proporcionam uma protecção eficaz contra:

• Ruído de modo comum

• Diferenças de potencial no solo

• Interferências elétricas

• Ondas induzidas por relâmpago

Isto é especialmente importante para:

• Sistemas de controlo PLC

• Equipamento de automação industrial

• Sistemas de imagem médica

• Instrumentos de laboratório

• Sistemas de comunicação

Em ambientes onde a qualidade da energia é crítica, o isolamento do transformador continua a ser uma vantagem significativa.

Os locais industriais experimentam frequentemente:

• Fluctuações de tensão

• Instabilidade de frequência

• Função do gerador

• Distorção harmónica

Os sistemas UPS de frequência são geralmente projetados com margens de operação mais amplas, tornando-os adequados para ambientes elétricos adversos, como:

• Instalações de fabrico

• Operações de mineração

• Instalações de petróleo e gás

• Projetos de infra-estruturas remotas

Os sistemas modernos de UPS de alta frequência geralmente alcançam:

• Fator de potência de entrada até 99%

• Menos de 3% de corrente de entrada THD

• Eficiência global de 95%~97%

Uma maior eficiência traduz-se directamente em:

• Menor consumo de electricidade

• Requisitos de arrefecimento reduzidos

• Menores custos operacionais

Para as instalações que operam 24 horas por dia, 7 dias por semana, as economias podem ser substanciais ao longo da vida útil do sistema.

Sem um transformador grande, os sistemas UPS de alta frequência ocupam significativamente menos espaço.

Para centros de dados e edifícios comerciais onde o espaço é valioso, isto torna-se uma grande vantagem.

A instalação também é mais fácil, reduzindo os custos de transporte e implantação.

À medida que a adoção de baterias de lítio continua a crescer, os sistemas UPS de alta frequência tornaram-se cada vez mais populares.

O seu alcance de funcionamento em CC mais alargado e os controles de carregamento avançados tornam-nos adequados para:

• Sistemas de baterias de lítio

• Sistemas inteligentes de gestão de baterias (BMS)

• Aplicações de potência de reserva energéticamente eficientes

Dadas as vantagens de eficiência dos sistemas UPS de alta frequência, muitas pessoas se perguntam por que a tecnologia UPS de frequência ainda existe.

A resposta é simples:

Algumas aplicações priorizam a confiabilidade em detrimento da eficiência.

Exemplos incluem:

• Instalações petroquímicas

• Instalações de fabricação de aço

• Infraestrutura ferroviária

• Centros de imagem médica

• Instalações militares

• Processos industriais críticos

Nesses ambientes, o isolamento elétrico, a capacidade de sobrecarga e a robustez operacional são muitas vezes mais importantes do que a economia de energia.

Por conseguinte, os sistemas UPS baseados em transformadores continuam a desempenhar um papel importante.

Uma fábrica de fabricação de metais experimentou freqüentes paralisações de máquinas de perfuração CNC devido a flutuações de tensão e perturbações de energia de curta duração.

As investigações iniciais sugeriram a instalação imediata de um sistema UPS.

No entanto, uma análise pormenorizada da qualidade da energia revelou que o principal problema eram quedas de tensão causadas por grandes correntes de arranque do motor provenientes de equipamentos próximos.

Após a avaliação das características de carga, foi implantada uma UPS industrial baseada num transformador para proteger os sistemas de controlo CNC.

Resultados incluídos:

• Redução significativa das paralisações inesperadas das máquinas

• Melhoria da continuidade da produção

• Melhor protecção dos controladores PLC e CNC

• Intervenção de manutenção reduzida

Este exemplo destaca um princípio importante:

Antes de selecionar um UPS, é essencial entender o problema real de qualidade de energia, em vez de simplesmente adicionar equipamentos de energia de reserva.

Escolha um UPS de alta frequência se a sua aplicação envolver:

• Centros de dados

• Servidores

• Equipamento de rede

• Sistemas de telecomunicações

• Edifícios comerciais

• Instalações com espaço limitado

Prioridades principais:

• Alta eficiência

• Menores custos operacionais

• Emissão menor

Escolha um UPS de frequência se a sua aplicação envolver:

• Motores e bombas

• Máquinas CNC

• Automatização industrial

• Equipamento médico de imagem

• Ambientes elétricos adversos

• Processos industriais críticos

Prioridades principais:

• Isolamento elétrico

• Tolerância a sobretensão

• Confiabilidade em condições de funcionamento difíceis

Não necessariamente.

Os sistemas UPS de frequência geralmente fornecem isolamento elétrico e capacidade de sobrecarga mais fortes, enquanto os sistemas UPS de alta frequência oferecem maior eficiência, menor tamanho e menores custos operacionais.

A melhor escolha depende da aplicação.

A principal razão é a inclusão de grandes transformadores de isolamento, que aumentam:

• Custos de materiais

• Peso

• Despesas de transporte

• Requisitos de instalação

Estes factores contribuem para um custo global do sistema mais elevado.

- Sim, sim, sim.

Contudo, a corrente de arranque do motor, a duração do aumento de tensão e as características de carga devem ser cuidadosamente avaliadas.

Para aplicações industriais exigentes, um UPS baseado em transformador ainda pode ser a solução preferida.

A resposta depende do perfil de carga da máquina, das condições de qualidade da energia e dos requisitos de tempo de funcionamento.

Muitas instalações CNC industriais continuam a usar sistemas UPS baseados em transformadores devido ao seu forte isolamento e capacidade de lidar com ondas elevadas.

A TAFENG Power é especializada em soluções de proteção de energia confiáveis para aplicações industriais e comerciais.

A nossa gama de produtos inclui:

• UPS online de fase única

• UPS em linha de três fases

• UPS baseados em transformadores industriais

• UPS de alta frequência

• Sistemas UPS modulares

• Soluções UPS de bateria de lítio

• Fabricação de UPS OEM e ODM

Se você precisa de uma solução UPS para máquinas CNC, instalações de fabricação, equipamentos médicos, infraestrutura de telecomunicações, ou centros de dados,A nossa equipa de engenheiros pode ajudá-lo a selecionar o sistema mais adequado com base nas suas necessidades operacionais reais.

Entre em contato conosco hoje para discutir os requisitos do seu projeto e receber uma recomendação personalizada da UPS.