NoBreak NewBlue – G3
Fábio M. de Carvalho, Marco Machado e Gerson Gabiatti
Engenharia e Desenvolvimento – Logmaster
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www.logmaster.com.br
Conjuntamente com seu décimo aniversário, a Logmaster disponibiliza ao mercado
corporativo a terceira geração do seu Nobreak true on-line, de dupla conversão, ainda mais
customizável, eficiente e confiável.
Seus circuitos principais e características diferenciadas são apresentados resumidamente
neste artigo, destacando-se:
alta eficiência energética (rendimento global elevado e correção ativa do fator de
potência de entrada) racionalizando o uso de energia;
carregador de baterias de alta capacidade e ajustável;
tensão de saída flexível;
opção com baterias internas (equipamentos até 8kVA);
tecnologia própria, com plena disponibilidade de peças de reposição e de profissionais
treinados & qualificados em todo o território nacional;
dotado de transformador isolador (inclusive no modo bypass);
software de gerenciamento, incluindo funções pró-ativas, maximizando sua utilização
e aumentando a disponibilidade do seu sistema de energia.
Retificador / Boost:
Sob condições normais de operação, com rede presente, é responsável pela conversão da
rede de entrada em corrente contínua, para alimentação do inversor e do carregador de baterias. Na
ausência da rede, de forma ininterrupta e automática, a alimentação do inversor é feita usando a
energia armazenada no banco de baterias.
FIGURA 1 – Nobreak True On-line, dupla conversão (norma ABNT 15014)
Visando redução de custo pelo uso racional da energia elétrica, é fundamental apresentar
fator de potência de entrada próximo à unidade (resolução 456/2000 da ANEEL especifica fator de
potência 0,92 ou superior). Com fator de potência elevado, o valor da corrente exigida da
concessionária é menor, assim reduzindo custo da sua rede de alimentação (transformadores, cabos
e disjuntores), bem como minimizando as perdas de condução e correntes harmônicas em todo o
circuito de entrada.
A figura 2 apresenta as formas de onda das correntes de entrada e de saída, seu respectivo
fator de potência, distorção harmônica e valor RMS, de um nobreak com tensão de entrada e de
saída 220Vca. Observe que mesmo fornecendo potência praticamente nominal (9,7kVA), a
potência exigida na entrada é de 9,38kVA/9,32kW, graças ao seu circuito retificador/boost de
última geração, com chaveamento suave em alta frequência, o qual alia correção ativa do fator de
potência e alta eficiência.
FIGURA 2 – Corrente e tensão de entrada (esquerda) e saída do inversor (direita).
Outro pré-requisito importante para o circuito retificador/boost é aceitar ampla faixa de
variação de tensão e de freqüência de entrada, deste modo preservando as baterias para as situações
efetivamente extremas, prolongando sua vida útil, bem como provendo a máxima autonomia à
carga crítica alimentada pelo Nobreak.
Na versão monofásica (FFT ou FNT) o NewBlue tem faixa de variação de tensão de +/20%, enquanto que com entrada trifásica (FFFT) permite variação ainda maior (+20%/-25%), sem
comprometer a carga das baterias. Em ambas as versões, sua faixa de tolerância permite total
compatibilidade com redes de alimentação instáveis e com grupo motor-gerador (GMG), onde
além da variação de tensão, aceita também variação de freqüência de até +/-5Hz.
Carregador de Baterias:
Com rede presente, através do retificador/boost, o circuito carregador é responsável pela
recarga e flutuação do banco de baterias. Para maior disponibilidade de energia e compatibilidade
com baterias de diferentes capacidades, permite ajuste da corrente de recarga das baterias
diretamente no painel do Nobreak ou via software de monitoração (faixa de 1 a 7Acc).
FIGURA 3 – Tela de configuração da corrente de recarga das baterias
Com esta faixa de corrente de recarga, mesmo com baterias de maior capacidade, permite
reposição rápida de sua carga, assim restabelecendo sua autonomia plena em poucas horas de
recarga contínua (tipicamente, levando de 5 a 10horas), deixando seu sistema de energia
ininterrupta totalmente preparado para nova falha na rede de alimentação.
Circuito Inversor:
Responsável pela conversão de corrente contínua em corrente alternada, para alimentação
da carga crítica, emprega IGBT´s de última geração, chaveados em alta freqüência, gerando tensão
de saída com baixa distorção harmônica, mesmo alimentando cargas deformantes (não lineares)
conforme mostrado na figura 5.
FIGURA 5 – Tensão e Corrente de saída (potência nominal e carga não-linear)
Adicionalmente, o nobreak NewBlue-G3 conta com proteção adicional, a qual limita a
corrente fornecida pelo inversor, sem transferência para o bypass, deste modo provendo alta
corrente de partida para cargas não-lineares, bem como eventual corrente de curto-circuito na
saída, possibilitando a abertura seletiva de disjuntores no seu quadro de distribuição, para maior
disponibilidade de energia.
FIGURA 6 – Tensão e Corrente de saída na partida de carga não-linear (esquerda) e durante curtocircuito
Aspectos Gerais
Visando máxima expectativa de vida, a temperatura de operação de cada componente e a
adequada circulação de ar são fundamentais. Com este objetivo, aplicando novos conceitos de
projeto, seu gabinete e respectivo sistema de ventilação foram detalhadamente planejados e
implementados para garantir a correta ventilação em cada parte do sistema.
1) Baterias Internas:
Nos equipamentos até 8kVA, existe opção para uso de
baterias internas, alojadas em compartimento
independente e bem ventilado, deste modo operando
aproximadamente à temperatura ambiente, para sua
maior vida útil (conforme figura ao lado – baterias
VRLA). Havendo necessidade de maior autonomia, a
qualquer momento podem ser adicionadas baterias
externas, instaladas em gabinete próprio, reajustando
a corrente de recarga das baterias de acordo com esta
nova demanda, mantendo assim a máxima disponibilidade do sistema de energia.
2) Transformador Isolador e Indutores:
Por padrão de construção, todos os equipamentos são dotados de transformador isolador,
presente inclusive no modo bypass, gerando saída totalmente isolada galvanicamente e
livre de ruídos, provendo sua máxima proteção. Este conjunto magnético é montado
afastado das placas eletrônicas e das baterias internas, deste modo não elevando sua
temperatura, bem como permitindo livre e ampla ventilação.
3) Placas de Circuito Impresso:
Para maior confiabilidade, foram apropriadamente distribuídas, basicamente separadas
em dois grupos, montados em locais distintos: sensíveis & sem necessidade de ventilação
e placas de potência, com ventilação forçada, exclusiva e direcionada.
4) Novo Gabinete:
Atendendo aos novos requisitos de design, priorizando
processos “limpos” e o menor uso de materiais, o
gabinete do NewBlue-G3 foi concebido minimizando a
necessidade de soldas e de chapas espessas & pesadas,
através de técnicas avançadas de reforço em sua
estrutura de acordo com o lay-out de montagem dos
seus componentes internos.
FIGURA 7 –........................
Firmware New Blue 3:
O firmware tem uma interface, ou software residente, de monitoreamente e
configuração do New Blue3. Para utilizar esta ferramenta no windows use o
programa Hyperterminal, nas disbruições de Linux como Debian, Ubuntu e
Slackware, use o minicom. Demais sistemas operacionais, deverá haver uma
pesquisa do software que utilize a comunicação serial.
FIGURA 8 – Comunicacao entre o New Blue e Hyperterminal do Windows
FIGURA 9 –Comunicacao atraves protocolo Telnet entre o New Blue e Terminal do Linux:Debian
1. Configuração: É possível configurar os seguintes parametros:
a. o intervalo de frequência o qual o NOBREAK buscará o sincronismo;
b. Data e Hora;
c. Tensão de Saída (110-127 e 220-230);
d. Banco de Baterias (Capacidade do banco, Corrente de Carga e Tipo de
bateria, selada ou automotiva)
FIGURA 10 –Telas de configuracao do NewBlue3:Frequencia, Data e Hora, Tensao de Saida e Baterias
2. Eventos: Registra os acontecimento ocorridos com uma precisão de
2milisegundos
FIGURA 11 –Telas de eventos do NewBlue3
3. Estatistica: Exibe o histórico de funcionamento do New Blue 3
FIGURA 12 –Telas de Estatistica do NewBlue3
4. Medições: Através da opção 6 exibe as medidas instantaneas das grandezas
elétricas
FIGURA 12 –grandezas eletricas
5. MCE: Exibe o histórico do consumo de energia dos últimos 12 meses
FIGURA 13 –Historico do Consumo de Energia
Gerenciamento VIPMON:
1) Alerta temperatura ambiente elevada, em nível definido pelo usuário, deste modo
sendo aplicado para o monitoramento do sistema refrigeração do local onde o nobreak
está instalado; Este alerta pode ser enviado via email, conforme tela abaixo
FIGURA 14 –Configuracao do Envio de Email
Ou este alerta pode ser uma tela que será aberta em um computador a qual está rondando
o VIPMON
FIGURA 15 –Alerta da Temperatura Ambiente Elevada
2) Alerta potência de saída (carga) crítica através Email e Tela, em nível definido pelo
usuário, facilitando a gestão do parque instalado, onde normalmente pode ocorrer a
conexão de novas cargas, colocando em risco a disponibilidade de todo o sistema de
energia ininterrupta;
FIGURA 16 –Alerta da Carga acima do limite
3) Além do alerta relacionado a tempertura ambiente, o software de gerenciamento
VIPMON também envia e-mail ou exibe telas para os seguintes eventos.
•
•
•
•
Faltou Rede
Voltou Rede
Baterias Baixa ou Desconectada
Bypass (Equipamento em Bypass)
FIGURA 17 –Alertas
4) MCE: Medidor de consumo de energia. Esta ferramenta permite um controle técnico
(medição em Kwh) e financeiro (reais) do consumo de energia dos equipamentos os
quais recebem energia do New Blue 3.
FIGURA 18 –Historico do Consumo de Energia
5) Shutdown escalonado: permite configurar o desligamento dos servidores e estações
em função de sua prioridade. Observe na figura abaixo os campos destinados ao
tempo autonomia das baterias.
FIGURA 19 –Shutdown Escalonado
Uma vantagem em usar o Shutdown escalonado é maximizar o apromeitamento do
sistema ininterrupto de eneriga, em caso falha de rede , bem como elevando a vida útil
das baterias. Observe o gráfico abaixo que relaciona nivel de descarga com vida útil das
baterias
FIGURA 20 –Vida Util das Baterias X Nivel de Descarga
6) Ferramentas da Análise da Qualidade de Energia
a. Medições: Permite uma visão qualitativa das medições do NewBlue3,
informando através das barras coloridas, se os valores estão ou não dentro da
especificação nominal.
FIGURA 21 –Medicoes
b. Painel Sinóptico: Representação gráfica do fluxo de potência no New Blue 3
FIGURA 22 –Painel Sinoptico
c. Estatistica: Permite uma visualização completa do histórico de utilização do
New Blue 3
FIGURA 23 –Estatistica
d. Gravação de dados: Permite gravar em um arquivo as grandezas monitoradas
pelo New Blue 3. O arquivo gerado pode conter dados armazenados por
qualquer período e num formato aceito pelo EXCEL para posterior análise e
geração de gráficos e relatórios.
FIGURA 24 –Configuracado dos Dados para Gravar
7) O VIPMON também tem um formulário para configurar os parametros de
funcionamento do NOBREAK.
FIGURA 25 –Configuracao do New Blue 3 atraves do VIPMON
8) Wake On Lan: Religa o computador configurado através do VIPMON; campos Wake
On Lan e Mac Address. A função é executada quando termina a energia das bateria e
volta a rede. Nesta situação envia um comando via Ethernet (meio físico padrão da
rede de computadores) para que o computador cadastrado religue.
Gerenciamento NetAgent:
NetAgent é um dispositivo que estalebele um comunicação serial com New Blue3
utilizando o protocolo próprio (Megatec) e disponibiliza os dados para rede de computadores
através dos seguintes protocolos:
• SMNP (view)
FIGURA 26 –Modos de exibicao do SMNP view
•
HTTP
FIGURA 27 –Comunicacao com NetAgent atraves do Internet Explorer
FIGURA 28 –Usando o browse Icewealsel do Linux:Debian. Este programa equivale ao Iexplorer do
Windows
•
SMTP (e-mail)
FIGURA 29 –Configuracao do Envio de Email no NetAgent
As configurações do NetAgent podem ser feitas através dos seguintes protocolos
• TELNET
FIGURA 30 –Configuracao do NetAgen atraves do Protocolo TELNET
FIGURA 31 –Tela de Configuracao do NetAgent
•
HTTP
FIGURA 32 –Configuracao do NetAgent atraves do Internet Explorer
Referências Bibliográficas:
1) Resolução 456/2000 ANEEL – www.aneel.gov.br
2) Norma ABNT 15014 3) Ivo Barbi – especificar livro / artigo boost...
4) Manual do VIPMON – www.logmaster.com.br
5) Manual do NETAGENT – www.megatec.com.tw