Já é outono no quintal, e em nosso blog técnico, editores e leitores querem fazer uma pausa de termos, esquemas e diagramas complexos para o uso de UPS (fontes de alimentação ininterrupta) e falar sobre algo mais abstrato, embora não seja divertido, mas pelo menos ampliando horizontes. Isso é o que faremos. Todos sabem que o local principal da vida do UPS é sob a mesa do escritório ou na sala do servidor do data center. Mas você pode encontrar UPS em outros lugares onde a operação de sistemas importantes ou mesmo a vida humana depende do fornecimento de energia. Abaixo estão alguns exemplos interessantes.
No céu
Seria surpreendente se os aviões não tivessem UPSs, considerando como os modernos navios estão abarrotados de todos os tipos de eletrônicos. Claro, o UPS instalado em uma aeronave tem uma série de requisitos especiais em comparação com seus equivalentes de escritório (condições de temperatura, resistência à vibração e mudanças na pressão do ar), e eles são chamados de forma um pouco diferente - "Fonte de alimentação de emergência", ou EPS ( Fonte de alimentação de emergência). Ao contrário dos UPSs baseados em terra, eles são alimentados por corrente contínua da rede de bordo de 28 V, mas na saída eles fornecem uma ampla gama de tensões diferentes: 24 V e 2,0–6,5 V DC e 115 V / 400 Hz AC.
Fonte de EPS 501-1228-04 para aeronaves Bombardier e Embraer. Fonte: PaulGreasley / Wikimedia Commons
Em uma aeronave, as fontes de EPS são instaladas em uma prateleira de aviônicos existente ou rack de montagem opcional. Sua tarefa é manter o fornecimento de energia de aviônicos vitais no caso de uma falha completa da rede de bordo, incluindo a unidade de energia auxiliar (APU) e até mesmo uma turbina de ar de emergência (turbina de ar Ram), uma unidade pouco conhecida com um século de história na aviação. Este é um pequeno impulsor com uma hélice, que, se todos os outros geradores falharem, se move automaticamente para fora e gira com o fluxo de ar que entra. Apesar de seu pequeno tamanho, a potência do gerador é de cerca de 10 kVA (dependendo do modelo da aeronave).
A turbina de emergência move-se para fora da caixa quando todos os outros geradores falham (mostrado aqui no jato executivo Dassault Falcon 7X, mas também usado em aviões de passageiros e aeronaves militares). Fonte: YSSYguy / Wikimedia Commons
EPS alimenta o horizonte artificial de reserva e outros consumidores aviônicos críticos. O circuito de força para controle do leme também possui baterias de reserva de 28 V - para pneus de geradores de motor de aeronave padrão e para ônibus APU. Mas existem baterias, não UPS ou EPS, ou seja, eles são carregados com corrente contínua e também fornecem corrente contínua.
Baterias com capacidade de 5 a 10 Ah são usadas no EPS, e o EPS tem aproximadamente o mesmo peso que as contrapartes de escritório com baterias de capacidade semelhante. Por exemplo, EPS com uma bateria de 5 Ah pesa cerca de 6 kg, ou seja, como seu primo de escritório. Surpreendentemente, o EPS para aviação ainda usa baterias de chumbo-ácido bastante pesadas, sem manutenção, em vez de baterias mais leves de íon-lítio. A explicação é simples - a Federal Aviation Agency (FAA) e outros reguladores da aviação estão tentando eliminar os equipamentos perigosos a bordo. No entanto, com o avanço da tecnologia da bateria de lítio e a era que se aproxima de aeronaves totalmente elétricas, essa proibição provavelmente será suspensa.
Quanto custa uma unidade de fonte de alimentação ininterrupta de emergência para uma companhia aérea? De acordo com as respostas do Quora, o custo do combustível de aviação para uma aeronave de médio curso é de 1 por cento por 1 kg de carga transportada por hora. Durante toda a vida útil de uma aeronave de passageiros, a fonte de energia EPS passará cerca de 120-150 mil horas no ar e, com um peso de 6 kg, gastará cerca de 7 a 9 mil dólares em suas viagens.
Onde vidas são salvas
As mãos do cirurgião não precisam de energia, mas uma boa iluminação da unidade operacional é importante. Fonte: Pixabay
Falando sobre o próximo caso da UPS, continuamos nossa linha de salvar vidas. As instalações de saúde dependem de um fornecimento contínuo de eletricidade para operar equipamentos que são muito sensíveis até mesmo a interrupções de energia momentâneas. Por exemplo, um analisador de sangue de laboratório executa processos sincronizados que duram muito tempo (às vezes várias horas). A paralisação do analisador por falha de energia pode levar à perda do biomaterial estudado ou a erros nos dados diagnósticos, que por sua vez serão decisivos para a vida do paciente ou afetarão significativamente o horário de funcionamento da clínica.
Ou equipamento para transplante de células em cirurgia reprodutiva, em particular um criostato, - é extremamente importante que seja apoiado por um sistema de alimentação de reserva das baterias UPS: se a energia acabar e as amostras permanecerem em uma câmara criostática desenergizada, o biomaterial pode ser destruído. Isso levará à necessidade de repetir o procedimento cirúrgico ou à perda das células do doador, o que pode se tornar um problema sério ou até mesmo uma tragédia pessoal para o paciente.
Uma fonte de alimentação ininterrupta adequadamente organizada para instituições médicas deve ter três níveis de suporte de energia. O primeiro nível é um grupo gerador a diesel de reserva (DGU) que atende a todo o hospital. O segundo nível são os kits UPS para áreas críticas, que incluem salas de cirurgia, unidades de terapia intensiva e laboratórios de diagnóstico. O no-break é instalado aqui com baterias adicionais para proteção local de equipamentos médicos. Nos EUA, há uma regra que determina que esses kits (UPS + baterias externas) devem garantir que o equipamento médico funcione em uma sala protegida por pelo menos 2 horas. Na Rússia, de acordo com GOST R 50571.28-2006, o tempo de iluminação autônoma das salas de cirurgia e alimentação de outros equipamentos nelas (apenas endoscópios são mencionados) é normalizado por pelo menos 3 horas. O terceiro nível de proteção é o UPS,construído diretamente em equipamentos médicos, como ventilação pulmonar artificial (ALV).
Tradicionalmente, os UPSs online são usados para tecnologia médica, que têm tempo de transferência zero para a energia da bateria e uma tensão sinusoidal pura na saída. Uma gama razoavelmente grande de equipamentos (lasers médicos, sistemas robóticos, etc.) não pode operar com uma forma de onda de tensão sinusoidal aproximada fornecida por UPSs interativos de linha e de backup.
Um UPS para equipes de telemedicina pode alimentar uma variedade de dispositivos. Fonte: Eaton
Além de UPSs fixos, fontes de alimentação ininterrupta portáteis em caixas resistentes a choques são produzidas para uso na prática médica. Eles podem usar uma ampla gama de dispositivos para carregar baterias - geradores portáteis, painéis solares e turbinas eólicas, baterias de automóveis. UPSs portáteis são usados por equipes médicas de emergência e, recentemente, até mesmo por terapeutas que recebem pacientes em modo de telemedicina (até o momento, esta é uma prática estrangeira).