Monografias.com > Ingeniería
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Sistemas de alimentación ininterrumpidos – UPS




Enviado por Victor Hugo Kurtz



    RESUMEN

    En el presente trabajo se analizan distintos tipo de
    sistemas de alimentación ininterrumpida, UPS.

    En una primera etapa, se exponen distintos tipos de
    ingenios, que pueden generar una alimentación
    ininterrumpida de energía. A continuación se
    presentan términos, características y definiciones,
    de los sistemas de alimentación ininterrumpida.

    En una segunda etapa se presentan distintas
    topologías de UPS, atentos al estado del arte de las misma
    "UPS"s state of the art". Seguido de un breve análisis de
    los semiconductores utilizados en UPS.

    Por último, se trata en forma resumida la carga
    de baterías (elemento indispensable en UPS) y algunas
    configuraciones de convertidores de corriente continua a
    alterna.

    En un anexo, se adjuntan hojas de datos
    técnicos, de semiconductores comerciales.

    TIPOS DE
    UPS

    Los Sistemas de Alimentación
    Ininterrumpida
    (SAI) o UPS
    (Uninterruptible Power Supplies), son equipos que
    aseguran la alimentación de la carga en cualquier
    instante, independientemente de los fallos de la tensión
    de entrada del sistema.

    Las UPS, pueden clasificarse según
    distintos parámetros.

    Según el Tipo de
    Corriente en la Carga

    Según el tipo de corriente que alimenta la carga,
    las UPS se pueden clasificar en dos grupos:

    a) UPS de corriente continua b) UPS de
    corriente alterna

    Las UPS de corriente continua, están
    constituidas por un rectificador y por una batería (fig
    1.1). El fallo en la red de alimentación en corriente
    alterna o un desperfecto en el rectificador no se manifiesta en
    la carga, por la acción de la batería.

    Monografias.com

    Fig. 1.1. UPS con salida en
    Corriente Continua

    Mientras que las UPS de corriente
    alterna
    , adoptan distintas configuraciones, tratando por
    supuesto siempre de mantener la tensión en la
    carga.

    Otra clasificación posible es,
    según el tipo de accionamiento.

    SEGÚN EL TIPO DE
    ACCIONAMIENTO

    Las UPS según el tipo de
    accionamiento se pueden clasificar en:

    a) UPS Estáticas

    b) UPS Mecánicas
    (rotativas)

    c) UPS Híbridas o Mixtas
    (electromecánicas, mecatrónicas)

    UPS
    Estáticas

    Las UPS estáticas (se tomará
    de ahora en más, solo las del tipo de salida en corriente
    alterna CA), están formadas esencialmente por un
    rectificador o conversor CA/CC, un acumulador y un
    inversor o convertidor de CC a CA (CC/CA).

    Monografias.com

    Fig. 1.2. Topología
    básica de una UPS estática

    En condiciones normales de la red, ésta provee de
    energía a la carga y a la batería. Cuando la
    tensión de línea se desactiva por algún
    motivo, la batería pasa a alimentar la carga vía el
    convertidor CC/CA. La UPS estáticas se verán en
    detalle más adelante.

    UPS Mecánicas
    (rotativas)

    Existen varias disposiciones de UPS
    rotativas, en este caso solo analizaremos dos:

    a) Con motor de combustión
    interna

    b) Con motor en corriente
    continua.

    UPS con Motor de
    Combustión Interna

    Las UPS mecánicas o rotativas están
    formadas principalmente por un alternador G (generador de
    corriente alterna) acoplado a un motor eléctrico
    M1, más un motor de combustión interna
    M2, esto todo solidario en un mismo árbol, que
    contiene también un volante de inercia, tal
    como se muestra en el croquis de la fig. 1.3.

    Monografias.com

    Fig. 1.3. UPS Rotativa con motor a
    explosión

    Cuando la tensión de la red es normal, el motor
    M1, generalmente asincrónico, acciona el alternador
    G, que genera la tensión necesaria para alimentar
    la carga bajo protección. Cuando la energía de la
    línea cesa, el volante hace que el sistema mecánico
    continúe girando, por lo tanto generando, hasta que el
    motor de combustión interna entre en régimen y siga
    accionando el sistema. El acoplamiento del motor de
    combustión interna, generalmente Diesel, se efectúa
    por medio de un embrague electromagnético, comandado por
    un cerebro de control.

    Para evitar inconvenientes al retorno de la
    energía en la red, se provee al sistema, de un interruptor
    en la línea de alimentación del motor M1,
    con el fin de efectuar las maniobras necesarias.

    Asimismo, cuando retorna la energía a la red
    principal y se desacopla el motor a explosión, este se
    deja en funcionamiento por un período de aproximadamente
    15 minutos, en caso que se vuelva a interrumpir el suministro de
    energía o para dejar en optimas condiciones de
    lubricación, para un nuevo y rápido
    accionamiento.

    UPS con Motor de
    Corriente Continua

    Este sistema de UPS está formado por
    un motogenerador de corriente continua M/G, una
    batería B, un motor de corriente alterna M y un generador
    de corriente alterna G, conectados según la
    disposición que se muestra en la fig. 1.4.

    Monografias.com

    En condiciones normales de la red, el motor M
    acciona al alternador G, que alimenta a su vez la carga
    crítica, mas el motogenerador M/G, que funciona
    como generador de corriente continua cargando la batería
    B.

    En caso de falta de energía en la red, la
    batería B pasa a alimentar al motogenerador
    M/G, que funciona ahora como motor de corriente continua,
    proveyendo la energía mecánica necesaria para
    continuar accionando al generador G, que sin
    interrupción alimenta la carga
    critica.

    UPS Híbridas o
    Mixtas

    Los equipos mixtos son los que utilizan la
    combinación de distintos sistemas. Se analizaran solamente
    dos tipos.

    a) Sistema con motor de corriente
    continua y alternador

    b) Sistema con motor de corriente
    alterna y alternador

    Sistema con Motor de
    Corriente Continua y Alternador

    Este sistema utiliza un motor de corriente
    continua M acoplado mecánicamente a un
    alternador G y solidario a un volante de inercia,
    como se ilustra en la fig. 1.5.

    Monografias.com

    En condiciones normales de red, el interruptor S1
    se encuentra cerrado, mientras que S2 permanece abierto.
    Vía S1 fluye energía hacia el motor M
    desde el rectificador C1, éste a su vez acciona el
    volante de inercia y el generador de alterna G. Mientras
    que el convertidor C2, mantiene cargada la batería
    B.

    Cuando la red principal sale de servicio, el interruptor
    S1 se libera y a la vez se cierra el interruptor de
    continua S2, que permite que la batería B,
    pase a alimentar al motor M que continúa entregando
    energía mecánica al sistema y por lo tanto al
    sistema eléctrico protegido.

    En sistemas de potencia se utilizan convertidores de
    CA/CC trifásicos formado por diodos semiconductores (fig,
    1.6)

    Monografias.com

    Fig. 1.6 UPS mixta con motor en CC y
    rectificador polifásico

    El contactor de corriente continua
    S2, puede ser reemplazado por un diodo de
    bloqueo, ver figura 1.7

    Monografias.com

    Fig. 1.7– UPS mixta con motor en CC
    y rectificador polifásico, con diodo D2 de
    bloqueo.

    Sistema con Motor de
    Corriente Alterna y Alternador

    Esta configuración presenta un caso
    típico de UPS híbrida, donde se combinan sistemas
    electrónicos con electromecánicos.

    La disposición adoptada es la que
    muestra la fig. 1.8.

    El motor de corriente alterna M, se
    encuentra acoplado mecánicamente al alternador
    G, y es alimentado por un inversor (convertidor de
    CC a CA) de estado sólido que no solo le
    provee de corriente alterna al motor, sino que también
    controla la velocidad del mismo, a los efectos de
    mantener lo mas estable posible la frecuencia de la
    tensión generada por G.

    Monografias.com

    Fig. 1.8 UPS, mixta con motor
    primario en CA.

    El funcionamiento es similar al del caso anterior
    excepto que el motor de corriente continua es reemplazado por un
    inversor de estado sólido y un motor de corriente
    alterna.

    Este circuito presenta la ventaja adicional, de poder
    regular la velocidad del motor primario por medio del inversor,
    con el fin de corregir la frecuencia de la tensión
    generada. Principalmente en el instante de transferencia entre la
    red y la batería.

    CONCLUSIÓN

    Los sistema mecánicos o mixtos se utilizan en
    determinadas aplicaciones, como ser muy grande potencias, ya que
    el costo de instalación y mantenimiento es
    alto.

    Por otro lado, las piezas sometidas a constante esfuerzo
    mecánico sufren el desgaste natural de los sistemas en
    movimiento lo que genera mayor propensión de falla, que
    sus similares estáticos.

    EL PRESENTE TEXTO ES SOLO UNA SELECCION DEL TRABAJO
    ORIGINAL.
    PARA CONSULTAR LA MONOGRAFIA COMPLETA SELECCIONAR LA OPCION
    DESCARGAR DEL MENU SUPERIOR.

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter