Tipos de fornecimento de energia e as suas aplicações

Tipos de fornecimento de energia e as suas aplicações

O fornecimento de energia é um dispositivo utilizado para fornecer a energia eléctrica necessária ao funcionamento dos dispositivos que funcionam com energia eléctrica. Tem muitas formas especiais de fornecer energia eléctrica a um sistema específico “é a mãe do sistema” ( Brown, 2001, p.1 ).

A funcionalidade básica do fornecimento de energia eléctrica é converter a tensão de Corrente Alternativa em tensão de Corrente Contínua regulada requerida pelos dispositivos electrónicos. Uma fonte de alimentação típica tem quatro módulos diferentes, cada um deles com uma função específica.

(Fonte: http://www.kpsec.freeuk.com/powersup.htm)

Transformador é o primeiro módulo e a sua função é converter corrente alternativa de alta tensão em corrente contínua de baixa tensão. O segundo módulo é o Retificador e a sua função principal é converter a Corrente Alternativa de baixa tensão em Corrente Contínua. O terceiro módulo é o Alisamento, a Corrente Contínua produzida pelo Rectificador é variável, pelo que o Alisamento reduz esta variação a pequenas ondulações. O último módulo é o Regulador, define a tensão de Corrente Contínua para valor fixo, removendo as ondulações. Este é um desenho básico da fonte de alimentação. O desenho pode ser enorme e complicado com base nos requisitos.

Este ensaio apresentará os quatro principais tipos de fonte de alimentação que são Reguladores Lineares e Fonte de Alimentação em Modo de Comutação, Fonte de Alimentação Programável, Fonte de Alimentação Ininterrupta.

O primeiro tipo de fonte de alimentação é a Fonte de Alimentação Linear Regulada. São o tipo básico de fonte de alimentação. produzem a tensão de saída regulada através da queda da tensão de entrada. Para o conseguir, depende da condutividade variável de um dispositivo electrónico. Assim, o lote de energia desperdiçado sob a forma de calor. “é, no entanto, uma fonte de alimentação muito silenciosa electricamente” (Brown, 2001, p.11). são frequentemente utilizados em equipamentos de terra e sistemas de alimentação distribuídos.

Função de alimentação de corrente regulada linear, convertendo a entrada de corrente alternativa variável em saída de corrente contínua regulada. O circuito típico utilizado neste tipo tem duas gamas. Um permite mais tensão a uma corrente mais baixa e o outro permite mais corrente a uma tensão mais baixa.

A fonte de alimentação regulada linear vem em duas formas básicas chamadas reguladores de série e reguladores de derivação. As fontes de alimentação reguladas em série são a forma mais comum de fonte de alimentação regulada linear. A potência dissipada no dispositivo regulado em série é o produto da corrente de saída da fonte de alimentação e da queda de tensão. As fontes de alimentação reguladas por derivação são a forma mais simples de fonte de alimentação regulada linear, mas são menos eficientes.

Simplicidade é a principal vantagem das fontes de alimentação reguladas linear. Têm sido amplamente utilizadas na indústria durante muito tempo. São utilizados em sistemas que requerem um ruído extremamente baixo. São mais adequadas e rentáveis para aplicações de baixa potência. São utilizados em aplicações terrestres e em sistemas de energia distribuída. Uma vez que a fonte de alimentação regulada linear tem uma ondulação de tensão de saída muito baixa, é utilizada em aplicações de baixo ruído / baixa ondulação, tais como comunicação e dispositivo de rádio onde o ruído é muito crítico. É mais eficiente na aplicação cuja tensão de saída é quase igual à tensão de entrada.

O segundo tipo de fonte de alimentação é o Modo de Comutação (SMPS). Funciona em modo ON-OFF. Utiliza circuitos de comutação e elementos de armazenamento de energia tais como condensadores e indutores para obter a tensão de saída regulada. “Estes circuitos são idealmente sem perdas com 100% de transferência de energia” (Johnny, 2006, p.1).

A principal vantagem da Fonte de Alimentação em Modo de Comutação é a maior eficiência devido à baixa dissipação de energia. É mais simples e leve, devido à eliminação de transformadores pesados de baixa frequência e gera baixo calor. É utilizado em produtos domésticos que muitas vezes têm entradas universais. Os telemóveis mudaram a sua tecnologia de fornecimento de energia de tecnologia regulada linear para a Tecnologia do Modo de Comutação. É amplamente utilizado na energia eléctrica de aviões, como o suporte de terra de aviões.

O terceiro tipo de fonte de alimentação é a Fonte de Alimentação Programável. Fornece a energia através de uma interface para computador. Depende geralmente tanto da tecnologia de modo regulado linear como da tecnologia de modo comutado para produzir uma potência de saída precisa. Uma fonte de alimentação programável consiste normalmente em microcontrolador, corrente, circuitos de programação de tensão, tais como conversores analógicos para digitais, interface periférica série, teclado e um visor LCD.

O parâmetro de voltagem desejado é dado como entrada para o microcontrolador através do teclado. O microcontrolador interno converte a tensão analógica de uma fonte de tensão para digital através de um conversor analógico para digital. Esta tensão digital é regulada através de interface periférica de série para obter a tensão desejada que é introduzida no microcontrolador através do teclado.

A principal vantagem da fonte de alimentação programável é que pode ser produzida a tensão exacta necessária que não é possível quer a partir da fonte de alimentação regulada linear quer do modo de comutação. É principalmente utilizada em testes de equipamento automatizados. São também utilizados em ferramentas de medição de vibração ultra-sónica.

O último tipo de fonte de alimentação é a fonte de alimentação ininterrupta. É amplamente conhecido como UPS ou fonte de alimentação de reserva. É amplamente utilizado como fonte de alimentação de reserva para proteger os dispositivos contra falhas devido a perdas repentinas de energia.

Há três categorias principais de fonte de alimentação Ininterrupta, offline -standby, online e line-interactiva.

A primeira categoria é Offline /standby Uninterruptible power supply. Fornece protecção contra picos de corrente e autonomia da bateria até 20 minutos. Quando a fonte de alimentação de entrada cai abaixo do nível limite, então a fonte de alimentação Ininterrupta liga o seu circuito de alimentação fornecendo backup de energia ao dispositivo em determinado tempo (Neste tipo 20 minutos).

Line-Interactive Uninterruptible power supply é a segunda categoria. Geralmente utiliza apenas um conversor de energia principal para gerar a energia. “Com o seu baixo custo e durabilidade, a UPS line-interactiva tem sido utilizada com sucesso em milhões de instalações de TI em todo o mundo” (Hoff e Samstad , 2004) . O tempo típico de protecção varia de 5 minutos a 30 minutos.

A última categoria é Online, o funcionamento da fonte de alimentação Ininterrupta Online é muito semelhante ao tipo Standby ou Line-Interactive. O tempo típico de protecção varia entre 5 minutos e 30 minutos. Mas, fornece uma firewall eléctrica entre a energia eléctrica de entrada e o equipamento electrónico sensível. O principal objectivo do fornecimento ininterrupto de energia é fornecer a protecção aos dispositivos contra a queda devido a uma súbita perda de energia. Algumas das fontes de alimentação Ininterrupta são também capazes de corrigir os problemas comuns de energia eléctrica da rede pública, tais como, perda total da tensão de entrada, aumento ou diminuição momentânea da tensão de entrada, picos, ruído. São principalmente utilizados para protecção contra picos de corrente e energia de retorno para computadores, centros de dados e equipamento de telecomunicações. São utilizados para fornecer o isolamento eléctrico do equipamento que é sensível às flutuações de energia.

Em conclusão, há várias fontes de energia a serem utilizadas para fornecer a energia aos sistemas de forma eficaz e eficiente. Por exemplo, a energia solar e eólica estão a ser convertidas em energia eléctrica para fornecer a energia a grandes aplicações industriais. As fontes de energia são o coração de qualquer sistema que necessite de energia eléctrica. Eles não só fornecem energia, mas também fornecem a protecção do sistema contra perturbações externas. Por conseguinte, as considerações de concepção e desenvolvimento de um fornecimento de energia são mais importantes. medida que a tecnologia está a crescer, estão a ser inventadas fontes de alimentação mais avançadas para fornecer a melhor protecção e energia eficiente aos dispositivos.