Nobreak para Quadro de Comando: Topologias e Autonomia

Uma máquina chega do Japão com um nobreak pequeno dentro do quadro de comando. A etiqueta diz "AC100V", o manual chama o equipamento de joji shoyo kyuden, e a sua fábrica trabalha com 127 V ou 220 V a 60 Hz. Ou então é você quem está especificando o quadro e precisa decidir qual nobreak entra e de que tamanho.

Em resumo: escolha a topologia pelo que a carga tolera, dimensione o nobreak para que a carga fique dentro das duas potências nominais (VA e W) e defina a autonomia pela sequência de desligamento de que você realmente precisa. Depois, confira se a entrada do nobreak combina com a rede local, porque os quadros japoneses costumam ser feitos para 100 V ou 200 V.

Este guia mostra o que o nobreak faz (e o que não faz) num quadro de comando, as três topologias de corrente alternada, o dimensionamento em VA e W, a autonomia e a rede elétrica do Japão (100 V/200 V, 50/60 Hz) comparada à do Brasil. No fim há um checklist e uma lista de perguntas para enviar ao fornecedor japonês.

Alguns termos japoneses aparecem toda hora em desenhos de quadros e manuais de nobreak:

• Mu-teiden dengen sochi: nobreak (UPS, uninterruptible power supply)
• Joji inverter kyuden hoshiki: nobreak online (dupla conversão)
• Line-interactive hoshiki: nobreak interativo (line-interactive)
• Joji shoyo kyuden hoshiki: nobreak standby (offline); shoyo significa energia comercial (a rede da concessionária)
• Shuntei: interrupção momentânea de tensão; shunji den'atsu teika (abreviado como shundei em alguns textos): afundamento momentâneo de tensão
• Backup jikan: tempo de backup, ou seja, a autonomia (também chamada de runtime ou hold time)

Sumário

1. O Que o Nobreak Faz no Quadro de Comando (e o Que Não Faz)
2. Duas Funções: Atravessar Distúrbios e Ganhar Tempo para Desligar
3. As Três Topologias: Online, Interativo e Standby
4. Dimensionamento do Nobreak para um Quadro de Comando: VA, W e Fator de Potência
5. Autonomia: Como Ler a Curva
6. Energia no Japão e no Brasil: 100 V/200 V, 50/60 Hz e 127/220 V, 60 Hz
7. Máquina Importada com Nobreak Embutido
8. Checklist: Análise de um Nobreak para Quadro de Comando
9. Perguntas para Enviar ao Fornecedor Japonês
10. Limites Deste Guia
11. FAQ
12. Fontes

O Que o Nobreak Faz no Quadro de Comando (e o Que Não Faz)

O nobreak normalmente recebe a energia da rede, alimenta a carga e mantém a bateria carregada. Quando a entrada falha ou sai da faixa aceitável, ele mantém a saída com a energia armazenada. A bateria pode ficar dentro do equipamento ou num gabinete externo, e os tamanhos vão de unidades pequenas de mesa até sistemas grandes que sustentam servidores e equipamentos críticos da planta.

Essa energia armazenada tem dois usos. O nobreak pode sustentar a carga até a partida de um gerador, ou manter os equipamentos ligados o bastante para um desligamento ordenado antes que a bateria acabe. Em plantas de processo, as cargas protegidas costumam ser sistemas de controle e supervisão, como o SDCD (DCS).

O limite principal é o escopo. O nobreak mantém ligado apenas o que está conectado à sua saída. Manter o quadro de comando energizado não significa que bombas, motores ou equipamentos de rede alimentados por outros circuitos continuarão funcionando.

A Figura 1 mostra a divisão típica entre o circuito de comando protegido e o circuito de força do motor.

Figura 1: O Nobreak Protege o Circuito de Comando, Não o de Força do Motor

Um exemplo conceitual. O quadro de comando e o PC de supervisão são alimentados pelo nobreak; o motor funciona num circuito de força separado.

A fiação de sinais foi omitida. Inclua switches de rede e dispositivos de campo no escopo protegido quando a aplicação precisar deles.

Mesmo dentro de um único quadro, a alimentação CA do comando, as fontes CC e os equipamentos de rede podem estar em circuitos separados. Marque a saída do nobreak nos desenhos de fiação do quadro para achar cargas que ficaram sem proteção.

As três topologias deste guia têm entrada CA e saída CA. Se o comando funciona em 24 V CC, decida se o nobreak CA alimenta uma fonte CC ou se o backup é feito diretamente no lado CC. Em qualquer caso, liste a tensão e a corrente necessárias e qual equipamento recebe os sinais de falta de energia e de desligamento.

Duas Funções: Atravessar Distúrbios e Ganhar Tempo para Desligar

Um nobreak num quadro de comando cumpre uma de duas funções, ou as duas. Ele atravessa distúrbios curtos para que o processo continue, ou ganha tempo durante uma falta longa para salvar dados e parar os equipamentos com segurança. Manter o processo rodando e pará-lo de forma controlada exigem cargas protegidas e autonomias diferentes.

Atravessar Afundamentos e Interrupções Momentâneas

O afundamento de tensão (shunji den'atsu teika) é uma queda breve de tensão que não chega necessariamente a zero; a interrupção momentânea (shuntei) é a perda curta do fornecimento. Faltas na rede causadas por descargas atmosféricas e a partida de grandes cargas podem provocar qualquer um dos dois, e até eventos curtos assim podem desarmar equipamentos de comando. Para a carga, um cabo rompido, uma tomada desconectada ou a atuação de um dispositivo de proteção também são falta de energia.

O nobreak monitora a entrada. Quando a entrada sai da faixa definida para aquele modelo, ele passa para a bateria ou, de outra forma, mantém a saída dentro dos limites.

Mantenha duas especificações separadas:

• Tempo de transferência (milissegundos): por quanto tempo a saída é interrompida quando o nobreak passa para a bateria. Ele decide se a carga sobrevive à comutação.
• Autonomia (segundos a minutos): por quanto tempo a bateria sustenta a carga. Ela decide se há energia suficiente para terminar de salvar os dados e desligar.

Uma transferência rápida não adianta se uma bateria desgastada não segura a carga pelo tempo necessário. Uma bateria grande também não adianta se a interrupção na transferência for maior do que a carga tolera, porque o comando cai justamente na comutação. Combine a tensão, a frequência e a forma de onda da saída com a especificação de entrada dos equipamentos conectados.

O ruído nas linhas de potência e o ruído nas linhas de sinal pedem soluções diferentes, em lugares diferentes. Defina a função e a posição dos filtros de ruído e combine-os com a conversão de energia do nobreak.

Uma falta a montante e um curto-circuito na saída do nobreak também exigem proteções diferentes. Mapeie, em todo o sistema de alimentação, qual dispositivo isola qual falha, incluindo os disjuntores de caixa moldada (MCCB, no Japão também chamados de NFB) e os dispositivos diferencial-residuais (DR, no Japão ELB).

Proteger os Dados de Produção

Os equipamentos de produção registram medições, histórico de alarmes e condições de processo num computador. Se a energia cai de repente, arquivos ou bancos de dados em gravação podem se corromper, e os últimos registros antes da parada podem se perder.

Manter o equipamento de registro no nobreak dá tempo para salvar os dados e fechar os aplicativos. Conectar um PC ao nobreak não faz o PC salvar os dados automaticamente. É preciso um software de desligamento, um link de rede ou serial, ou sinais de contato seco para avisar o PC, e a sequência de desligamento (o que salvar, quais serviços parar) faz parte do projeto da alimentação.

Proteger só o PC de supervisão não basta se o switch de rede cair, porque os dados dos outros dispositivos deixam de chegar. Se o registro precisa continuar, acompanhe o caminho completo: medição, comando, rede e destino do armazenamento.

Alguns projetos levam sinais de status do nobreak, como "em bateria" e "bateria baixa", ao controlador por contato seco. Combine o sentido e o significado de cada sinal para que o controlador saiba o que consegue detectar durante a falta.

A Figura 2 mostra a ordem dos eventos desde a falta de energia até o desligamento concluído.

Figura 2: Terminar de Salvar e de Parar Enquanto Ainda Há Bateria

Uma sequência de exemplo. A largura das colunas não representa o tempo de cada etapa.

01 Falta de energiaPassa para a bateriaDetecta a falta e avisa os equipamentos protegidos

02 Salvar e prepararGravar os registrosGrava os dados necessários e fecha os aplicativos

03 Parar o equipamentoSeguir a sequência de paradaLeva ao estado definido e conclui o desligamento do sistema operacional

04 Manter folgaTerminar antes de a bateria acabarConsidera dispersão, envelhecimento e a próxima partida

Escolha a autonomia para cobrir todas as etapas necessárias, inclusive a parada

A ordem entre a parada do equipamento e o salvamento de dados depende do processo. O tempo de transferência (ms) e a autonomia mostrada aqui (segundos a minutos) são especificações diferentes.

Levar o equipamento a um estado seguro exige mais do que energia. Exige condições de parada e uma sequência de parada definidas; por isso, decida junto com o projeto dos intertravamentos quais saídas permanecem ligadas e quais são liberadas quando falta energia.

Por exemplo, o controlador pode continuar energizado, mas, se as eletroválvulas ou o ar de instrumentos que acionam as válvulas não estiverem disponíveis, a ação pretendida pode não se completar. Verifique o escopo do nobreak e o estado para o qual o equipamento vai durante a falta como duas perguntas separadas.

O nobreak não substitui o backup de dados. Copie também os dados salvos para outra mídia, pois o nobreak protege contra a falta de energia, mas não contra falha de hardware ou erro do operador.

A recuperação precisa de projeto próprio. A saída do nobreak voltando, o PC reiniciando e o equipamento retomando a operação são três eventos separados. Defina a carga de bateria necessária e a ordem de partida, e garanta que saídas que estavam ligadas antes da falta não reiniciem de forma inesperada. É nesse ponto que o projeto precisa conversar com a apreciação de riscos da NR-12.

As Três Topologias: Online, Interativo e Standby

Os nobreaks CA têm três topologias principais. Em japonês, são joji inverter (online, de dupla conversão), line-interactive (interativo) e joji shoyo (standby). A ABNT NBR 15014 trata da terminologia dos nobreaks (modo rede, modo bateria) e descreve topologias como a de dupla conversão. Já a IEC 62040-3, norma de desempenho dos nobreaks (a contrapartida japonesa é a JIS C 4411-3), classifica-os pela dependência da saída em relação à entrada, e as três topologias normalmente caem nestas classes:

• VFI (independente de tensão e frequência): nobreak online, de dupla conversão
• VI (independente de tensão): nobreak interativo (line-interactive)
• VFD (dependente de tensão e frequência): nobreak standby (offline)

Os três carregam a bateria e alimentam a carga durante a falta de energia. Eles diferem no caminho normal da energia, na regulação de tensão, no tempo de transferência para a bateria e nas perdas e no calor.

Um mesmo equipamento também pode mudar de classe conforme o modo de operação. A Schneider Electric observa que um nobreak de dupla conversão em modo de alta eficiência (modo eco) pode se comportar como VFD; por isso, confira a classe para o modo em que você vai operar.

Nobreak Online (Dupla Conversão)

O nobreak online converte a entrada CA em CC mesmo na operação normal e depois reconstrói a CA com um inversor. A carga é sempre alimentada pelo inversor, e a bateria fica no lado CC.

Figura 3: O Nobreak Online Reconstrói a Saída Mesmo na Operação Normal

O caminho normal passa pelo retificador, pelo barramento CC e pelo inversor. Em bateria, o mesmo inversor de saída continua funcionando.

Os circuitos de carga, descarga e proteção da bateria foram simplificados. No bypass, a energia não passa pelo caminho normal de conversão, e a proteção oferecida pelo nobreak muda.

Quando a entrada falha, o lado CC passa a receber energia da bateria e o mesmo inversor mantém a saída CA. Como o caminho da energia não é comutado, não há interrupção quando o nobreak passa da operação normal para a bateria.

Os nobreaks online regulam bem a tensão e a frequência de saída, e por isso atendem servidores e equipamentos de comando com exigências rigorosas de qualidade de energia. Para ver até que ponto um modelo isola a carga dos distúrbios da entrada, consulte os valores da folha de dados, como a faixa de tensão de entrada e a regulação da saída.

Como convertem energia o tempo todo, os nobreaks online têm perdas de conversão e geram mais calor. Escolha o local de instalação conforme a temperatura do quadro e o caminho do ar, e deixe as folgas que o fabricante exige para ventilação e manutenção.

Alguns modelos têm um bypass que leva a energia da rede direto à saída em caso de sobrecarga ou falha interna. No bypass, o inversor não está reconstruindo a saída; portanto, não presuma que a carga tem a mesma proteção da operação normal.

"Sem interrupção na transferência para a bateria" não é o mesmo que "sem interrupção em qualquer falha". Trate a passagem para a bateria separadamente das condições de transferência durante falhas e manutenção. Conforme o que precisa continuar ligado numa falha, considere redundância ou um bypass de manutenção.

Nobreak Interativo (Line-Interactive)

O nobreak interativo alimenta a carga pelo caminho da rede na operação normal e corrige as oscilações de tensão com um regulador automático de tensão (AVR). Quando a tensão de entrada sobe ou cai, o AVR ajusta a saída, por exemplo trocando as derivações (taps) de um transformador.

Figura 4: Correção de Tensão na Operação Normal x Alimentação por Bateria na Falta

Um AVR conceitual com derivações de autotransformador. A entrada e a saída compartilham uma linha comum; portanto, não é um projeto isolado.

Caminho de carga e circuitos de controle omitidos. A correção feita pelo AVR na operação normal e a passagem para a bateria são ações separadas.

Dentro da faixa do AVR, o nobreak corrige a tensão sem consumir a bateria. Quando a entrada sai da faixa utilizável ou falha, ele transfere a carga do caminho da rede para a bateria e o inversor.

Essa transferência leva tempo; por isso, compare-a com a interrupção que a carga tolera. Valores como "alguns milissegundos" são dados da folha de dados de cada modelo, e não números que valem para todos os equipamentos.

Em relação ao standby, o nobreak interativo acrescenta regulação de tensão na operação normal e é usado em servidores e periféricos. A forma de onda da saída e a supressão de ruído dependem de cada projeto; portanto, não presuma que "interativo" signifique automaticamente "sem filtragem de ruído".

Se as oscilações da entrada ultrapassam com frequência a faixa do AVR, o nobreak fica passando para a bateria repetidamente. Ao comparar topologias, a variação de tensão medida no local e a frequência dos distúrbios são dados úteis.

Nobreak Standby (Offline)

O nobreak standby leva a energia da rede à carga na operação normal enquanto carrega a bateria. Quando detecta uma falta de energia ou outra falha na entrada, ele transfere a carga para a bateria por meio de um inversor.

Figura 5: O Nobreak Standby Comuta a Saída numa Falha da Entrada

Um esboço funcional da chave de transferência. Não mostra o relé ou a chave semicondutora reais.

Mostra o caminho da rede usado na operação normal e o caminho da bateria usado numa falha. Confira à parte a forma de onda e os recursos de proteção de cada modelo.

Como não há conversão contínua pelo inversor, o nobreak standby consome pouca energia internamente. Muitos modelos são pequenos e leves e são usados em PCs e periféricos onde a rede é estável.

Existe um tempo de transferência entre a falha da entrada e a operação em bateria. Escolha o equipamento comparando esse tempo com a interrupção que a carga tolera.

Em bateria, alguns modelos geram onda senoidal e outros, onda quadrada. Combine a forma de onda com o que a fonte da carga exige. Um nobreak com capacidade suficiente ainda pode ser a escolha errada se a forma de onda não servir à carga.

A Omron, por exemplo, informa que seus modelos de onda quadrada não devem ser usados com PCs ou servidores que tenham fonte com correção do fator de potência (PFC), nem com cargas indutivas como bobinas e motores.

Cargas como motores e transformadores, e cargas com alta corrente de energização (inrush), exigem conferência com as condições de conexão do fabricante. Ligar cargas de motor da planta a um nobreak pequeno de uso geral é uma questão de projeto separada da proteção da alimentação de comando.

A Figura 6 coloca as três topologias lado a lado.

Figura 6: Caminho Normal, Transferência e Regulação de Tensão Comparados

Apenas características típicas. Confirme a forma de onda, o tempo de transferência e os recursos de bypass na folha de dados de cada modelo.

Item	Online (dupla conversão)	Interativo (line-interactive)	Standby (offline)
Nome japonês	Joji inverter kyuden	Line-interactive	Joji shoyo kyuden
Classe típica da IEC 62040-3	VFI	VI	VFD
Caminho normal da energia	Pelo retificador e pelo inversor	Caminho da rede mais AVR	Caminho da rede
Transferência para a bateria	Sem interrupção a partir da operação normal	Tem tempo de transferência	Tem tempo de transferência
Regulação de tensão na operação normal	O inversor constrói a saída	AVR dentro da sua faixa	Acompanha a entrada da rede
O que conferir	Qualidade da saída, perdas, calor, comportamento do bypass	Faixa do AVR, tempo de transferência, frequência das oscilações da entrada	Tempo de transferência, forma de onda, qualidade da rede no local

Correspondência de classes da IEC conforme o White Paper 1 da Schneider Electric. A classe de um equipamento pode mudar com o modo de operação (por exemplo, o modo eco).

Dimensionamento do Nobreak para um Quadro de Comando: VA, W e Fator de Potência

A potência nominal de saída de um nobreak traz dois números: a potência aparente em volt-ampères (VA) e a potência ativa em watts (W). A carga conectada deve ficar dentro das duas potências. Uma potência alta só em VA não basta, e a Omron observa que ultrapassar qualquer uma das duas aciona o alarme de sobrecarga.

A potência em W costuma ser menor que a em VA, e a razão entre as duas é o fator de potência de saída do nobreak. A Schneider Electric explica que a potência em W tradicionalmente fica em torno de 60% da potência em VA, e que os modelos mais novos têm valores mais próximos. Um exemplo comum no Brasil é o nobreak de 1500 VA com cerca de 900 W. Nunca presuma a razão; leia os dois números na folha de dados.

Como exemplo de cálculo, suponha três cargas: um controlador de 120 W / 150 VA, um PC de supervisão de 180 W / 225 VA e um switch de rede de 40 W / 50 VA. São valores inventados para o cálculo. Numa seleção real, use o consumo máximo de cada equipamento, conforme a folha de dados.

Agora suponha que você escolha um nobreak hipotético de 1.000 VA / 300 W. A potência em VA tem muita folga, mas a carga de 340 W já ultrapassa a potência de 300 W. Confira sempre a lista de cargas com as duas potências.

A folga também cobre ampliações futuras e variações de carga. Mesmo dentro das potências nominais, a corrente de energização na partida pode sobrecarregar o nobreak; por isso, avalie separadamente o consumo em regime e os picos momentâneos.

Autonomia: Como Ler a Curva

A autonomia (backup jikan) de um mesmo nobreak muda conforme a carga em watts. Aplique a sua carga real à tabela ou à curva de autonomia do fabricante e confirme que ela cobre o tempo necessário para salvar os dados e desligar.

Multiplicar a tensão da bateria pelos ampères-hora (V × Ah) dá uma ideia aproximada da energia armazenada. A autonomia real depende também das condições de descarga, das perdas de conversão e da tensão final de descarga; portanto, dividir essa energia pela carga em watts não diz como um modelo específico vai se comportar.

Monte o tempo necessário a partir das etapas que precisam acontecer: espera pela detecção da falta, gravação dos registros, parada dos equipamentos e desligamento do sistema operacional. Não escolha simplesmente um número fixo como 10 minutos. Inclua o tempo dessas etapas com o sistema sobrecarregado, mais uma folga antes do fim.

O envelhecimento da bateria e a temperatura ambiente também reduzem o tempo disponível. A Fuji Electric, por exemplo, recomenda escolher pelo menos o dobro do tempo de backup necessário e informa que, no fim da vida da bateria, o tempo cai para metade do valor inicial. Dimensione a folga para que o nobreak ainda cubra o tempo exigido até a troca programada da bateria.

O calor dentro do quadro, a ventilação obstruída e um local de instalação quente encurtam a vida da bateria e do nobreak. Defina o intervalo de troca da bateria pelo tipo de bateria e pelas condições de temperatura do modelo.

Na saída do nobreak, a corrente de curto-circuito disponível é diferente na operação por inversor e no bypass. Compare as características de curto-circuito e de sobrecarga do nobreak com as curvas de disparo dos protetores de circuito e dos fusíveis, e projete a distribuição dos circuitos e a coordenação da proteção considerando os dois modos.

Na manutenção, revise periodicamente o histórico de alarmes, o estado da bateria, as mudanças de carga e a autonomia exigida. Esperar uma falta de energia real é uma forma ruim de descobrir uma bateria fraca; por isso, combine as funções de autoteste do modelo com um teste planejado, cujo impacto no processo seja controlado.

Energia no Japão e no Brasil: 100 V/200 V, 50/60 Hz e 127/220 V, 60 Hz

A rede de baixa tensão do Japão é diferente da brasileira, e isso aparece direto na etiqueta do nobreak. A tensão padrão de tomada no Japão é 100 V, e muitos prédios usam o sistema monofásico a três fios (tanso sansen-shiki), que fornece 100 V entre fase e neutro e 200 V entre as duas fases. As fábricas também usam trifásico de 200 V, e um quadro alimentado em 200 V pode ter um transformador de comando que reduz para 100 V os circuitos de comando.

No Brasil, a frequência é de 60 Hz, mas a tensão não é padronizada no país todo. Pela tabela da UFRGS e pelo WorldStandards, a tensão fase-neutro é 127 V em estados como Amazonas, Minas Gerais, Rio de Janeiro e Paraná, e 220 V em estados como Distrito Federal, Goiás, Ceará, Pernambuco e Santa Catarina; em vários estados há exceções por cidade. Em São Paulo, segundo um guia de voltagem, a capital tem 127 V e o litoral tem 220 V. A tensão trifásica comum é 220/127 V ou 380/220 V, conforme a concessionária. Por isso, confirme a tensão e a frequência da planta específica, e não a do estado.

No Japão, a frequência é dividida por região. O leste do Japão usa 50 Hz e o oeste usa 60 Hz, com a fronteira passando aproximadamente do rio Fuji, em Shizuoka, à região de Itoigawa, em Niigata. Como o rio Fuji divide a própria província de Shizuoka, a linha não segue os limites das províncias; um quadro japonês pode ter sido projetado para 50 Hz ou para 60 Hz, e vale conferir o que a folha de dados diz.

A tabela compara os valores nominais do Japão e do Brasil.

País	Tensão nominal (monofásica, fase-neutro)	Trifásica comum	Frequência
Japão	100 V (e 200 V entre fases no sistema a três fios)	200 V	50 Hz (leste) / 60 Hz (oeste)
Brasil	127 V ou 220 V, conforme a localidade	220/127 V ou 380/220 V	60 Hz

Veja o que isso significa para um nobreak num quadro japonês:

• Tensão de entrada: um nobreak marcado "AC100V" foi feito para os 100 V do Japão. Numa rede de 127 V ou 220 V, ele precisa de um transformador abaixador para 100 V ou de um modelo substituto para a tensão local. Muitos nobreaks vendidos no Brasil são bivolt, mas confirme a faixa na folha de dados. A saída de 100 V também precisa combinar com a tensão de comando do quadro.
• Tensão de classe 200 V: um modelo de 200 V não é automaticamente compatível com 220 V ou com 380 V entre fases. Pergunte ao fornecedor se a faixa de entrada cobre a tensão local.
• Frequência de entrada: as folhas de dados japonesas informam uma frequência nominal de entrada, por exemplo "50/60 Hz ±4 Hz". Confira se a faixa cobre os 60 Hz do Brasil e como o equipamento seleciona a frequência.
• Frequência de saída em bateria: a frequência de saída do inversor precisa combinar com a que as cargas esperam. Pergunte ao fornecedor como o equipamento define a frequência de saída.
• Janela de tensão de entrada: a faixa em que o nobreak permanece na rede é definida em torno da tensão nominal. Uma janela montada em torno de 100 V não vale para outra rede; e, numa rede local fraca, até um nobreak com a tensão certa pode passar para a bateria com frequência.

Máquina Importada com Nobreak Embutido

Quando um quadro construído no Japão é instalado numa planta no Brasil, o nobreak precisa de uma análise própria. A topologia e a capacidade são só uma parte. Resolva os pontos abaixo antes do embarque.

• Estratégia de tensão: manter o nobreak japonês de 100 V e acrescentar um transformador abaixador a montante, ou substituí-lo por um nobreak para a tensão local. Em qualquer caso, a tensão de comando a jusante deve continuar sendo a do projeto do quadro.
• Normas e certificação: as especificações brasileiras de nobreak costumam citar a ABNT NBR IEC 62040-1 (segurança) e a ABNT NBR IEC 62040-2 (compatibilidade eletromagnética), além de certificação Inmetro para o equipamento. Se um nobreak embutido na máquina exige certificação própria, e qual, deve ser definido pelo responsável técnico da planta e pelo certificador. No mercado norte-americano, a norma de segurança é a UL 1778; a norma internacional é a IEC 62040-1.
• Especificação de desempenho: se a sua especificação pede uma classe da IEC 62040-3 (VFI, VI ou VFD), peça ao fornecedor que informe a classe do equipamento e o modo de operação a que ela se aplica.
• Bateria: confirme o tipo de bateria, o intervalo de troca esperado na temperatura do seu local e se as baterias de reposição podem ser compradas no Brasil. Planeje também o descarte das baterias usadas conforme a legislação ambiental local.
• Segurança e energia: o projeto do que o nobreak mantém e do que desliga deve ser compatível com a apreciação de riscos da máquina (NR-12); os trabalhos no nobreak e no quadro energizado seguem a NR-10. A equipe de segurança (SESMT) deve validar o comportamento da máquina na falta e na volta da energia.
• Sinais de desligamento: confirme a interface (contatos secos, serial ou placa de rede), o significado dos sinais e se o software de desligamento e os manuais existem em inglês ou em português.
• Documentação: manuais, mensagens de alarme e etiquetas do nobreak podem estar só em japonês. Solicite versões em inglês ou em português antes do embarque.

Checklist: Análise de um Nobreak para Quadro de Comando

Use esta lista ao revisar um projeto de quadro ou a proposta de nobreak de um fornecedor japonês.

• Finalidade: só atravessar distúrbios, desligamento ordenado ou os dois
• Escopo protegido: todas as cargas da saída do nobreak listadas (controlador, IHM/PC, switches de rede, dispositivos de campo); cargas que vão parar na falta identificadas
• Topologia: online, interativo ou standby; classe da IEC 62040-3 e o modo de operação a que ela se aplica
• Tempo de transferência: valor da folha de dados comparado com o que cada carga tolera
• Forma de onda de saída: senoidal ou quadrada em bateria; adequada a fontes com PFC e a cargas indutivas
• Capacidade: carga total dentro das potências em VA e em W, com folga; corrente de energização conferida
• Autonomia: montada a partir da sequência de desligamento; conferida na curva de autonomia com a carga real; folga para envelhecimento da bateria e temperatura
• Rede: faixa de tensão e de frequência de entrada compatível com a rede do local; tensão de saída igual à tensão de comando do quadro
• Bypass: o que se perde de proteção quando o nobreak vai para o bypass e se é preciso um bypass de manutenção
• Proteção: corrente de curto-circuito nos modos inversor e bypass coordenada com os dispositivos de proteção a jusante
• Sinais e software: sinais de em bateria e bateria baixa ligados e definidos; software de desligamento configurado e testado
• Recuperação: ordem e condições de partida após a volta da energia; nenhuma saída reiniciando de forma inesperada
• Calor e manutenção: local de instalação, folgas, intervalo de troca da bateria, plano de autoteste
• Certificação e documentos: normas e certificações exigidas no Brasil; manuais e etiquetas em inglês ou em português

Perguntas para Enviar ao Fornecedor Japonês

Estas perguntas podem ser copiadas para um e-mail ou para uma planilha de consulta técnica do jeito que estão.

• Informe o fabricante, o modelo e a folha de dados do nobreak. Ele é online (joji inverter), interativo (line-interactive) ou standby (joji shoyo)?
• Quais são as faixas de tensão e de frequência de entrada do nobreak? Ele pode operar na rede do nosso local, [tensão] V, 60 Hz? Se não, o que vocês propõem (transformador ou nobreak para a tensão local)?
• Liste todas as cargas conectadas à saída do nobreak com seus valores em W e VA e mostre o total frente às potências nominais do nobreak.
• Que autonomia vocês projetaram e com que carga? Mostrem as etapas de desligamento que ela cobre e a curva de autonomia usada.
• Qual é o tempo de transferência para a bateria e qual é a forma de onda da saída em bateria?
• Em que condições o nobreak vai para o bypass e o que acontece com a carga no bypass?
• Quais sinais de status do nobreak estão ligados ao CLP ou ao PC e o que significa cada um? O software de desligamento está incluído e configurado?
• Qual é o tipo de bateria e o intervalo de troca recomendado? É possível obter baterias de reposição fora do Japão?
• Que certificação de segurança o nobreak possui (por exemplo, UL 1778 ou IEC 62040-1)? Há manuais em inglês?

Limites Deste Guia

• Este guia trata de nobreaks CA para alimentação de comando. Sistemas trifásicos grandes e nobreaks CC seguem as mesmas ideias, mas precisam da orientação de projeto do próprio fabricante.
• Tempos de transferência, formas de onda, faixas de entrada e autonomias variam por modelo. Use sempre a folha de dados do equipamento específico.
• Os números de dimensionamento e a folga de 20% são ilustrações, não regras de projeto. A sua empresa ou o seu projeto pode definir a própria folga.
• As tensões das tabelas são valores nominais. As alimentações industriais e as tensões reais do seu local podem ser diferentes.
• Os números e as edições das normas brasileiras citadas devem ser confirmados com a ABNT. A certificação exigida para um nobreak, e como o quadro deve se comportar na falta de energia, dependem da especificação do projeto, das normas regulamentadoras (NR-10, NR-12) e do projeto de segurança, e essas decisões cabem ao responsável técnico.

FAQ

O Nobreak Mantém a Máquina Inteira Funcionando?

Não. Ele mantém funcionando apenas o que está ligado à sua saída, e só enquanto a bateria durar. Se a força do motor, o ar de instrumentos ou as redes de outros circuitos pararem, o processo pode não conseguir continuar; por isso, defina no projeto quais equipamentos continuam e quais param.

O Nobreak Online Fica Sem Interrupção em Qualquer Falha?

Não. O nobreak online não tem interrupção ao passar da operação normal por inversor para a bateria. Falhas internas, sobrecargas e a operação em bypass ou em manutenção são condições diferentes; por isso, leia a especificação de operação de cada modelo também para esses casos.

Online ou Interativo: Qual Usar num Quadro de Comando?

Depende da carga e da rede do local. Escolha o online quando a carga não tolera nenhuma interrupção na transferência ou a rede tem distúrbios frequentes de tensão e de frequência. Um nobreak interativo pode bastar quando a carga tolera o tempo de transferência da folha de dados e a entrada costuma ficar dentro da faixa do AVR.

Um Nobreak Maior Dura Mais?

Não necessariamente. A potência de saída em VA e W e a autonomia da bateria são desempenhos separados. Dois nobreaks com a mesma potência podem ter autonomias diferentes conforme a bateria; por isso, escolha o equipamento pela tabela de autonomia na sua carga em watts.

O Nobreak Salva os Dados Automaticamente?

Sozinho, não. O nobreak só fornece energia; ele precisa de um software de desligamento ou de sinais de rede ou de contato para mandar os aplicativos e o sistema operacional fecharem enquanto ainda há bateria. Depois que a energia volta, a recarga da bateria não é instantânea; por isso, defina também a ordem e as condições de partida.

Fontes

• Topologias de nobreak, classes de dependência da entrada da IEC 62040-3 (VFD, VI, VFI), mudança de classe no modo eco: Schneider Electric, White Paper 1 "The Different Types of UPS Systems" (em inglês)
• Potências em VA e W e a razão tradicional de 60%: Schneider Electric FAQ FA157485 (em inglês); blog da Schneider Electric, "VA vs Watts: What's the Difference Anyway?" (em inglês)
• Regulação de tensão do AVR x operação em bateria: Schneider Electric FAQ FA158913 (em inglês)
• Coordenação da proteção a jusante do nobreak: Schneider Electric FAQ FAQ000280512 (em inglês)
• Topologias e formas de onda de saída dos nobreaks japoneses: Omron Social Solutions, métodos de alimentação do nobreak (em japonês)
• Limites de VA/W, tempo de transferência, restrições da onda quadrada, condições do tempo de backup: Omron Social Solutions, glossário de especificações (em japonês)
• Reinício após a volta da energia: FAQ da Omron Social Solutions (em japonês); Schneider Electric FAQ FA342238 (em japonês)
• Visão geral do nobreak e software de desligamento: Omron Industrial Automation, guia técnico de nobreak (em japonês); software de desligamento (em japonês)
• Folga de autonomia (2x) e redução à metade no fim da vida da bateria: Fuji Electric, como selecionar um nobreak (em japonês)
• Distúrbios de energia, topologias e bypass: Mitsubishi Electric, características do nobreak (em japonês)
• Afundamentos momentâneos de tensão: Kansai Transmission and Distribution (em japonês)
• AVR com derivações de autotransformador (princípio da Figura 4): Renesas, nota de aplicação CM-314 (em inglês)
• JIS C 4411-3:2014 (contrapartida da IEC 62040-3): prévia da Japanese Standards Association (em japonês); IEC 62040-3:2021: IEC Webstore
• IEC 62040-1 (requisitos de segurança de nobreaks): IEC Webstore
• Escopo da UL 1778 e harmonização com a CSA C22.2 No. 107.3: UL Solutions, "UL 1778, the Standard for Uninterruptible Power Systems" (em inglês)
• ABNT NBR 15014 (terminologia de nobreaks, modos rede e bateria, topologias): resumo da norma no Scribd (confirmar a edição vigente na ABNT)
• Referência às normas ABNT NBR IEC 62040-1 e 62040-2 e à certificação Inmetro em especificações de compra: termo de referência de licitação pública (exemplo de uso; confirmar na ABNT e no Inmetro)
• Tensão nominal e frequência no Brasil: UFRGS, tensão nominal nos estados brasileiros; WorldStandards, Brasil (em inglês); Aldo, voltagem no Brasil; Atacado Solar, tensão trifásica no Brasil
• Tensão e frequência nominais do Japão: WorldStandards, "Plug, socket and voltage by country" (em inglês)
• Fronteira de 50/60 Hz no Japão: Hitachi Energy, interligação HVDC entre regiões do Japão (em japonês)
• Sistema monofásico a três fios de 100/200 V: glossário de instalações prediais da Watanabe (em inglês)