Manter as bombas de água em funcionamento durante as quedas de energia

DICAS: As instalações de tratamento de água enfrentam desafios críticos relacionados à continuidade do fornecimento de energia. Um UPS industrial on-line oferece proteção integral para sistemas de distribuição de água. Este artigo explora como UPS industrial on-line A tecnologia resolve os problemas relacionados à corrente de partida do motor. Analisamos UPS para sistemas de bombas d’água em aplicações de tratamento de águas residuais. A solução da BKPOWER suporta uma corrente de pico de 1000% por 1 segundo. Descubra por que as unidades padrão de backup a bateria não dão conta das cargas dos motores das bombas. Saiba como as soluções especializadas UPS para sistemas de bombas de água garante a continuidade das operações durante interrupções no fornecimento de energia.

Ⅰ. O desafio da potência crítica no tratamento de água

As estações de tratamento de água operam 24 horas por dia, 7 dias por semana. As interrupções no fornecimento de energia representam uma ameaça à saúde pública. Elas acarretam o risco de contaminação ambiental. Além disso, violam as normas regulatórias.

As bombas constituem o coração dessas instalações. As bombas de captação de água bruta movimentam a água da fonte. As bombas de elevação transportam as águas residuais. As bombas de alta pressão acionam os sistemas de filtragem. As bombas dosadoras de produtos químicos mantêm a qualidade da água.

Os sistemas UPS padrão têm dificuldade em lidar com cargas de bombas. As correntes de partida dos motores causam problemas. Esses picos atingem valores entre 600% e 1000% da corrente normal de funcionamento. Eles duram de 0,5 a 2 segundos. A maioria das unidades de UPS não consegue fornecer essa potência de pico. Elas desligam por sobrecarga. Não conseguem ligar as bombas quando mais necessário.

Este artigo explica por que UPS industrial on-line A tecnologia é importante. Analisamos UPS para sistemas de bombas de água requisitos de projeto. Analisamos a capacidade de corrente de irrupção do modelo 1000% da BKPOWER.

Ⅱ. Noções básicas sobre a corrente de partida do motor (corrente de irrupção)

Os motores elétricos apresentam um comportamento diferente durante a partida. Compreender esse comportamento ajuda a explicar Seleção de UPS critérios.

Física do Arranque de Motores

Quando um motor arranca da posição de parada, ele consome corrente de rotor bloqueado (LRA). O rotor ainda não está girando. Não há força eletromotriz (FEM) de retorno. A corrente flui livremente pelos enrolamentos. Isso cria um campo magnético. O campo supera a inércia do rotor.

A corrente de partida normalmente equivale a 5 a 8 vezes a corrente de carga total (FLA). Bombas de grande porte podem atingir 10 vezes a FLA. Esse é o fenômeno conhecido como “corrente de irrupção 1000%”. Ele perdura até que o motor atinja aproximadamente 80% da velocidade nominal.

O perfil de carga da bomba

As bombas centrífugas apresentam desafios específicos. Elas exigem um alto torque de partida. Aceleram lentamente devido à massa da água. O tempo de partida é mais longo do que no caso de outros tipos de motores.

Conforme mostrado, uma bomba de 50 HP consome 1.300 amperes com uma corrente de irrupção de 10.001 TP3T. A maioria dos no-breaks comerciais não consegue fornecer essa corrente. Eles não têm capacidade para picos de corrente. Utilizam inversores de baixa potência. Desligam-se imediatamente.

Figura 1: Os sistemas UPS industriais para aplicações com bombas d’água exigem um dimensionamento especializado para atender às altas demandas de corrente de irrupção.

Ⅲ. Por que os sistemas UPS padrão não dão conta das cargas de bombas

Muitos engenheiros tentam utilizar unidades UPS padrão. Eles fazem a escolha com base na potência de funcionamento, mas ignoram os requisitos de partida. Os resultados são decepcionantes.

Acionamento da proteção contra sobrecarga

Os no-breaks padrão incluem proteção eletrônica de ação rápida. Eles detectam picos de corrente. Eles prevêem a ocorrência de curtos-circuitos. Eles desligam em milissegundos. Isso evita danos ao inversor. No entanto, isso impede a partida do motor.

Limitações de corrente do inversor

Os inversores UPS comerciais utilizam valores nominais de semicondutores. Esses valores se aplicam apenas à carga contínua. Os valores nominais de pico geralmente atingem 125% a 150% por breves períodos. Eles nunca se aproximam da capacidade de 1000%. O inversor simplesmente não consegue fornecer corrente suficiente.

Desgaste da bateria

As tentativas de partida dos motores sobrecarregam as baterias do no-break. Ocorrem quedas de tensão. A demanda de corrente excede a capacidade das baterias. A vida útil das baterias diminui drasticamente. Isso leva a uma falha prematura.

A topologia incorreta

Os no-breaks do tipo “line-interactive” e “standby” passam a operar com bateria durante quedas de energia. Eles dependem de caminhos de bypass. Não possuem regulação contínua de tensão. Oferecem suporte insuficiente para a partida de motores.

Ⅳ. UPS industrial online: a solução técnica

UPS industrial online utiliza uma topologia de dupla conversão. Isso resolve os desafios relacionados à carga da bomba. Proporciona proteção verdadeiramente contínua.

Operação de dupla conversão

A entrada de corrente alternada (CA) alimenta um retificador. O retificador gera corrente contínua (CC). A corrente contínua alimenta um inversor. O inversor gera uma saída de corrente alternada (CA) limpa. As baterias são conectadas ao barramento de corrente contínua (CC). Elas fornecem backup instantâneo durante interrupções no fornecimento de energia.

Essa topologia isola as cargas das perturbações da rede elétrica. Ela fornece tensão regulada de forma constante. Ela elimina a necessidade de chaves de transferência. Ela oferece tempo de transferência zero.

Tratamento da corrente de irrupção

BKPOWER UPS industrial on-line incorpora características especiais de design:

• Inversores supervalorizados: Os estágios de saída suportam 1000% da corrente nominal por 1 segundo. Módulos IGBT especializados fornecem potência de pico. O projeto térmico conservador evita o superaquecimento.
• Algoritmos de limitação de corrente: Os sistemas de controle inteligentes distinguem entre falhas e partidas do motor. Eles permitem sobrecargas temporárias. Eles limitam o tempo de resposta das proteções.
• Aumento da capacidade da bateria: Os grandes capacitores do barramento CC complementam a corrente da bateria. Eles atendem às demandas de pico. Eles reduzem a sobrecarga da bateria.

1000% com capacidade de 1 segundo

A BKPOWER classifica especificamente as unidades para uma sobrecarga de 1000% durante 1 segundo. Isso corresponde aos perfis de partida do motor. Um no-break de 10 KVA fornece 100 KVA momentaneamente. Ele dá partida em uma bomba de 50 HP de forma confiável. Em seguida, retoma a operação normal.

Figura 2: O no-break de dupla conversão online oferece condicionamento contínuo de energia e alta capacidade de supressão de picos para cargas de motores.

Ⅴ. Aplicações no tratamento de água: onde o no-break faz a diferença

UPS para sistemas de bombas de água desempenha várias funções essenciais.

Estações elevatórias de águas residuais

As estações elevatórias coletam o esgoto. As bombas o transportam para altitudes mais elevadas. As quedas de energia causam transbordamentos. O esgoto bruto se espalha pelas ruas. Isso contamina os mananciais. Isso gera riscos à saúde pública.

O UPS mantém o funcionamento da bomba durante breves interrupções de energia. Ele evita o transbordamento do poço úmido. Permite operações controladas até que os geradores entrem em funcionamento.

Distribuição de Água Potável

As bombas de reforço mantêm a pressão. Elas fornecem água a tanques elevados. Abastecem prédios altos. As interrupções no abastecimento causam perda de pressão. Contaminantes entram nas tubulações. Em seguida, são emitidas recomendações para ferver a água.

O UPS mantém as bombas de distribuição em funcionamento. Ele mantém a pressão do sistema. Ele impede o refluxo. Ele protege a segurança pública.

Sistemas de dosagem de produtos químicos

As bombas de cloro e de coagulante exigem um funcionamento preciso. Interrupções prejudicam o equilíbrio químico do tratamento. A qualidade da água é afetada. Ocorrem violações das normas regulatórias.

O UPS garante uma dosagem contínua. Ele mantém o equilíbrio químico. Ele assegura a eficácia do tratamento.

Retrolavagem de filtração

Os filtros de membrana e de meio filtrante exigem retrolavagem periódica. A perda de potência durante a retrolavagem danifica o equipamento. Isso compromete a integridade da filtração.

O UPS realiza ciclos de retrolavagem. Ele protege membranas de alto custo. Ele mantém o desempenho do filtro.

Ⅵ. Diretrizes para dimensionamento em aplicações com bombas

O dimensionamento correto garante um funcionamento confiável. Siga estas etapas para UPS para sistemas de bombas de água:

Etapa 1: Determinar a corrente em carga total

Verifique as placas de identificação dos motores. Anote a FLA (corrente em carga total). Registre a tensão e a fase. Verifique fator de potência.

Etapa 2: Calcular a corrente de partida

Multiplique o valor FLA pelo fator inicial. Utilize o código 600% para motores de partida direta. Utilize o código 1000% para bombas de alto torque. Verifique as especificações LRA do fabricante.

Etapa 3: Determinar a potência em watts durante o funcionamento

Calcule: Watts = Volts × Amperes × Fator de potência × Eficiência. Leve em conta todas as cargas simultâneas. Inclua controles e instrumentos.

Etapa 4: Selecionar a capacidade do no-break

Selecione um no-break industrial online com base em:

• A potência nominal contínua excede a potência em watts de funcionamento
• A corrente de pico nominal excede a corrente de partida (1000% por 1 s)
• Capacidade da bateria atende aos requisitos de tempo de execução

Etapa 5: Verificar a capacidade do inversor

Confirme se o inversor é capaz de fornecer a corrente de partida. Verifique as especificações do fabricante relativas a picos de corrente. A documentação da BKPOWER confirma os valores nominais do modelo 1000% para 1 segundo.

Exemplo de dimensionamento

Uma bomba de 30 HP consome 77 A de corrente nominal de carga (FLA) a 480 V. A corrente de partida chega a 770 A (1000%). A carga em funcionamento é de 52 kW. Selecione um no-break industrial online de 60 kVA. A unidade fornece 600 A contínuos. Ela suporta picos de 600 A (1000% de 60). Isso dá partida na bomba de maneira confiável.

Figura 3: As estações elevatórias de esgoto exigem um sistema confiável energia de reserva para evitar transbordamentos de esgoto durante interrupções no fornecimento de energia.

Ⅶ. Integração com transformadores do tipo seco

A BKPOWER oferece transformadores do tipo seco de 10 a 100 KVA. Esses transformadores se integram com UPS industrial on-line sistemas.

Transformação de tensão

Muitas instalações hidráulicas utilizam redes de distribuição de 4160 V ou 13,8 kV. Transformadores redutores alimentam os sistemas de UPS. Os transformadores com resina moldada garantem o isolamento. Eles eliminam os riscos de derramamento de óleo. São adequados para ambientes úmidos.

Mitigação de harmônicos

Os retificadores de UPS geram correntes harmônicas. Essas correntes aquecem os transformadores. Elas causam correntes no neutro. Os transformadores com classificação K suportam essas cargas. Eles evitam o superaquecimento.

Soluções Combinadas

A BKPOWER oferece pacotes integrados. Os transformadores atendem aos requisitos de entrada do no-break. As configurações de saída se adaptam às tensões das bombas. A responsabilidade de um único fornecedor simplifica os projetos.

Ⅷ. Conclusão: Garantindo a continuidade das operações

O tratamento de água não admite interrupções no fornecimento de energia. Os sistemas UPS padrão não suportam cargas de motores. UPS industrial online com alta capacidade de pico oferece a solução.

A BKPOWER oferece suporte à corrente de irrupção de 1000% por 1 segundo. Isso permite a partida confiável de bombas de grande porte. Mantém a distribuição de água. Evita desastres ambientais.

Especificar UPS para sistemas de bombas de água com base nos requisitos de partida, e não nas cargas em funcionamento. Escolha a topologia de dupla conversão. Verifique a capacidade de pico. Planeje para expansões futuras.

Os engenheiros da BKPOWER prestam assistência nos cálculos de dimensionamento. Oferecemos soluções integradas de transformadores e UPS. Atendemos a aplicações de 10 a 100 KVA. Entre em contato conosco para manter suas bombas em funcionamento.

Referências

1. Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC)Site oficial: www.iec.ch
2. Underwriters Laboratories (UL)Site oficial: www.ul.com
3. Comitê Europeu de Padronização (CEN)Site oficial: www.cen.eu
4. Administração de Padronização da China (SAC) Site oficial: www.sac.gov.cn
5. Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance (CNESA)Site oficial: www.cnESA.org
6. Site oficial da International Organization for Standardization (ISO): www.iso.org