Gestão Digital para o Controlo da Velocidade da Ventoinha:
A adaptabilidade é uma das principais vantagens da utilização de um sistema de gestão de energia digital, permitindo ao utilizador final uma experiência diferente e mais simples em comparação com as tecnologias anteriores. Exemplo disso é o controlo da velocidade da ventoinha através da gestão digital de energia, que possibilita um arrefecimento preciso, minimizando o ruído e aumentando a vida útil, em tempo real e sob quaisquer condições de funcionamento. Quando se lida com a gestão térmica de uma fonte de alimentação instalada num sistema, e quando é necessário um fluxo de ar de arrefecimento produzido por uma ventoinha, existem várias opções a avaliar do ponto de vista do projeto. Estas podem ser resumidas em três categorias.
A opção mais comum é utilizar uma velocidade fixa para a ventoinha, próxima da sua velocidade nominal, independentemente da temperatura ambiente, da carga de saída e da tensão de entrada. Uma vez selecionada a ventoinha e definida a sua tensão de alimentação para uma determinada procura, o nível de ruído e a vida útil ficam praticamente determinados, sendo ambos fatores críticos na aplicação da fonte de alimentação. Para reduzir o ruído e aumentar a vida útil sem sacrificar a potência, uma prática comum é utilizar uma ventoinha com uma capacidade superior à necessária. O efeito secundário resultante é uma redução da densidade de potência da fonte de alimentação, o que, por sua vez, leva a um sistema menos compacto.
De facto, para evitar obstruir o fluxo de ar e garantir uma refrigeração adequada, é necessário deixar uma folga mínima entre a fonte de alimentação e a estrutura do sistema.
Uma segunda opção é o chamado "ventilador com velocidade auto-regulável".
A função de controlo de velocidade neste tipo de ventilador depende exclusivamente da temperatura do fluxo de ar de entrada, medida por um sensor térmico integrado. A velocidade de rotação do ventilador não está correlacionada com outras variáveis relevantes, como a tensão de entrada e a carga. Embora esta opção permita normalmente uma redução do tamanho do ventilador, não é a solução ideal em termos de nível de ruído ou de vida útil em toda a gama de condições de funcionamento.
Por fim, uma opção menos comum, mas mais abrangente, envolve circuitos digitais para gerir a função de controlo da velocidade do ventilador com base em três variáveis relevantes: temperatura ambiente, carga de saída e tensão de entrada da rede elétrica. Este controlo digital está integrado na série ROAL DDP400, especificamente nas versões que incluem um ventilador – ver Figura 1.
A correlação típica entre a velocidade da ventoinha e a carga de saída a 230 VCA e temperatura ambiente de 25 °C é ilustrada na Figura 2.
A Figura 2 também destaca os níveis de ruído em vários pontos da curva. Quando a fonte de alimentação é ligada sem carga, a ventoinha arranca à velocidade máxima e depois pára após completar um breve autoteste de apenas alguns segundos. A ventoinha permanece desligada enquanto a carga não exceder os 50 W. Acima do limite de 50 W, a ventoinha começa a rodar a baixa velocidade (pouco acima das 3000 RPM) e intermitentemente, até 100 W. O ciclo de trabalho de ligar-desligar depende do nível de carga entre 50 e 100 W e da temperatura ambiente. Acima de uma carga de 100 W, a ventoinha começa a rodar a baixa velocidade constante até 175 W, a menos que a temperatura ambiente exija uma velocidade mais elevada. Acima de uma carga de 175 W, a velocidade da ventoinha aumenta com a carga aplicada à fonte de alimentação. Com carga máxima, a ventoinha gira a 75% da sua velocidade nominal máxima.
As figuras 3 e 4 mostram como a curva carga-RPM se desloca, respetivamente, quando se verifica um aumento da temperatura ambiente acima dos 25°C, mantendo a tensão de entrada nos 230 VCA, e quando se verifica uma diminuição da tensão de entrada abaixo dos 110 VCA, mantendo a temperatura ambiente nos 25°C.
O aumento da temperatura ambiente deslocará a curva de velocidade da ventoinha para a esquerda, reduzindo o ciclo de ligar/desligar a cargas baixas e acelerando a aceleração para cargas mais elevadas. Uma redução da tensão de entrada abaixo de
110 VCA não tem um efeito significativo quando a carga se mantém abaixo de 30% do valor nominal; a níveis de carga mais elevados, a aceleração da velocidade é mais reativa. Graças ao controlo digital, estes dois efeitos combinam-se se a temperatura e a tensão de entrada aumentarem. Em todos os casos, a velocidade máxima da ventoinha não excederá as 6500 RPM (75% da sua velocidade nominal máxima) e será sempre ajustada para alcançar um equilíbrio ideal entre refrigeração, ruído e vida útil da ventoinha.
Com a implementação desta função de controlo digital, o ventilador nas versões de ar forçado da série DDP400 produz a quantidade precisa de caudal de ar necessária para um arrefecimento eficaz em tempo real, independentemente das condições de funcionamento. Além de minimizar o ruído e prolongar a vida útil do ventilador, o utilizador tem fácil acesso a um sinal digital de 0-5V (0V quando o ventilador está desligado, 5V quando o ventilador está ligado). Este sinal pode ser utilizado como feedback para o sistema que alberga a unidade DDP400. Em algumas aplicações, esta valiosa característica permite que todo o sistema de arrefecimento do equipamento seja sincronizado com a fonte de alimentação.
Autores:
Roberto Cappelloni, Energy Manager para o Desenvolvimento de Negócios Digitais da UE na ROAL ELECTRONICS SpA -
Traduzido por Angel Valls, Engenheiro de Aplicações da Craftec Espanha, distribuidora da ROAL.
