Nobreak de onda quadrada x fontes com PFC ativo

Há anos usava um Nobreak ching-ling de 600VA, que me salvou um par de vezes durante eventuais quedas de energia... ou melhor, salvou meus arquivos!

Nunca tive nenhum problema, mas de uns tempos para cá percebi que a qualquer variação na rêde, ele comutava para bateria.

Meu sistema é composto por um PC que eu mesmo montei, topo de linha: processador Intel i7, motherboard ASUS P8Z77-V LX, placa gráfica nVidia GTX-660 Zotac e dois HD Sata 7200 rpm, tudo alimentado por uma fonte Corsair 500CX, bem dimensionada para a alimentação do conjunto, observando que o uso do meu desktop é basicamente para desenvolvimento, ou seja, não sou um desses "gamers" frenéticos que levam suas máquinas ao limite.

Mesmo com meu uso conservador, contudo, vamos e venhamos que um Nobreak de 600VA estava sub-dimensionado para o sistema descrito acima. Resolvi então adquirir um Nobreak de 1200VA, mais do que suficiente para suportar meu Desktop e um monitor Philips de 23" modelo 236V4L, cujo consumo, segundo o fabricante, é de cerca de 25w.

Os fabricantes de produtos eletrônicos sempre tiveram uma tendência de exagerar na informação da potência de seus produtos. O exemplo clássico é a potência de áudio dos aparelhos de som... No caso dos Nobreaks, eles usam a medida VA que os leigos acabam confundindo com potência em Watts. Assim, muitos pensam que um Nobreak de 1200VA, por exemplo, teria 1200 watts de potência, o que não é verdade.

Para obter o valor da potência em watts, é preciso multiplicar o valor informado em VA pelo Fator de Potência do Nobreak em questão. Para a maioria dos Nobreaks de baixo custo, como o que estamos analisando neste artigo, o fator de potência é de 0,5. Portanto, a potência real de um Nobreak de 1200VA é de 600w.

Depois de pesquisar no mercado, encontrei o Nobreak SMS Station II - 1200VA, bi-volt, na faixa de R$ 500,00. Na minha opinião, sua relação custo-benefício é imbatível, pelo menos no momento em que escrevo este artigo.

Sua montagem é de boa qualidade, robusta e com acabamento esmerado, enfim, um aparelho para durar muitos anos. Para maiores informações, aí vai o link do Nobreak, no site do fabricante. Abaixo, a foto do dito cujo:

Bom, mas nem tanto...

Depois de receber meu Nobreak, fui ver se havia algum review no YouTube sobre seu desempenho. Logo no primeiro vídeo que encontrei sobre o assunto, no canal Vlog de Ti (atualmente foi removido do Youtube), fui surpreendido por um review negativo do produto, alertando para uma informação escondida nas "entrelinhas", sobre a incompatibilidade desse modelo de Nobreak na alimentação de computadores com fonte de PFC ativo.

Pensei com os meus botões: será que "mifú"?! Nunca tinha ouvido falar desse tal de PFC ativo, mas constatei na parte interna da embalagem e no manual, que há realmente este alerta:

ATENÇÃO: Não utilize o nobreak para alimentar equipamentos com motores AC (refrigeradores, furadeiras, ventiladores, liquidificadores, aspiradores de pó, entre outros), eletrodomésticos (microoondas, forno elétrico, entre outros), reatores eletromagnéticos, computadores que possuam fontes com PFC ativo, impressoras laser, copiadores e equipamentos de sustentação à vida. Não ligue estabilizadores de tensão na entrada ou na saída de nobreaks.

Concordo com nosso "mano" do Vlog de TI, no sentido de que essa informação deveria ser mais visível, principalmente nos anúncios de venda, colocando as coisas de uma forma mais transparente.

Mal, mas nem tanto...

Lembram a primeira recomendação do Guia do Mochileiro das Galáxias? "Não entre em pânico!". Pois segui estas sábias palavras, e fui estudar melhor o assunto, começando por saber que diabos seria uma fonte com PFC ativo.

PFC é a sigla de Power Factor Correction, ou seja: Fator de Correção de Potência. Trocando em miúdos, é um método largamente utilizado pela indústria para reduzir as perdas de energia das fontes de alimentação. Para alcançar essa redução de perdas, as fontes precisam ter maior eficiência, com menor produção de calor.

Atualmente são raras as fontes comercializadas sem PFC, podendo existir, entretanto, aquelas com PFC ativo e com PFC passivo. Para se ter uma idéia, vejam a variação de eficiência para os três tipos:

Tipo de Fonte	Eficiência	Perda de energia
Fonte sem PFC	de 50% a 60%	de 40% a 50%
Fonte com PFC Passivo	de 70% a 80%	de 20% a 30%
Fonte com PFC Ativo	de 95% a 99%	de 1% a 5%

Por essa razão, na Europa foi proibida a comercialização de fontes sem PFC ativo. Uma questão ecológica de economia de energia.

Hoje em dia os anunciantes costumam divulgar o selo de certificação 80 plus como forma de qualificar o produto, mas o que garante mesmo a eficiência é o PFC.

Uma característica das fontes com PFC ativo é que não possuem chave para selecionar a voltagem da rêde (110 ou 220). Isso porque as próprias fontes se incumbem com muita competência de regular a voltagem de entrada. A única coisa útil seria um bom filtro de linha, para proteção contra ruídos na rêde, principalmente na ocorrência de descargas elétricas... se bem que no caso de tempestades, o seguro mesmo é desligar os equipamentos elétricos da tomada!

Em princípio, portanto, não haveria razão para um Nobreak prejudicar o funcionamento de uma fonte com PFC ativo.

Entrando nas ondas...

Recordando a eletricidade básica, sabemos que existem dois tipos de corrente elétrica: contínua (dc) e alternada (ac). As correntes alternadas, por sua vez, conforme a forma da onda, podem ser classificadas em senoidal pura, senoidal por aproximação (pwm) ou quadrada.

Os nobreaks mais baratos, todavia, quando comutados para bateria, apresentam na saída a tal forma de onda senoidal por aproximação, ou semi-senoidal, que nada mais é do que uma onda quadrada mais atenuada, mas sem as curvas perfeitas da senoidal.

Esse tipo de onda também é denominado pwm, do inglês Pulse Width Modulation (Modulação de Largura de Pulso), largamente usada no controle de potência ou velocidade.

Fora da linha...

Existem três tipos de nobreak: o off-line, o line-interactive e o de dupla-conversão. Os mais baratos são os off-line e os mais caros os de dupla-conversão.

Nosso Nobreak SMS Station-II 1200VA, pelo seu preço, evidentemente está no primeiro grupo.

Como podem ver, quando a rêde está energizada, o nobreak apenas faz uma ponte entre a tomada e a fonte de alimentação, intercalando ainda circuitos estabilizadores, filtro e supressor de surtos. Ou seja, fornecem na verdade uma proteção adicional para a fonte com PFC ativo. A única ressalva, poderia ser com relação à perda da eficiência, ou seja, da economia que esse tipo de fonte propicia, pois adicionamos mais um circuito com suas perdas inerentes.

O problema surge quando falta energia na rêde, pois nesse caso o nobreak faz a comutação para operação com baterias, entrando em cena o inversor. Este é o grande vilão, pois para reduzir o custo do equipamento, sua saída não apresenta uma onda senoidal pura, mas sim uma semi-senoidal (pwm).

As fontes de alimentação mais sensíveis são projetadas para funcionar com ondas senoidais puras. Algumas nem funcionam se alimentadas por ondas semi-senoidais. Esse, contudo, não é o nosso caso.

Conclusão

Resumo da ópera: para uso doméstico, apenas para se prevenir contra a perda de dados em razão de uma queda inesperada de energia, acho perfeitamente aceitável o uso de um nobreak off-line, tomando-se cuidado apenas com seu correto dimensionamento em termos de potência.

A operação da fonte com uma onda semi-senoidal por um curtíssimo período de tempo não acarretará nenhum prejuízo sensível e a relação custo-benefício mais do que justifica o uso de um nobreak desse tipo.

Se o uso for em servidores, é claro que a opção deverá recair sobre nobreaks bem mais caros, preferencialmente os de dupla-conversão.

Encontrei um vídeo excelente no canal do Diego Barrios. Recomendo para quem quiser assistir uma verdadeira aula sobre especificações, funcionamento e tipos de nobreaks. Publiquei também um vídeo do "unboxing" do meu Nobreak, relatando resumidamente as considerações feitas com maior profundidade neste artigo.

...e lembre-se sempre: NÃO ENTRE EM PÂNICO!!!