Περιστροφικά Αδιάλειπτα Τροφοδοτικά και Συστήματα Προστασίας Ισχύος

0

Περισσότερο από ποτέ, τα σημερινά αδιάλειπτα τροφοδοτικά (UPS) πρέπει να είναι εξαιρετικά αξιόπιστα και να προκαλούν όσο το δυνατόν λιγότερη ενόχληση ανάντη και κατάντη της τροφοδοσίας τους. Ορισμένοι κατασκευαστές πιστεύουν ότι το Rotary UPS είναι η απάντηση, αλλά άλλοι διαφωνούν, δηλώνοντας ότι τα νέα, βελτιωμένα σχέδια στατικών online UPS καθιστούν αδικαιολόγητη την πρόσθετη δαπάνη του Rotary UPS.

Τι είναι το Rotary UPS;

Τα περιστροφικά UPS είναι μηχανικά αδιάλειπτα τροφοδοτικά που μετατρέπουν την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδοσία συνδεδεμένων φορτίων. Υπάρχουν δύο ανταγωνιστικά σχέδια: Περιστρεφόμενος μετασχηματιστής, που βασίζεται σε ρυθμιζόμενο απομονωμένο περιστρεφόμενο μετασχηματιστή. και Induction Coupling, που περιλαμβάνει κινητήρα ντίζελ, ομόκεντρα τοποθετημένο επαγωγικό σύνδεσμο δύο ταχυτήτων και εναλλάκτη.

Όποια και αν είναι η σχεδίασή τους, τα περιστροφικά UPS ξεκινούν από περίπου 500 kVA σε μέγεθος και κυμαίνονται έως 2MVA (ή περισσότερο) όταν διαμορφώνονται σε παράλληλη λειτουργία. Για το λόγο αυτό, χωρίς έκπληξη, η εφαρμογή τους προορίζεται για μεγάλες εγκαταστάσεις.

Σε σύγκριση με ένα στατικό διαδικτυακό αδιάλειπτο τροφοδοτικό, υποστηρίζουν οι κατασκευαστές, το Rotary UPS παράγει ελάχιστες παρεμβάσεις ή επιβλαβείς αρμονικές και μπορεί να επιτύχει υψηλότερες τιμές MTBF (Meantime Between Failure). Οι αρμονικές μπορούν να οδηγήσουν σε κακή ποιότητα ισχύος, η οποία μπορεί να είναι τόσο επικίνδυνη για κρίσιμο εξοπλισμό όσο μια μερική ή πλήρης διακοπή παροχής ρεύματος. Μπορεί να οδηγήσει σε διαλείπουσα καταστροφή δεδομένων και αστοχία υλικού.

Η πραγματική ποιότητα της τροφοδοσίας του δικτύου μετριέται ως προς την κυματομορφή, την τάση και τη συχνότητά της και την παρουσία (ή όχι) μιας ποικιλίας προβλημάτων τροφοδοσίας, συμπεριλαμβανομένων των διακοπών ρεύματος και των στιγμιαίων διακοπών. Οι αρμονικές είναι κυματομορφές τάσης ή ρεύματος, οι συχνότητες των οποίων είναι πολλαπλάσια του θεμελιώδους. Στην Ευρώπη αυτό είναι 50 Hz (50 κύκλοι ανά δευτερόλεπτο) και τα πολλαπλάσια ταξινομούνται σε μια συγκεκριμένη ακολουθία. Για παράδειγμα, η 2η αρμονική είναι 100Hz (2x50Hz), η 3η αρμονική 150Hz (3x50Hz) και ούτω καθεξής.

Το MTBF είναι ένας τυπικός δείκτης της αξιοπιστίας μιας αδιάλειπτης παροχής ρεύματος. Αντιπροσωπεύει τον μέσο χρόνο λειτουργίας μεταξύ της ενεργοποίησης και του τερματισμού λειτουργίας του συστήματος λόγω αστοχίας. Ο αριθμός παρουσιάζεται συνήθως σε ώρες.

Οι κατασκευαστές περιστροφικών UPS πιστεύουν επίσης ότι τα μηχανήματα τους έχουν καλύτερες δυνατότητες εκκαθάρισης σφαλμάτων και ότι είναι πιο κατάλληλα για φορτία με κορυφαίο συντελεστή ισχύος. Ένα τυπικό παράδειγμα αυτού είναι τα φορτία διακομιστών προηγμένης τεχνολογίας, όπως οι διακομιστές Blade, οι οποίοι έχουν μια αρθρωτή πλακέτα ηλεκτρονικού κυκλώματος συχνά αφιερωμένη σε μία μόνο εφαρμογή και στεγάζεται σε πλαίσιο διακομιστή. Οι διακομιστές Blade επιτρέπουν μεγαλύτερη ισχύ επεξεργασίας σε λιγότερο χώρο στο rack από ότι τα παραδοσιακά ή παλαιότερα σχέδια διακομιστών. Έχουν υιοθετηθεί ευρέως σε μεγάλα κέντρα δεδομένων και τηλεπικοινωνιακά περιβάλλοντα.

Τα φορτία, όπως οι διακομιστές Blade, με κύριο συντελεστή ισχύος έχουν μια κυματομορφή ρεύματος που «οδηγεί» την κυματομορφή τάσης κατά έναν παράγοντα ίσο με την αντίσταση του φορτίου.

Τα περιστροφικά αδιάλειπτα τροφοδοτικά προσφέρουν επίσης μια σειρά από σημαντικά μειονεκτήματα. Ένα πολύ υψηλότερο κόστος κεφαλαίου, εγκατάστασης και περιβαλλοντικού κόστους, για παράδειγμα, το οποίο μπορεί να είναι έως και 40% υψηλότερο από ένα συγκρίσιμο στατικό online σχέδιο UPS.

Υψηλότερο κόστος και σύνθετη εγκατάσταση

Η εγκατάσταση Rotary UPS είναι πολύ πιο περίπλοκη από ένα στατικό online UPS. Είναι μια συσκευή που βασίζεται σε γεννήτρια κινητήρα και η τοποθέτησή τους παρουσιάζει υψηλό αερισμό, κραδασμούς, θόρυβο και απομάκρυνση των καυσαερίων. Ορισμένα σχέδια Rotary UPS λειτουργούν σε 30dBA υψηλότερα επίπεδα θορύβου από τα στατικά ηλεκτρονικά σχέδια, τα οποία μπορεί να προκαλέσουν ηχορύπανση στις εγκαταστάσεις.

Αυξημένο μέγεθος και βάρος

Τα περιστροφικά αδιάλειπτα τροφοδοτικά είναι πιο μεγάλα από τα στατικά ηλεκτρονικά ξαδέρφια τους και μπορούν να απαιτήσουν έως και 20% περισσότερη επιφάνεια αποτύπωσης μέσα σε ένα δωμάτιο εγκατάστασης ή μια ειδική περιοχή UPS. Αυτό καθιστά επίσης δύσκολη την επέκταση του συστήματος.

Αυξημένο κόστος εξυπηρέτησης

Ως μηχανική συσκευή, τα περιστροφικά UPS περιέχουν ρουλεμάν στη λειτουργία τους, τα οποία απαιτούν λίπανση και αυτό μπορεί να τα κάνει ευαίσθητα όταν λειτουργούν σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να απαιτούν πιο συχνή συντήρηση και να έχουν υψηλότερο MTTR (Meantime to Repair) από τα στατικά διαδικτυακά σχέδια. Το MTTR είναι ένα μέτρο του μέσου χρόνου που χρειάζεται για να επιστρέψει ένα UPS στην κανονική λειτουργία από τον τερματισμό λειτουργίας σε περίπτωση βλάβης του συστήματος. Καθώς τα περιστροφικά UPS περιέχουν πολλά ρουλεμάν, ο μέσος όρος MTTR τους είναι υψηλότερος, καθώς μπορεί να χρειαστούν μέρες για να αντικατασταθούν.

Τα στατικά online σχέδια UPS προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα αντίστοιχα Rotary. Πρώτον, είναι πολύ λιγότερο δαπανηρή η εγκατάσταση και η συντήρηση και μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν σε παράλληλες και περιττές διαμορφώσεις για να αυξήσουν την αξιοπιστία και την ανθεκτικότητα και να βελτιώσουν το MTBF. Οι κατασκευαστές έχουν κάνει επίσης μεγάλα βήματα στον μετριασμό της αρμονικής ρύπανσης σε αδιάλειπτα τροφοδοτικά με τη συμπερίληψη ανορθωτών και φίλτρων. Εισάγουν επίσης σχέδια ειδικά για υπολογιστικά περιβάλλοντα υψηλών προδιαγραφών, που προσφέρουν εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία, οικονομικά αποδοτικά, αλλά με το ελάχιστο αποτύπωμα και την ικανότητα να υποστηρίζουν κορυφαία φορτία συντελεστή ισχύος και μικροαρμονικές.

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα μιας στατικής διαδικτυακής αδιάλειπτης τροφοδοσίας έναντι της σχεδίασης Rotary είναι η αρθρωτή και ευελιξία τους. Είναι πολύ πιο εύκολο και οικονομικά αποδοτικό να επεκτείνετε ένα σύγχρονο στατικό online σχέδιο UPS προσθέτοντας μια άλλη μονάδα στο παράλληλο σύστημα, για παράδειγμα, από το να αφαιρέσετε και να αντικαταστήσετε μια τεράστια, θορυβώδη περιστροφική μονάδα.