برق مرکز داده: چگونه جریان‌های مستقیم و متناوب در مراکز داده استفاده می‌شوند؟ – بخش اول
برق مرکز داده: چگونه جریان‌های مستقیم و متناوب در مراکز داده استفاده می‌شوند؟ – بخش اول
برق مرکز داده: چگونه جریان‌های مستقیم و متناوب در مراکز داده استفاده می‌شوند؟
جریان‌های متناوب و مستقیم چه تفاوت‌هایی دارند؟
قبل از شروع مبحث تامین برق مرکز داده، لازم است تفاوت‌های جریان‌های مستقیم و متناوب را بدانیم. به زبان ساده، اگر بخواهیم نمودار جریان مستقیم را روی کاغذ رسم کنیم کافی است یک خط مستقیم رسم کنیم؛ یعنی نمودار آن خطی است. درحالی‌که جریان متناوب به‌صورت یک تابع متناوب (معمولا سینوسی) ترسیم می‌شود. برخلاف جریان مستقیم که همیشه در یک‌جهت و در راستای یک خط مستقیم حرکت کرده و هیچ‌گونه نوسانی ندارد، جریان متناوب، در خط مستقیم حرکت نکرده و مانند یک نمودار سینوسی، دائما در نوسان است. هر نوسان را اصطلاحا یک سیکل می نامند و واحد شمارش آن هرتز است؛ مثلا برق شهری در ایران و اروپا ۵۰ سیکل در ثانیه (۵۰ هرتز) و در آمریکا ۶۰ سیکل در ثانیه (۶۰ هرتز) نوسان می‌کند. این ویژگی موجب آسان شدن انتقال جریان متناوب به فواصل دور می‌شود. ولی انتقال جریان مستقیم، در مسافت‌های طولانی کار چندان آسانی نیست.
مراکز داده چگونه از جریان های مستقیم و متناوب استفاده می‌کنند؟
اغلب مراکز داده از کدام نوع جریان استفاده می‌کنند؟ مستقیم؟ متناوب؟ یا هر دو؟ برای پاسخ به این سؤال، اجازه دهید ابتدا نگاهی به چگونگی استفاده از جریان در مرکز داده‌ها بیندازیم.
مراکز داده، جریان متناوب را از شبکه برق شهری یا یک تأمین‌کننده جریان (مانند ژنراتور) دریافت می‌کنند. جریان ورودی، به یک سوئیچ انتقال خودکار (ATS سرنام عبارت Automatic Transfer Switch) و ابزارهای سوییچینگ متصل می‌شود. به‌منظور افزایش کارایی سوییچینگ، منابع را به دو دسته مهم و غیرمهم تقسیم کرده و تنظیمات سوییچینگ متفاوتی را برای هر دسته در نظر می‌گیریم. معمولا از switchgear برای تغذیه و راه‌اندازی ترانسفورماتورها نیز استفاده می‌شود. ترانسفورماتورها تضمین می‌کنند که ولتاژ و آمپراژ جریان متناوب ورودی به مرکز داده در سطح مناسبی قرار دارد یعنی درصورتی‌که سطح ولتاژ بالاتر از میزان موردنیاز باشد آن را کاهش و چنانچه سطح ولتاژ پایین‌تر از حد موردنیاز باشد آن را افزایش می‌دهند. بر این اساس ترانسفورماتورها به دودسته افزاینده و کاهنده تقسیم می‌شوند.
جریان خروجی از ترانسفورماتور به بورد توزیع اصلی (MDB سرنام عبارت Main Distribution Board) منتقل می‌شود. MDBها محفظه‌هایی هستند که فیوزها، مدارشکنها (دژنکتورها) و کلیدهای محافظ جان را در خود جای‌داده‌اند. هدف MDB انتقال برق ولتاژ پایین و توزیع آن به دستگاه‌های مختلف درون یک مرکزداده است. سیستم تأمین برق بی‌وقفه (UPS سرنام عبارت Uninterruptible Power Supply) یک نمونه از این موارد است.سیستمهای UPS به دلایل مختلفی در مرکزداده استفاده می‌شوند. اولین دلیل این است که کیفیت جریان متناوب را افزایش داده و برق به‌اصطلاح تمیز را در مرکز داده توزیع می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که مشکلاتی مانند ضربه‌های الکتریکی تأثیر مخرب بر تجهیزات فن‌آوری اطلاعات نمی‌گذارد. جریان تمیز از UPS به تعدادی مدارشکن وارد می‌شود. هر یک از مدارشکنها به مدارهای الکتریکی اختصاصی که مسئول تأمین انرژی رک‌های اجاره‌ای (کولوکیشن) هستند، متصل می‌شوند. سرورها، وسایل ذخیره‌سازی، سخت‌افزار شبکه و دیگر تجهیزات فن‌آوری اطلاعات انرژی موردنیاز خود را از طریقPDUها (پریز یا چندراهی) متصل به این مدارها به دست می‌آورند.
سیستمهای UPS، علاوه بر ارتقای کیفیت جریان برق، برای ذخیره‌سازی الکتریسیته در باتری‌ها نیز مورداستفاده قرار می‌گیرند. این باتری‌های پشتیبان بسیار شبیه باتری ماشین هستند. بسته به‌اندازه سیستم، ممکن است ده‌ها یا حتی صدها باتری پشتیبان به یک UPS متصل باشد. چون الکتریسیته ذخیره‌شده در باتری‌ها از نوع مستقیم است بنابراین باید از اینورتر برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم قابل ذخیره‌سازی در باتری، استفاده نمود.
در صورت قطع شدن برق، سیستم UPS با استفاده از اینورترها جریان مستقیم ذخیره‌شده در باتری‌ها را به جریان متناوب تبدیل می‌کند تا مرکزداده بتواند شرایط عملیاتی خود را حفظ کند. این امر شامل تأمین انرژی سرورها و تجهیزات مرتبط در رک‌ها و همچنین سیستمهای حساس و مهم مانند چیلرها، واحدهای تهویه مطبوع، اطفای حریق، روشنایی و امثال این‌ها می‌باشد. به‌منظور صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌توان مقدار جریان تخصیص‌یافته به سیستم‌ها را کاهش داده یا به‌طور کامل قطع نمود. جهت آشنایی بیشتر با سیستمهای توزیع انرژی در مرکزداده به اینجا مراجعه نمایید.
