Filtry aktywne i przełączniki statyczne

Zdublowane tory zasilania

Krytyczne elementy systemu teleinformatycznego takie jak serwery, pamięci masowe są coraz częściej wyposażane w nadmiarowe zasilacze wewnętrzne. Aby jednak w pełni uzyskać korzyści płynące z tego faktu konieczna jest budowa podwójnych torów zasilania od źródła (np. zasilacza gwarantowanego UPS), aż do wewnętrznego systemu zasilającego poszczególnego urządzenia IT. Takie rozwiązanie umożliwia urządzeniom prawidłową prac, nawet w sytuacji wystąpienia awarii w jednym z torów zasilania. W wypadku urządzeń teleinformatycznych, które nie dysponują nadmiarowym zasilaczem wewnętrznym można dzięki zastosowaniu przełączników zasilania również wykorzystać dwa niezależne tory zasilania i uzyskać wyższy poziom niezawodności.

Poziom dostępności w zależności od zastosowanego systemu zasilania
Konfiguracja systemu zasilania
Poziom dostępności [%]
Pojedynczy tor zabezpieczony UPS–em zasilający urządzenia z pojedynczym zasilaniem 99,985
Podwójne tory zabezpieczone UPS-ami z przełącznikiem zainstalowanym w szafie i zasilającym urządzenia z pojedynczym zasilaniem 99,999931
Podwójne tory zabezpieczone UPS-ami zasilające urządzenia z podwójnym zasilaniem 99,999977

Przełączniki statyczne

Przełączniki statyczne STS (ang. static transfer switch) – nazywane również łącznikami bezstykowymi, dzięki zastosowaniu technologii półprzewodnikowej pozbawione są części ruchomych. Łączniki bezstykowe umożliwiają bardzo szybkie przełączanie obwodów zasilania napięcia przemiennego (jednofazowego lub trójfazowego), bez powstawania zjawiska łuku elektrycznego i innych zakłóceń elektromagnetycznych (charakterystycznych dla łączników mechanicznych). Przełączniki statyczne buduje się najczęściej w oparciu o krzemowe prostowniki sterowane SCR (ang. Silicon Controlled Rectifier) - potocznie zwanych tyrystorami - lub rzadziej tranzystory mocy. Tyrystor jest elementem półprzewodnikowym umożliwiającym (podobnie jak dioda) przepływ prądu tylko w jednym kierunku, tak więc w wypadku przełączania obwodów napięcia przemiennego wymagane jest tzw. odwrotnie równoległe połączenie pary tyrystorów. Aby tyrystor przewodził oprócz właściwej polaryzacji konieczne jest oczywiście również podanie sygnału na jego bramkę, tak więc ich załączanie wymaga zastosowania specjalistycznych modułów sterujących. Należy zwrócić uwagę, iż zmiana polaryzacji napięcia na tyrystorze powoduje jego ponowne zablokowanie. Tak, więc przełączniki statyczne prądu przemiennego muszą być zbudowane z minimum dwóch łączników tyrystorowych wyposażonych w układy przeciwprzepięciowe oraz system sterowania, który odpowiada za załączanie odpowiedniego klucza tyrystorowego lub tranzystorowego. Kiedy czujnik wykryje, że parametry jednego z torów zasilania są poza ustaloną tolerancją, odłącza przełącznik tego toru i wysterowywuje w stan zamknięty przełącznik toru rezerwowego (alternatywnego). Czas przełączenia wynosi dla kluczy tyrystorowych kilka milisekund, choć może się różnić w zależności od parametrów i charakteru źródeł i odbiorników. Przełączniki bezstykowe posiadają dość wysoką przeciążalność prądową (do 1500% przez 20ms) oraz jednocześnie są wyposażone w ochronniki, eliminujące przepięcia zagrażające odbiornikom.

Zobacz również:

  • AI ma duży apetyt na prąd. Google znalazł na to sposób

Główne funkcje przełączników statycznych

• Zapewnienie redundancji zasilania elektrycznego odbiorników o krytycznym zasilaniu poprzez zapewnienie możliwości przełączenia pomiędzy niezależnymi źródłami zasilania.

• Zwiększenie niezawodności zasilania dla wrażliwych odbiorników.

• Ułatwienie możliwości modernizacji oraz rozbudowy instalacji, przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiego poziomu dostępności.

Zarządzanie dystrybucją

W przypadku dużych centrów danych zasilanych z centralnego zasilacza UPS często występuje konieczność zdalnego sterowania zasilaniem pojedynczych urządzeń, takich jak serwery czy routery. Dzięki stosowaniu statycznych przełączników zasilania pozwalających na zdalne wyłączanie lub włączanie pojedynczych urządzeń teleinformatycznych można zoptymalizować (wydłużyć) czas pracy systemu informatycznego w razie np. awarii sieci elektroenergetycznej (praca UPS-a z baterii), wyłączając zbędne lub mniej ważne urządzenia. Zastosowanie przełączników zasilania pozwala również na zminimalizowanie obszaru potencjalnej awarii do pojedynczych szaf, a nawet urządzeń. Systemy zarządzające dystrybucją mocy ułatwiają zarządzanie odległymi obszarami umożliwiając ich restart i optymalizację pracy sprzętu w sieciach rozległych. Wyłączanie odbiorników według ustalonego harmonogramu może być również realizowane ze względów ekonomicznych dając wymierne oszczędności zużycia energii elektrycznej.

Przełącznik STS stanowią również doskonałe rozwiązanie dla dostawców usług kolokacji (infrastruktura teleinformatyczna jest wynajmowana klientom zewnętrznym, którzy mają możliwość zdalnego zarzadzania udostępnionymi zasobami. Istotnym aspektem związanym z bezpieczeństwem zasilania jest monitoring poziomu wartości prądu obciążenia grupy bądź pojedynczych urządzeń). Dzięki wykorzystaniu łączników statycznych można dokonać wyłączenia danego obwodu przed wystąpieniem dużo poważniejszej awarii (np. pożaru) i zapobieżenie uszkodzeniu sprzętu. Większość ze współczesnych konstrukcji przełączników STS posiada możliwość współpracy z zintegrowanymi systemami sterowania infrastrukturą fizyczną serwerowni, które jest najczęściej realizowane za pomocą przeglądarki internetowej, protokołu SNMP lub usługi telnet.

Filtry aktywne i przełączniki statyczne

Schemat ideowy przełącznika statycznego STS

Układ redundacyjne UPS z przełącznikiem statycznym

W celu zwiększenia niezawodności zasilaczy UPS nie dysponujących możliwością pracy równoległej stosuje się szybkie przełączniki statyczne. W układzie 2N z przełącznikiem statycznym występują dwa zasilacze o tej samej mocy (mniejszej bądź równej mocy odbiorników), przy czym tylko jeden UPS może zasilać odbiory – drugi pracuje nieobciążony. W razie awarii UPS-a zasilającego krytyczne odbior niki, przełącznik dokonuje przełączania na zasilanie z drugiego, który wcześniej pracował nieobciążony. Taki układ nie jest w stanie zapewnić w pełni bezprzerwowego zasilania, gdyż mamy do czynienia z okresem beznapięciowym związanym z przełączaniem, będącego sumą czasu detekcji zakłócenia i szybkości zadziałania przełącznika statycznego (łącznik tyrystorowy bądź tranzystorowy). Czas stanu nieustalonego związanego z takim przełączeniem może wahać się od kilku do nawet kilkudziesięciu milisekund w zależności od zastosowanego przełącznika oraz od tego, w którym miejscu sinusoidy napięcia wyjściowego nastąpiło przełączenie. Jednak takie krótkie zakłócenie zasilania dla większości odbiorników teleinformatycznych wyposażonych w przetwornice impulsowe SMPS jest niezauważalne.


TOP 200