انتخاب سردبیر مقاله‌ها

حالت Eco Mode: مزایا و ریسک صرفه‌جویی انرژی برای کارکرد UPS

مقالهٔ حالت Eco Mode: مزایا و ریسک صرفه‌جویی انرژی در کارکرد UPS
آئین‌نامهٔ مهندسی مرکزداده:
ترجمهٔ فارسی مقالات نیل راسموسن
در APC White Papers
مقاله ۱۵۷: حالت Eco Mode: مزایا و ریسک صرفه‌جویی انرژی در کارکرد UPS

حالت Eco Mode: مزایا و ریسک صرفه‌جویی انرژی برای کارکرد UPS مرکزداده ـ[1]

مقدمه

پیامدهای روبه‌رشد مالی و هزینه‌های زیست‌محیطی موجب می‌شود مصرف انرژی مراکزداده به‌سوی بهبود هرچه بیشترِ بهره‌وری سیستم برق و سیستم سرمایش رانده شود. بهبود بهره‌وری (کم‌شدن عدد PUE) از سطوح مختلف مرکزداده به دست می‌آید:

  • معماری کلی سیستم
  • طراحی توسعه‌پذیر با برآورد درست از سیستم
  • بهره‌وری بهتر دستگاه‌های مستقل
  • تصمیم‌های عملیاتی (استفاده از Eco Mode در این مورد، سودمندی و خطر را با هم دارد.)

در این مقاله به شیوهٔ ویژه‌ای به نام حالت Eco Mode می‌پردازیم که برای بهبود دادن بهره‌وری کارکردیِ دستگاه «UPS تبدیل مضاعف» (Double Conversion UPS)، در مصرف انرژیِ عملیات صرفه‌جویی می‌کند. در این روش، UPS برای اینکه به بهره‌وری الکتریکی بهتر و صرفه‌جویی در مصرف انرژی دست یابد، از حفاظت الکتریکی می‌کاهد. سازندگان به این حالت نام‌های گوناگون داده‌اند.

نام‌های گوناگون حالت Eco Mode

عنوان فنی

بای‌پس (Bypass)

عناوین سازندگان

حالت Eco Mode پیشرفته (ECOnversionTM)

سیستم صرفه‌جویی انرژی (ESS ـ[2])

حالت فوق Eco Mode ـ(SEM ـ[3])

وابسته به ولتاژ و فرکانس (VFD ـ[4])

حالت بیشینهٔ صرفه‌جویی انرژی

در این مقاله به موضوعات زیر می‌پردازیم:

  • حالت Eco Mode چیست و چگونه کار می‌کند؟
  • می‌توان انتظار داشت چه دستاوردهایی برای بهره‌وری داشته باشد؟
  • به‌کاربردن آن چه تاثیر کاهنده‌ای بر حفاظت و اطمینان‌پذیری (Reliability) دارد؟
  • بیان نکات و ملاحظات عملیاتی.

حالت Eco Mode در انرژی صرفه‌جویی می‌کند؛ ولی مقدار آن بسیار اندک است. از سویی صرفه‌جویی انرژی را با کاهش حفاظت و اطمینان‌پذیری برق به دست می‌آورد. مقدار این کاهش به طراحی مرکزداده و رویکرد طراحی سازندهٔ UPS در اجرای حالت Eco Mode بستگی دارد. بعضی از بهره‌برداران مرکزداده، این صرفه‌جویی انرژی را با ریسک‌ها و مشکلات احتمالی آن می‌پذیرند؛ برخی نیز نمی‌پذیرند.

حالت Eco Mode چیست

حالت Eco Mode بسیار همانندِ حالت اصلیِ کارکرد UPS آفلاین است که به آن «آماده‌به‌کار» (Standby) یا «وابسته‌به‌خط» (Line Interactive) می‌گویند. [5] مدارهای اینورتر / یک‌سوساز (Inverter / Rectifier) در این UPSهای سنتی، کوچک‌تر و تک‌فاز یا «آفلاین» هستند، یا جزء مسیر معمول برق به شمار نمی‌روند. ازاین‌رو ممکن است مصارف در عملیات معمول خود دستخوش تغذیه با برق شهری (بدون حفاظت) بشوند. این شکل از کارکرد همچون UPS تبدیل مضاعف برخط است که در حالت Eco Mode سنتی عمل کند. [دربارهٔ UPSهای مرکزداده]

همهٔ UPSهای بزرگ تبدیل مضاعف، به مسیر «بای‌پس استاتیکی» مجهز هستند که چندین ویژگی را فراهم می‌کنند؛ از جمله انجام نقش منبع افزونه برای اینورتر برق UPS. طرحی کلی آن را در شکل ۱ مشاهده می‌کنید.

طرح کلی جریان برق در UPS تبدیل مضاعف آنلاین مرکز داده
شکل ۱ – مقاله ۱۵۷

شکل ۱: طرح کلی جریان برقِ UPS تبدیل مضاعف آنلاین

دو مسیر اصلی برای تامین برق مصارف وجود دارد: مسیر آنلاین (تبدیل مضاعف) و بای‌پس. باید توجه داشت مصارف در هنگام استفاده از حالت بای‌پس، به برق شهری بدون حفاظت [6] متصل می‌شوند.

جدول ۱ نشان می‌دهد در هریک از کارکردهای آنلاین و Eco Mode، چه‌زمانی از کدام مسیر باید استفاده کرد.

توجه کنید UPS در حالت کارکرد آنلاین، فقط هنگامی از مسیر بای‌پس استفاده می‌کند که خرابی رخ داده باشد. چنین رویدادی در طول عمر UPS بسیار نادر است و شاید هرگز رخ ندهد. بدین ترتیب در حالت آنلاین، حتی اگر برق شهری با مشکل مواجه بشود، تجهیزات حساس دچار اختلال برق نمی‌شوند. ولی UPS حالت Eco Mode با روی‌دادن هرگونه ناهنجاری در برق شهری، میان مسیر بای‌پس و اینورتر جابه‌جا می‌شود.

جدول ۱: مسیر برق استفاده‌شده توسط UPS، نشان‌دهندهٔ تفاوت‌های حالت Eco Mode
  حالت آنلاین حالت Eco Mode یادداشت
کارکرد معمول یک‌سوساز / اینورتر بای‌پس حالت Eco Mode مصارف را با برق بدون حفاظت تغذیه می‌کند
هنگام اختلال در برق اینورتر اینورتر در حالت آنلاین هنگام بروز اختلال برق، به تغییر مسیر نیاز نیست
هنگام خرابی یا قطع برق بای‌پس بای‌پس رویداد بسیار نادر

دستگاه UPS در حالت آنلاین، پیوسته برق خروجی را بازتولید می‌کند. تغذیهٔ مصارف در Eco Mode معمولا با مسیر بای‌پس انجام می‌گیرد. یعنی برق حفاظت‌نشدهٔ شهری به مصارف می‌رسد، تا هنگامی که برق شهر قطع شود و اینورتر به کار بیفتد. اینورتر UPS در Eco Mode به‌حالت آماده‌به‌کار است. چنین به نظر می‌رسد که این تغییر کوچکی در نرم‌افزار کنترل UPS باشد؛ ولی خواهیم دید در واقع بسیار پیچیده‌تر از این است.

برتری Eco Mode به‌دلیل بهره‌وری ۹۸ تا ۹۹ درصدی مسیر بای‌پس آن است که بیشتر از بهره‌وری ۹۴ تا ۹۷ درصدی خود UPS است. به‌عبارتی بهره‌وری UPS حدود ۲ تا ۵ درصد افزایش می‌یابد.

هزینهٔ حالت Eco Mode ناشی از تجهیزات فاوایی است که در معرض برق شهری قرار می‌گیرند و از حفاظتی که UPS مضاعف برخط به‌شکل معمول فراهم می‌کند برخوردار نیستند. دستگاه UPS باید پیوسته برق شهری را پایش کند تا هرگاه مشکلی رخ دهد، بی‌درنگ و پیش از آنکه به تجهیزات حساس آسیب وارد شود، مسیر را به اینورتر تغییر دهد. ممکن است این کار ساده به نظر آید؛ ولی در واقع بسیار پیچیده است و چنان‌که خواهیم گفت، ریسک و پیامدهای نامطلوب احتمالی را نیز دارد. شکل ۲ نمایش نمونه‌ای از موج ولتاژ خروجی UPS واقعی است که در هنگام قطع برق به‌حالت Eco Mode درمی‌آید.

موج ولتاژ خروجی UPS ۲۷۵ کیلوولت‌آمپری مرکز داده، در حالت استاندارد Eco Mode، در هنگام قطع برق
شکل ۲ – مقاله ۱۵۷

شکل ۲: موج ولتاژ خروجی UPS با توان ظاهری ۲۷۵ کیلوولت‌آمپر در حالت استاندارد Eco Mode در هنگام قطع برق: موج بالایی ولتاژ خروجی، موج پایینی جریان خروجی

توجه کنید که سازندهٔ UPS شکل ۲ ادعا می‌کند زمان واکنش به مشکل و تغییر مسیر، از هنگام قطع برق ۱٫۲ میلی‌ثانیه است؛ ولی آشکار است که چنین نیست.

این نکته مهم است که حالت Eco Mode را سازندگان مختلف با شیوه‌های گوناگون اجرا می‌کنند. به‌کارگیری اینورتر آماده‌به‌کار از راه‌های متفاوتی انجام می‌شود. راه‌های گوناگونی برای فعال‌کردن Eco Mode وجود دارد تا دستگاه در هرگونه وضعیتی بتواند شرایط عملیات خود را به هنجار درست باز گرداند. با اینکه بعضی سازندگان ادعا می‌کنند کلید انتقال (Transfer Switch) دستگاه را از راه‌های ویژه‌ای به کار می‌گیرند، همگی با مفهوم پایهٔ همانندی کار می‌کنند. آن‌ها همگیِ مصارف فاوا را در معرض برق حفاظت‌نشدهٔ شهری و شرایط نیاز به انتقال قرار می‌دهند؛ ولی در عوض تنها اندکی بهره‌وری بیشتر دست می‌آورند. با این‌همه بسته به شیوه‌ای که سازنده برای اجرای حالت Eco Mode به کار می‌برد، خطر آسیب مصارفِ در معرض خطر برقِ حفاظت‌نشده را می‌توان به کمترین مقدار رساند.

حالت پیشرفتهٔ Eco Mode

اینورتر UPS در حالت استاندارد Eco Mode (کلاسیک) به‌کلی خاموش است. اگر اینورتر در حالت آماده‌به‌کار باشد، قطع‌شدن برق شهر، هم بر ولتاژ خروجی و هم بر شکل موج جریان تاثیر منفی می‌گذارد (شکل ۲). از هنگامی که UPS مشکل را تشخیص می‌دهد و اینورتر را روشن می‌کند، تا هنگامی که برق مناسب مصارف با باتری تامین می‌شود، زمانی می‌گذرد. چنانچه زمان انتقال طولانی باشد، اختلال برقی که در ورودی هست به خروجی‌ UPS منتقل می‌شود؛ بدین معنی که برق UPS مدت کوتاهی قطع می‌شود. این مشکل و دیگر پیامدهای منفیِ حالت Eco Mode استاندارد را می‌توان به‌مقدار زیادی کاهش داد. حالت «Eco Mode پیشرفته»، از پیشرفت طرح‌های کنترلِ سیستم عامل و طراحی برق به وجود آمده است. امروزه چندین سازنده در سطوح مختلف آن را عرضه می‌کنند.

در هنگام کارکرد عادی، مسیر اصلی برق Eco Mode پیشرفته همچون Eco Mode استاندارد یا کلاسیک، با بای‌پس است. ولی اینورتر در حالت پیشرفته به‌موازات برق ورودی، پیوسته روشن می‌ماند؛ بی‌‌آنکه در تامین جریان مصرف نقشی داشته باشد. بدین ترتیب هرگاه خرابی رخ بدهد یا برق قطع بشود، از آنجا که اینورتر از پیش روشن است، تامین برق را با انسجام بیشتری برعهده می‌گیرد. در شکل ۳ تفاوتی را مشاهده می‌کنید که موج ولتاژ خروجی در حالت Eco Mode استاندارد با حالت Eco Mode پیشرفته دارد. چنان‌که می‌بینید، حالت Eco Mode پیشرفته اعوجاج را کاهش داده است. اندازهٔ این اعوجاج به‌قدری است که به هر دستگاه متصل آسیب می‌زند و آن را دچار قطع برق می‌کند.

ولتاژ خروجی هنگام قطع برق UPS سه‌فاز مرکز داده با حالت Eco Mode استاندارد و با حالت Eco Mode پیشرفته
شکل ۳ – مقاله ۱۵۷

شکل ۳: موج بالا؛ ولتاژ خروجی در هنگام قطع برقِ UPS سه‌فازی که با حالت Eco Mode استاندارد کار می‌کند. موج پایین؛ UPS همانند با آن که در هنگام قطع برق با حالت Eco Mode پیشرفته کار می‌کند.

حالت Eco Mode پیشرفته نسبت به حالت استاندارد مزایای دیگری نیز دارد. از ویژگی‌های شناخته‌شدهٔ «UPS تبدیل مضاعف برخط»، قابلیت حفاظت از برق شهری در برابر جریان‌های هارمونیک تولیدشده در تجهیزات است [دربارهٔ جریان‌های هارمونیک در برق مرکزداده]. چنین قابلیتی از بازگشت هارمونیک‌ها به برق شهری و دیگر منابع، همچون ژنراتورهای آماده‌به‌کار می‌کاهد. اگر جریان‌های هارمونیک پایین‌تر باشد، اعوجاج در شکل موج ولتاژ خروجی ژنراتورها کمتر خواهد بود و ژنراتور در مصارف بیشتر ممکن است کارکرد مطمئن‌تری داشته باشد. UPS تبدیل مضاعف در حالت Eco Mode استاندارد، ویژگی پالایش هارمونیک‌ها (Filtering) را ندارد. در این وضعیت، جریان برق با تمامی هارمونیک‌ها یک‌راست به ورودی بازمی‌گردد. اینورتر در حالت Eco Mode پیشرفته همواره روشن و به خروجی متصل است و می‌توان آن را حتی آنگاه که در تامین برق نقشی ندارد، برای جذب جریان‌های هارمونیک مصارف مدیریت کرد. در واقع با چنین پالایندگی می‌توان هارمونیک‌ها را کاهش داد؛ کمابیش به همان اندازه و کیفیتی که از فیلتر کردن UPS تبدیل مضاعفی که در حالت Eco Mode نیست به دست می‌آید. هریک از سازندگان سیستم‌های UPS که حالت Eco Mode دارند، این نوع قابلیت را به‌روش متفاوت خودشان و سطح بازدهی مختلف عرضه می‌کنند.

با اینکه Eco Mode پیشرفته برتری بسیاری نسبت به حالت استاندارد دارد، برای انتخاب آن سبک‌سنگین کردن لازم است. مدار اینورتر در حالت پیشرفته همواره برقرار است؛ به همین دلیل نیز بهره‌وری کلی UPS از حالت استاندارد کمتر می‌شود. مقدار این تفاوت اندک است و اندازهٔ آن اغلب میان ۱ تا ۰٫۵ درصد مشاهده می‌شود. بدین ترتیب حالت Eco Mode پیشرفته نسبت به حالت استاندارد بهره‌وری کمتری دارد؛ اما همچنان نسبت به حالت سنتی برخط، گزینهٔ بهتری به شمار می‌رود.

نمونه‌ای از دستگاه UPS مرکز داده که می‌تواند در هر سه حالت تبدیل مضاعف و Eco Mode و Eco Mode پیشرفته عمل کند
شکل ۴ – مقاله ۱۵۷

بیشتر سیستم‌های UPS دارای حالت Eco Mode، نیازی به استفاده از آن ندارند. این ویژگی حالتی کارکردی است که ممکن است درخواست مشتری باشد یا کارشناس تاییدشده آن را فعال یا پیکربندی کند. از سویی هرگاه UPS حالت Eco Mode پیشرفته داشته باشد، کاربر می‌تواند از میان سه حالت یکی را انتخاب کند: حالت برخط، حالت استاندارد، حالت پیشرفته. بدین ترتیب مشتری برای انتخاب مدل عملیات خودش، متناسب با شاخص ریسک و اهداف بهره‌وری انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. در شکل ۴ نمونه‌ای از دستگاه UPS اشنایدر الکتریک را می‌بینید که هر دو حالت بهینهٔ مصرف استاندارد و پیشرفته را دارد.

شکل ۴: نمونه‌ای از دستگاه UPS که می‌تواند در هر سه حالت تبدیل مضاعف و Eco Mode و Eco Mode پیشرفته عمل کند (Galaxy VM with ECOnversionTM mode by Schneider Electric)

بهبودهای بهره‌وری

سیستم UPS یکی از چندین عاملی است که باعث ناکارآمدی کلیِ مرکزداده (هدررفت برق) می‌شود. شکل ۵ تاثیر معمول آن را در PUE مرکزداده نمایش می‌دهد. توجه کنید که این نمودار، نه از عدد صفر بلکه از ۰٫۸ آغاز می‌شود تا نمایش‌دهندهٔ جزئیات باشد. مصارف فاوا در مقدار PUE، همواره درست به‌میزان ۱٫۰ واحد موثر هستند.

دستگاه UPS در دو بخش بر PUE اثر می‌گذارد: یکی مصرف انرژی خودِ دستگاه که تقریبا ۹ درصد است؛ دیگر مصرف انرژی برای خنک‌کردن گرمای تولیدشده در آن که تقریبا ۵ درصد است. تاثیر هدررفت برق UPS در PUE برابر است با مقدار هدررفت UPS که در قالب درصدی از مصرف فاوا بیان می‌شود. مقدار تاثیر سرمایش UPS در PUE برابر است با مقدار هدررفت UPS که بر ضریب نهایی عملکردِ [7] دستگاه سرمایش تقسیم می‌شود. در نمودار شکل ۵ برای نمایش تاثیر هدررفت UPS بر مقدار معمول PUE، این دو مقدار را بالای ستون قرار داده‌ایم.

PUE مرکز داده معمول؛ نمایش مصرف انرژی UPS و دیگر سیستم‌های موثر در PUE کلی نمایش بهبود در مقایسهٔ PUE مرکز داده معمول با مرکز داده طراحی جدید که تجهیزات پایهٔ امروزی در آن به کار رفته است
شکل ۵ – مقاله ۱۵۷
PUE مرکزدادهٔ معمول: نمایش مصرف انرژی UPS
و دیگر سیستم‌های موثر در PUE کلی
شکل ۶ – مقاله ۱۵۷
نمایش بهبود با مقایسهٔ PUE مرکزدادهٔ معمول
با مرکزدادهٔ طراحی جدید که تجهیزات پایهٔ امروزی
در آن به کار رفته است

شکل ۵ نمودار تجهیزات پایه است که در مرکزدادهٔ دارای PUE معمول ۱٫۹۳ نصب شده‌اند. البته تجهیزات پایه که در نمونهٔ بالا به کار رفته‌اند، امروزی نیستند و در مقایسه با نسل فعلیِ دستگاه‌هایی که در مرکزداده به کار می‌روند، معیار خوبی به شمار نمی‌روند. با به‌کاربردن نسل فعلی تجهیزات در طراحی پرظرفیت مرکزداده، می‌توان به PUE بهتری دست یافت (شکل ۶).

PUE مرکز داده معمول و مرکز داده جدید؛ نمایش بهبود در مقایسه با حالت Eco Mode
شکل ۷ – مقاله ۱۵۷

شکل ۷: PUE مرکزدادهٔ معمول و مرکزدادهٔ جدید؛ نمایش بهبود در مقایسه با حالت Eco Mode

توجه کنید مرکزدادهٔ جدید با PUE برابر ۱٫۵۴، بسیار بهتر از تجهیزات پایه‌ای است که PUE برابر ۱٫۹۳ دارند. در واقع هزینهٔ انرژی مصارف فاوا، با PUE نسبت مستقیم دارد. به همین دلیل می‌توان گفت نسل فعلی مرکزداده به‌طور معمول، در مصرف فاوای برابر، ۲۰ درصد کمتر از تجهیزات پایهٔ پیشین انرژی مصرف می‌کند. اکنون می‌توان ورودی سومی به جدول افزود و بهبود PUE در استفاده از حالت Eco Mode را نیز به نمایش درآورد (شکل ۷).

استفاده از حالت Eco Mode، هدررفت UPS را از ۴ درصد به ۱٫۵ درصد می‌رساند؛ یعنی افزایش بهره‌وری از ۹۶ درصد به ۹۸٫۵ درصد. ولی افزایش PUE اندک است و از ۱٫۵۴ به ۱٫۵۰ می‌رسد. یعنی صرفه‌جویی در مصرف کلی انرژی، ۲٫۳ درصد است. [8] در این تحلیل چنین فرض شده که مرکزداده با ۵۰ درصد ظرفیت و با سیستم‌های UPS مدرن کار می‌کند. نتیجه قاعدهٔ زیر است:

«صرفه‌جویی انرژی هنگام کار با UPS در حالت Eco Mode (استاندارد) کمابیش ۲٫۳ درصد است. اگر بهای برق ۰٫۱ دلار بر کیلووات باشد، یعنی صرفه‌جویی مصرف انرژیِ مرکزدادهٔ ۱ مگاواتی، در بارگذاری ۵۰ درصد، برای یک سال حدود ۱۵ هزار دلار خواهد بود.»

مقدار واقعی انرژیِ صرفه‌جویی‌شده بستگی به تجهیزات و معماری مرکزداده و از سویی مقدار مصرف هر تاسیسات و بهای برق منطقه دارد. اعدادی که گفتیم، برآوردی منطقی از صرفه‌جویی ممکن در شرایط معمول ارائه می‌دهد.

توجه کنید صرفه‌جویی انرژی ۲٫۳ درصدی، برای سیستمی برآوردشده که تمام‌وقت در حالت Eco Mode استاندارد باشد. اگر سیستم بخشی از زمان (نه همیشه) در حالت Eco Mode کار کند، میزان صرفه‌جویی به نسبتِ همان مقدار از زمان کاهش می‌یابد. چنانچه سیستم از Eco Mode پیشرفته استفاده کند، بسته به نوع اجرای حالت Eco Mode پیشرفته و وجود مصارف هارمونیک‌زا در UPS، میزان هدررفت افزایش می‌یابد. صرفه‌جویی در حالت پیشرفته ممکن است در حدود ۱٫۸ درصد باشد که از حالت استاندارد تقریبا ۰٫۵ درصد کمتر است.

جالب است بدانید مقدار مطلوب صرفه‌جویی کلی انرژیِ مرکزداده، از درصد بهبود بهره‌وری UPS به‌تنهایی، اندکی کمتر است. ولی بسیاری از بررسی‌ها دربارهٔ حالت Eco Mode چنین می‌گویند که صرفه‌جویی کلی انرژی بسیار بیشتر از بهبود بهره‌وری UPS است. این تحلیل‌ها دربارهٔ چگونگی تاثیرگذاریِ هدررفت UPS بر PUE و همچنین مصرف انرژی دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع، پیش‌فرض‌های نادرست دارند.

افزایش ۲٫۳ درصدی بهره‌وری مقدار چشمگیری نیست؛ اما باارزش است. متاسفانه کارکردن با حالت Eco Mode پیامدهایی نیز دارد که هنگام تصمیم‌گیری دربارهٔ استفاده از این حالت و مزایایی که در بهبود بهره‌وری دارد، باید از آن‌ها به‌خوبی آگاه بود:

  • کاهش حفاظت الکتریکی
  • کاستی اطمینان‌پذیری
  • مشکلات عملیاتی

این عوامل اغلب موجب می‌شوند بهره‌برداران از به‌کار گرفتن حالت Eco Mode پشیمان شوند. اکنون این عوامل را بررسی می‌کنیم.

ازدست‌رفتن حفاظت الکتریکی

از دیرباز یکی از کارکردهای اصلی سیستم UPS، فراهم‌کردن برق تمیز (Clean Electrical Power) بوده است؛ یعنی برقی که نوسان معمول در ولتاژ و فرکانس برق شهری را نداشته باشد. نکتهٔ اصلی این است که چنین ناپایداری‌هایی با کارکرد سیستم‌های حساس فاوا تداخل دارد.

با این‌همه اکنون ویژگی‌های تجهیزات فاوا بسیار بهبود یافته‌اند. برای نمونه کمابیش همهٔ تجهیزاتی که امروزه به فروش می‌رسند، در برابر ناپایداری فرکانس برق شهری ایمن هستند و چنان طراحی شده‌اند که در بازهٔ محدودِ مشخص‌شده، هرگونه تغییر ولتاژ را تحمل می‌کنند. در واقع تجهیزات فاوای امروزی برای داشتن کارکرد مطمئن، نسبت به تجهیزات پیشین کمتر به برق حفاظت‌شده نیاز دارند.

دربارهٔ رایانه‌های شخصی مدرن یا سرورها، هنگامی می‌توان از کارکرد آن‌ها مطمئن بود که افت ۲۰ درصدی ولتاژ برق شهری، بیشتر از ۸ میلی‌ثانیه طول نکشد و نوسان‌های آسیب‌زا‌ فیلتر بشوند. در واقع چنین کارکردی با UPSهای مستقل فراهم می‌شود؛ یعنی دستگاهی که کارکرد آن همیشه در حالت Eco Mode باشد. چنین به نظر خواهد رسید که همهٔ مرکزداده‌ در حالت آماده‌به‌کار یا Eco Mode کار می‌کند؛ ولی مصارف مرکزداده شبیه به رایانه‌های شخصی بزرگ نیستند. «مصرف UPS» سیستم پیچیده‌ای است که از مدارهای تجهیزات فاوای گوناگون و ترانسفورماتورها تشکیل شده است. این سیستم ممکن است دربرگیرندهٔ دیگر دستگاه‌های پیچیده همچون کلید استاتیک PDU و فن و پمپ نیز باشد. با اینکه مشخصات رایانهٔ شخصی و سرور را می‌توان بر پایهٔ واکنش به نوسان برق تعیین کرد، اطمینان‌یافتن از کارکرد کل مرکزداده با این شیوه بسیار دشوار است.

حالت Eco Mode برای واکنش نشان دادن به اختلال برق، زمان نیاز دارد

حالت Eco Mode نمی‌تواند آینده را پیش‌بینی کند؛ ولی باید بتواند مشکلی را که هم‌اکنون روی داده رفع کند و مسیر را به اینورتر تغییر دهد. بدین ترتیب اختلال برق شهری در هریک از ۴ مورد زیر، از UPS می‌گذرد و به مصارف حساس مرکزداده می‌رسد:

  1. سیستم برق مشکلی پیدا کرده باشد.
  2. زمان و چگونگی واکنش نشان دادن به مشکل را دستگاه UPS تعیین کند.
  3. اینورتر UPS برق‌دار شود. نکته: اینورتر در Eco Mode پیشرفته، از پیش و همواره انرژی دریافت می‌کند.
  4. کلید استاتیک بای‌پس باز شود؛ یعنی قطع مسیر بای‌پس.

با اینکه در عمل هریک از این موارد ممکن است تنها ۱ تا ۱۶ میلی‌ثانیه طول بکشد، همین مدت نیز مصارف مرکزداده را گرفتار مشکلات برق می‌کند. به موقعیت‌های زیر توجه کنید:

  • با اینکه ۱ تا ۱۶ میلی‌ثانیه قطع برق ممکن است در سرورهای معمول 2U تاثیری نداشته باشد، تنها ۸ میلی‌ثانیه ممکن است ترانسفورماتور را اشباع کند. در این وضعیت هنگام اتصال دوبارهٔ برق و باز شدن کلید قدرت، جریان قطع می‌شود.
  • تنها چند میلی‌ثانیه قطع‌شدن برق در مدار تغذیهٔ PDU دارای کلید استاتیکی، موجب انتقال استاتیکی در کلید می‌شود. بدین ترتیب ممکن است سیستمِ برق سرتاسری به تغییرات نامطلوبی همچون اضافه‌بار یا ازکارافتادن مصارف دچار شود.
  • قطع برق هرچند کمتر از ۱۶ میلی‌ثانیه باشد، ممکن است دستگاه‌های محافظ پمپ‌ها و فن‌ها را به کار اندازد. این نیز تغییرات نامطلوب و پیش‌بینی‌نشده‌ای در وضعیت سیستم پدید می‌آورد.
  • دستگاه‌های فاوا همچون کلیدها و دستگاه‌های جانبی (غیر از سرورها)، ممکن است در رویارویی با فلش ولتاژ [9]، آن‌چنان سرعت کافی را نداشته باشند که سرورها در بازهٔ زمانی ۱ تا ۱۶ میلی‌ثانیه دارند.
  • کلیدهای استاتیک که در سیستم UPS با حالت Eco Mode استاندارد به کار می‌روند، فقط هنگامی می‌توانند تغییر مسیر بدهند که ولتاژ برق شهری از ولتاژ اینورتر کمتر شود، یا از نقطهٔ صفر موج ولتاژ خود عبور کند. همچنین کلید استاتیک بای‌پس در شرایطی همچون مصارفِ با ضریب توان راکتیو، نمی‌تواند مدار را در کمتر از ۸ میلی‌ثانیه قطع کند. [10] در حالت Eco Mode پیشرفته، اینورتر UPS می‌تواند فرمان جذب جریان راکتیو را بدهد. بدین ترتیب این مشکل از میان می‌رود و مدت قطع برق کوتاه‌تر می‌شود. UPS که در شکل ۴ می‌بینید، این حالت کارکرد را دارد؛ اما همهٔ دستگاه‌ها دارای Eco Mode پیشرفته آن را ندارند. اگر برای دستگاه UPS پیشنهادی، قطع برق کمتر از ۸ میلی‌ثانیه ضروری باشد، آنگاه تحلیل دقیق از حالت Eco Mode پیش‌گفته لازم خواهد بود.
  • تا هنگامی که برق مصارف جریان داشته باشد، کلید استاتیک بای‌پس معمول به کار نمی‌افتد و باز نمی‌شود. بدین ترتیب UPS در حالت Eco Mode نیز نمی‌تواند زیر چرخه‌های برق شهری، از مصارف در برابر ولتاژ‌های بالا محافظت کند؛ هرچند که مشکل را زود تشخیص بدهد.

هارمونیک‌ها و حالت Eco Mode

در اینجا هارمونیک‌ها مشکل جداگانه‌ای دارند. UPSهای معمول و تا اندازهٔ زیادی آن‌ها که حالت Eco Mode دارند، مصارف را از مدارهای درآمیخته با هارمونیک ولتاژِ برق شهر، ایزوله و جدا نگه می‌دارند. از سوی دیگر، برق شهری را نیز از جریان هارمونیکِ مصارف جدا می‌کنند. در حالت Eco Mode استاندارد، این کارکرد از هر دو سو با خطا مواجه می‌شود. با آنکه مصارف فاوای امروزی جریان هارمونیک کمتری دارند، جریان‌های هارمونیک در حالت‌های صرفه‌جویی انرژی بسیار افزایش می‌یابند. بی‌توجهی به این وضعیت بر کل سیستم برق تاثیر می‌گذارد. مسئلهٔ دیگری که مرکزداده با آن بسیار درگیر می‌شود، محرک‌های بزرگ‌موتورِ (Large Motor Drives) چیلرها و فن‌ها و پمپ‌ها است که ولتاژ هارمونیک روی برق شهری می‌اندازند و ضروری است از رسیدن آن به مصارف فاوا جلوگیری شود. مشکل هارمونیک در بیشتر مراکزداده عامل مهمی نیست. ولی اگر از حالت Eco Mode استفاده بشود، ممکن است بررسی بیشتر موضوع یا کاهش آن ضروری گردد.

به‌کاربردن حالت Eco Mode، دقت و تحلیل بیشتر می‌خواهد

همهٔ مشکلاتی که در این قسمت بیان می‌شود، برطرف‌شدنی هستند. با این‌همه نمی‌توان به‌آسانی اطمینان یافت که این مشکلات در نصب تجهیزات هیچ رخ نمی‌دهند؛ مگر آنکه همهٔ ویژگی‌های طراحیِ مرکزداده به‌درستی بررسی و تحلیل شده باشد. کاستیِ حفاظت الکتریکی شاید هنگام به‌کارگیری حالت Eco Mode پذیرفته باشد؛ ولی بی‌شک نباید آن را به‌کلی نادیده گرفت. چیدمان بیشتر مراکزداده، ترکیب پیچیده‌ای از دستگاه‌ها است که اثر متقابل میان آن‌ها به‌خوبی آشکار نیست. بدین ترتیب نمی‌توان مطمئن شد که سیستم پس از کاهش حفاظت الکتریکی، کارکرد مناسب را داشته باشد. بهترین گزینه برای اجرای حالت Eco Mode، بهره‌گرفتن از طراحی مرکزدادهٔ استاندارد و از پیش مهندسی‌شده‌ای است که همهٔ مشکلات آن پیشاپیش بررسی و آزمون‌شده (Tested) باشد.

مسائل اطمینان‌پذیری

در بخش پیشین به کاستی حفاظت برق ناشی از حالت Eco Mode پرداختیم. در این قسمت مسائل اطمینان‌پذیری سیستم (Reliability) را بررسی می‌کنیم.

شوک حرارتی و چرخه‌

سیستم در حالت Eco Mode، هنگام شناسایی مشکلات باید اینورتر را به کار اندازد و مسیر برق را تغییر دهد. فراوانی رخ‌دادن مشکل به عوامل گوناگونی بستگی دارد. عواملی همچون تنظیمات حساسیت UPS، کیفیت منبع برق اصلی، همچنین مشکلاتی که دیگر دستگاه‌های تاسیسات به وجود می‌آورند. اینورتر چه یک بار در ماه به کار بیفتد چه هر ساعت، اِعمال تغییر پله‌ای برق بر اینورتر UPS، موجب افزایش پله‌ای جریان برق آن می‌شود. این مسئله سرانجام به حادثهٔ حرارتی می‌انجامد و به سیستم شوک وارد می‌کند. روشن است افت‌وخیز گرما عامل اصلی آسیب به سیستم الکترونیکی برق به شمار می‌رود.

افت‌وخیز گرما درست هنگامی پیش می‌آید که نیاز به UPS بیش از هر زمان دیگری است و برای آن هیچ جایگزینی وجود ندارد. این مسئله شرایط را بدتر می‌کند. از همین رو ما دربارهٔ خطر خرابی، بر زمانی تمرکز می‌کنیم که بیشترین نیاز وجود دارد.

در کارکرد عادی UPSهای بدون Eco Mode، هنگام قطع برق هیچ افت‌وخیز یا شوک گرمایی پیش نمی‌آید. خرابی اتفاقی در اینورتر UPS تقریبا همیشه هنگام وصل‌بودن جریان برق رخ می‌دهد؛ بدین ترتیب است که UPS بدون قطع مصرف به حالت بای‌پس می‌رود.

دوام اجزا

دمای عملیاتی و تنش، به‌مرور زمان از عمر مفید بسیاری از اجزای الکتریکی می‌کاهد. هنگامی که UPS در حالت Eco Mode کار می‌کند، یک‌سوساز و اینورتر و خازن‌های مرتبط در UPS و دیگر دستگاه‌ها، بای‌پس می‌شوند و در فراهم‌کردن برق مصارف نقش چندانی ندارند. ازاین‌رو کمتر گرم می‌شوند و بیشتر عمر می‌کنند. این وضعیت خرابی‌ها را کاهش می‌دهد.

باید توجه داشت که فراوانی خرابی UPS، با توقف کارکرد آن یا قطع برقِ مصارف حساس، نسبت مستقیم ندارد. خرابی اینورتر یا یک‌سوساز UPS نیز معمولا به قطع‌شدن برق مصارف نمی‌انجامد. زیرا بیشتر خرابی‌ها هنگام برقرار بودن جریان برق شهری رخ می‌دهد و UPS با تغییر به مسیر بای‌پس از مصارف محافظت می‌کند. بنا بر آنچه گفتیم، کاهش دوام اجزا از مزیت‌های حالت Eco Mode به شمار می‌رود؛ ولی همیشه ریسک‌های ناشی از شوک و چرخهٔ حرارتی پیش‌گفته را از میان نمی‌برد یا کاهش نمی‌دهد.

عمر باتری

دربارهٔ حالت Eco Mode و طول عمر باتری، دو عامل جالب توجه در کار است: دوام باتری، دمای عملیاتی باتری.

معمولا باتری در هنگام انتقال به مسیر اینورتر، لحظه‌ای به کار می‌افتد؛ هرچند که جریان برق شهری برقرار باشد و باتری بتواند شارژر بشود. به‌عبارتی UPS در حالت Eco Mode، نیازمند انتقال به باتری است و این نیاز بسیار بیشتر از حالت تبدیل مضاعف است. این رویداد اگر هر چند ماه یک‌بار رخ بدهد، پیامد مهمی نخواهد داشت. ولی اگر روزی چند بار رخ بدهد، موجب افزایش استهلاک باتری خواهد شد. «دوام بیشتر» بستگی به شکل اجرای Eco Mode، کیفیت برق منطقه، همچنین تنظیمات Eco Mode دارد. پیش‌بینی دوام باتری ممکن است دشوار باشد، به همین دلیل هر سایت می‌باید آن را بر اساس تجربهٔ واقعی خودش تعیین کند.

حالت Eco Mode بهره‌وری بیشتری دارد و به همین دلیل UPS گرمای کمتری تولید می‌کند. می‌توانیم از این نکته نتیجه بگیریم که باتری‌ها خنک‌تر کار می‌کنند و عمر بیشتری دارند؛ ولی واقعیت چنین نیست. زیرا دمای باتری بسیار به طراحی UPS وابسته است. برای نمونه اگر باتری‌ها با فن‌های UPS خنک بشوند، در حالت Eco Mode که فن‌ها خاموش می‌شوند، دمای باتری‌ها بیشتر خواهد بود. اگر باتری‌ها در قفسه‌های جداگانه و به‌دور از اجزای الکترونیکی UPS نصب بشوند، امکان دارد که حالت Eco Mode هیچ تاثیری بر آن‌ها نداشته باشد. بنابراین دربارهٔ نقش حالت Eco Mode در طول عمر باتری، هیچ پیش‌فرضی کلی را نمی‌توان در نظر گرفت و مسئله باید در هرجایی مطابق شرایط همان جا بررسی و روشن بشود.

بازسازی آسیب

هر سیستم UPS که تنظیمات معمول داشته باشد، مشکلات برق خروجی را شناسایی می‌کند و مسیر را برای تحمل جریان اتصال کوتاهِ بیشتر، به بای‌پس تغییر می‌دهد. برای اینکه از هجوم جریان به تجهیزات پایین‌دست خودش، هرچه زودتر جلوگیری کند. این ویژگی بسیار ارزشمند است و جلوی ازکارافتادگی مصارف فاوا را در هنگام خرابی می‌گیرد. هرچند وقتی UPS به‌حالت Eco Mode درمی‌آید، بسیار دشوار است که بتواند خطای برق خروجی را از قطع برق ورودی تشخیص بدهد. در حالت Eco Mode هنگامی که برق خروجی مشکلی پیدا می‌کند، سیستم UPS ممکن است در ولتاژ ورودی افت شناسایی کند. آنگاه مسیر به اینورتر تغییر می‌کند و زمان رفع خرابی افزایش می‌یابد. این وضعیت ممکن است مصارف حساس فاوا را در معرض قطع برق لحظه‌ای قرار دهد. برخی از سازندگان همچون شرکت ایتن (Eaton Corporation) ادعا می‌کنند در حالت Eco Mode سیستم‌های UPS خودشان، الگوریتم کنترل و تشخیص پیچیده‌ای برای کاهش‌دادن این مشکلات به کار می‌برند. با این‌همه عامل دیگری که می‌باید در نظر گرفت، دستاورد بهره‌وری حالت Eco Mode در تعادل با هزینه و ریسک‌های گوناگون است.

تاثیر بر کارکرد

استفاده از UPS در حالت Eco Mode، پیامدهایی در کارکرد مرکزداده دارد که درک آن‌ها و برنامه‌ریزی برای رویارویی با آن‌ها بسیار مهم است. در ادامه به این موضوع می‌پردازیم:

 آزمون

رفتار و کارکردهای حالت Eco Mode ویژهٔ همان تاسیساتی است که در آن به کار می‌رود و بستگی دارد به کیفیت برق شهری و تاثیری که مصارف تاسیسات بر برق شهری می‌گذارند. به همین دلیل برای اطمینان از سازگار بودن حالت Eco Mode، با تجهیزات نصب‌شده باید تست انجام داد و تنظیمات مناسب آن را پیدا کرد. آزمون‌های راه‌اندازی نهایی (Commissioning) و اندازه‌گیری‌های پیوسته، از جمله تست‌هایی هستند که برای سنجش کارکرد پیش‌بینی‌شده انجام می‌شوند.

تایید کارکرد مطمئنِ Eco Mode در مرکزدادهٔ واقعی، کار بسیار سختی است. در واقعیت ناپایداری‌های گوناگون برق و رویدادهای دیگری پیش می‌آید که آن‌ها را دشوار می‌توان با آزمون شبیه‌سازی کرد.

تنظیمات حالت Eco Mode

همگی سیستم‌های UPS با حالت Eco Mode، تنظیماتی دارند که می‌توانند با مکان تاسیسات یا اولویت‌های کاربر سازگار شوند. تنظیم درجهٔ حساسیت یا تاخیرهای مرتبط به Eco Mode معمولا از نکات ضروری هستند. Eco Mode با حساسیت بسیار زیاد ممکن است نسبت به هر مشکل کوچکی واکنش نشان بدهد و اینورتر را پی‌درپی به کار بیندازد. از سویی اگر حساسیت آن بسیار کم باشد، ممکن است بسیار طول بکشد تا نسبت به رخ‌دادن مشکلِ مهم واکنش نشان بدهد. همچنین دستگاه UPS اغلب ویژگی‌ای دارد که هرگاه با مشکلی در برق روبه‌رو بشود، Eco Mode را برای مدتی از کار می‌اندازد. سپس با گذشت زمان و تشخیص جریان برق پایدار، دوباره آن را فعال می‌کند. تنظیمات این ویژگی ممکن است میان سازندگان مختلف به‌شکل همانند و استاندارد نباشد و با نام‌های گوناگون کار کند.

بعضی از سازندگان برای حالت فعال‌بودن Eco Mode، قابلیت زمان‌بندی عرضه کرده‌اند. برای نمونه می‌توان چنان برنامه‌ریزی کرد که حالت Eco Mode در شب‌ها و آخر هفته‌ها که اطمینان‌پذیری فاوا کم‌اهمیت‌تر است فعال بماند.

توجه کنید اگر ضروری باشد که تنظیمات Eco Mode با گذشت زمان تغییر کند، آنگاه می‌باید تنظیمات کنونی و پیشین را مستندسازی کرد.

شیوه‌ها

هر مرکزداده می‌تواند برای به‌کارگیری حالت Eco Mode، شیوه‌های خودش را داشته باشد. برای نمونه اینکه اگر نوسانات آنیِ پی‌درپی مشاهده شد که ممکن است به‌دلیل ساخت‌وساز در محیط اطراف باشد، حالت Eco Mode غیرفعال بشود. گزینهٔ دیگر تدوین شیوه‌ای است که اگر احتمال وقوع طوفان مشاهده شد، برای بهبود مقاومت سیستم، حالت Eco Mode را از کار بیندازد. [11]

ریشه‌یابی مشکلات برق

در مرکزداده‌ای که پایایی (Availability) مطلوب داشته باشد، اغلب ضروری است دلیل اصلی قطع برق یا خرابی هر دستگاه شناسایی شود. ابزارهای سنجش برق همچون نرم‌افزار و ابزارهای سری PowerLogic™ ION که دارای قابلیت ثبت و ریشه‌یابی هستند، می‌توانند جزئیات برق را در هنگام خرابی ثبت کنند تا در آینده برای بررسی از آن‌ها استفاده شود. بعضی از مشتریان برای اینکه در مرکزدادهٔ خود کمتر به این تحلیل‌ها نیازمند باشند، از جداسازی سیستم‌های UPS بهره می‌گیرند، یا به دلایل مالی یا دیگر دلایل، به‌کلی از چنین قابلیتی چشم‌پوشی می‌کنند. ولی بی‌شک هنگام استفاده از Eco Mode، از یک سو قرارگرفتن مرکزداده در معرض برق مهارنشده و از سوی دیگر افزایش تعداد جابه‌جایی میان حالت‌های عملیاتی UPS، نیاز به ریشه‌یابی مشکلات برق را افزایش می‌دهد.

نتیجه‌گیری

در مرکزداده و دیگر کاربردهای وابسته به سیستم‌های UPS، حالت Eco Mode روش صرفه‌جویی مصرف انرژی است. بهره‌برداران مراکزداده می‌توانند با به‌کاربردن حالت Eco Mode کمابیش ۲ تا ۳ درصد در مصرف انرژی کلی خود صرفه‌جویی کنند. در تاسیساتی که مصرف برق بسیار کمتری داشته باشند، صرفه‌جویی با درصد بیش از این دست‌یافتنی است. از سوی دیگر بهبود بهره‌وری برای UPSهای نسل جدید، میزان صرفه‌جویی حالت Eco Mode را کاهش می‌دهد.

به‌کارگیری این حالت خطرهایی نیز در پی دارد. Eco Mode در مرکزداده چند حالت تازه از کارکرد فراهم می‌کند و حفاظت برق را کاهش می‌دهد. تجهیزات کنونی فاوا نسبت به نسل‌های پیشین، در برابر ناپایداری برق مقاوم‌تر هستند. به‌عبارت دیگر می‌توان گفت تجهیزات در حالت Eco Mode مطمئن‌تر کار می‌کنند. با این‌همه سیستم‌های پیچیدهٔ مرکزداده همچون تجهیزات فاوا، ترانسفورماتورها، کلیدهای انتقال، همچنین دیگر مصارف احتمالی غیر فاوا، در برابر رخدادهای نادر و پیشامدهای بخش برق پیش‌بینی‌پذیری کمتری دارند و نمی‌توان از سازگاری آن‌ها با حالت Eco Mode مطمئن بود. پیش‌تر این مسائل مرکزدادهٔ واقعی را برای به‌کاربردن Eco Mode به تنگنا دچار می‌کردند؛ امروزه نیز همچنان مانعی برای استفاده‌کردن از حالت Eco Mode به شمار می‌روند.

حالت Eco Mode پیشرفته آشکارا این خطرها را فقط به‌ازای اندکی بهره‌وری کمتر کاهش می‌دهد. همچنین هم‌زمان حفاظت بهتری برای مصارف متصل به برق فراهم می‌سازد و صرفه‌جویی‌ در انرژی مهیا می‌کند. Eco Mode پیشرفته را سازندگان گوناگون به‌روش‌های گوناگون اجرا می‌کنند. محصولات مختلف UPS به‌شیوه‌های متنوعی به خرابی و کاهش هارمونیک‌ها و دیگر ویژگی‌ها می‌پردازند.

کارکرد حالت Eco Mode، همانند لحظهٔ دست‌به‌دست کردن باتوم در مسابقهٔ دوی امدادی است. بدین معنی که درست انجام‌دادن کار بسیار مهم است؛ زیرا هر دست‌به‌دست کردن احتمال بروز خطا دارد. بدین ترتیب هنگامی باید حالت Eco Mode را به‌کار گرفت که تا حد ممکن احتمال قطع و وصل شدن برق کم باشد؛ مثلا هنگامی که منبع برقِ باکیفیت و پایدار متصل باشد.

همچنان که استاندارد طراحی مرکزداده پیشرفت می‌کند، تجهیزات فاوا بهبود می‌یابند و تجربهٔ واقعی استفاده از حالت Eco Mode پربارتر می‌شود؛ پیش‌بینی‌پذیری و اطمینان به Eco Mode بهبود می‌یابد و کاربرد آن به‌ویژه در مرکزدادهٔ با پایایی کمتر، گسترده‌تر می‌شود.

پانویس

[1] این مطلب بخشی از کتاب «آئین‌نامهٔ مهندسی مرکزداده» و ترجمهٔ فارسی مقالهٔ زیر است:

APC White Paper 157: ” Eco-mode: Benefits and Risks of Energy-saving Modes of UPS Operation ” (Revision 2)

نویسنده نیل راسموسن (Neil Rasmussen) [آشنایی با نویسنده و مطالعه‌ی مقالات فارسی او]، مترجم نازلی مجیدی، بازنویسی و ویراستاری پرهام غدیری‌پور، به‌کوشش دکتر بابک نیکفام، تهیه‌شده در باشگاه مراکزداده

[2] Energy Saving System (ESS)

[3] Super Eco Mode (SEM)

[4] Voltage and Frequency Dependent (VFD)

[5] به مقالهٔ شمارهٔ ۱ با عنوان «انواع مختلف سیستم‌های UPS برای مرکزداده» مراجعه کنید:

APC White Paper 1: The Different Types of UPS Systems

[6] عبارت «برق شهری بدون حفاظت» در اینجا برقی است که همان ولتاژ، شکل موج، فرکانس، سیستم اتصال‌به‌زمین، همچنین امپدانس برق شهری را دارد. توجه کنید برق شهری ممکن است محافظ‌های موازی را نیز داشته باشد؛ همچون محافظ ضد صاعقه  که برای افزایش ناگهانی ولتاژ است. گاهی ترانسفورماتوری را در مسیر بای‌پس به کار می‌برند که امپدانس و سیستم ارت را تغییر می‌دهد؛ ولی شکل موج یا فرکانس همچنان ثابت می‌ماند. دستگاه UPS ممکن است خازن‌های خروجی داشته باشد که بین فازهای ولتاژ یا بین ولتاژ و زمین قرار بگیرند. چنین خازن‌هایی در برابر نویزهای با فرکانس بالا کار فیلتر را انجام می‌دهند؛ ولی فرکانس یا ولتاژ یا شکل موج را اصلاح نمی‌کنند و بلکه حتی با افزودن رزونانس‌هایی شبیه به شکل ۲ به اعوجاج ولتاژ شدت می‌دهند.

[7] ضریب عملکرد (Coefficient of Performance یا COP) رابطهٔ مصرف برقِ سیستم خنک‌کننده را با تولید سرمایش بیان می‌کند. این عدد معمولا در بازهٔ ۲ تا ۶ متغیر است و اغلب از COP کلی دستگاهِ سرمایش که با مصارف ثابتی همچون فن‌ها و پمپ‌ها کاهش می‌یابد، بسیار بیشتر می‌شود. 

[8] الف) میزان ۲٫۳ درصد صرفه‌جویی کلی انرژی، با دو مقدار PUE برابر ۱٫۵۳۶ و ۱٫۵۰۰ محاسبه شده است که از اعداد نمودار گرفته‌ایم. ب) نمونه‌ای از تحلیل نادرست دربارهٔ «افزایش بهره‌وری UPS با حالت بهینه‌مصرف» چیزی است که  UPSonNet.com می‌گوید: «منافعی که برای حالت بهینه‌مصرف بیان می‌شود اغراق‌آمیز است؛ زیرا به‌طور متوسط و تنها با توجه به بهره‌وری UPS، صرفه‌جویی در حدود ۳٫۵ درصد به دست می‌آید. با درنظرگرفتن الزامات سرمایش، تا ۹ درصد نیز می‌توان از برق خروجی کاست.» واقعیت این است که با ۳٫۵ درصد صرفه‌جویی در بهره‌وری UPS، تنها می‌توان به ۳٫۲ درصد صرفه‌جویی در کل انرژی دست یافت.

[9] فلش ولتاژ: کاهش دامنهٔ ولتاژ موثر، برای مدت کوتاه به‌اندازهٔ نیم سیکل تا یک دقیقه که در اصطلاح به آن Dips and Sags می‌گویند.

[10] هنگامی که مصارف برق راکتیو داشته باشند، در شکل موج ولتاژ AC در بعضی از نقاط، «جریان مصرف» منفی و «ولتاژ مصرف» مثبت است. هرگاه برق ورودی در شرایط افت امپدانسِ فاز قطع بشود، یکسوسازِ کنترل‌شده با سیلیکون در بای‌پس استاتیکی همچنان وصل باقی می‌ماند، حتی هنگامی که فرمان خاموش‌شدن را دریافت کند. بدین ترتیب ولتاژ خروجی اینورتر UPS حفظ می‌شود. اینورتر UPS این را رخداد خرابی می‌بیند و تمام جریان خروجی UPS به‌جای تغذیه‌کردن مصارف، دوباره به سیستم برق شهری بازمی‌گردد. این شرایط تا نقطهٔ صفرِ موج ولتاژِ برق AC ادامه می‌یابد که ممکن است ۸٫۳ میلی‌ثانیه (۶۰ هرتز) یا ۱۰ میلی‌ثانیه (۵۰ هرتز) باشد. در این نقطه، کلید بای‌پس استاتیک قطع می‌شود و اینورتر نیاز برق مصارف را تامین می‌کند.

[11] بعضی سازندگان حتی از خودکارسازی این کارکرد صحبت می‌کنند. این ویژگی از طریق نرم‌افزارهای هشداردهیِ شرایط آب‌وهوا کار می‌کند که با UPS مرتبط هستند.

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوال امنیتی *