سیستم برق AC در مقابل DC در دیتاسنتر
در یک دیتاسنتر، زنجیره توان به توالی تجهیزاتی اطلاق می‌شود که انرژی را از منبع آن تا دستگاه‌های IT توزیع می‌کنند.
بیشتر دیتاسنترها از برق متناوب (AC) استفاده می‌کنند، اگرچه شرکت‌های مخابراتی معمولاً از برق مستقیم (DC) بهره می‌برند. هر یک از این دو نوع برق دارای مزایا و معایب خود هستند و به تجهیزات متفاوتی نیاز دارند.
درک کامل از زنجیره توان دیتاسنتر اهمیت بالایی دارد، زیرا به شما کمک می‌کند تا از پایداری و زمان‌بندی بدون قطعی اطمینان حاصل کنید، برنامه‌ریزی ظرفیت را هوشمندانه انجام دهید و عیب‌یابی را ساده‌تر کنید.
تفاوت بین مراکز داده با برق AC و DC چیست؟
تفاوت‌های کلیدی بین دیتاسنترهایی که از برق متناوب (AC) یا برق مستقیم (DC) استفاده می‌کنند عبارت‌اند از:
1. جهت جریان: در برق AC، جریان الکترون‌ها به طور مداوم تغییر جهت می‌دهد. این تغییر جهت در آمریکای شمالی 60 بار در ثانیه و در اروپا 50 بار در ثانیه است. در مقابل، در برق DC، جریان به صورت خطی و در یک جهت حرکت می‌کند.
2. ترانسفورماتورها: در برق AC، ولتاژ به راحتی قابل تغییر است. برق ورودی به دیتاسنتر در ولتاژهای 600 یا 480 ولت بوده و با استفاده از ترانسفورماتور به ولتاژهای 208 یا 120 ولت کاهش می‌یابد. در مقابل، زنجیره برق DC نیازی به ترانسفورماتور ندارد.
3. قطع برق: در دیتاسنترهای AC، از UPS و باتری‌ها برای تأمین برق پشتیبان در مواقع قطع برق استفاده می‌شود. برق AC به DC تبدیل می‌شود تا در باتری‌ها ذخیره شود و در زمان قطعی، دوباره به AC تبدیل و توزیع می‌شود. اما در دیتاسنترهای DC، از نیروگاه‌های باتری‌دار برای ذخیره انرژی در مواقع اضطراری استفاده می‌شود و نیازی به تبدیل برق نیست.
4. استانداردسازی: برق AC به عنوان استاندارد کنونی شناخته می‌شود. برق DC به همان اندازه استانداردهای ولتاژ و اتصالاتی که AC دارد، ندارد و همچنین تجهیزات DC مانند سیستم‌های تهویه مطبوع و حفاظت از آتش، تنوع کمتری در بازار دارند.
5. فضا: تجهیزات برق DC پیچیدگی کمتری دارند و فضای فیزیکی کمتری نسبت به تجهیزات برق AC اشغال می‌کنند.
6. قابلیت توسعه‌پذیری: سیستم‌های برق DC به دلیل مدولار بودن به راحتی با اضافه کردن رشته‌های باتری جدید توسعه می‌یابند و می‌توانند بارهای بیشتر را پشتیبانی کنند.
7. مدت زمان کارکرد: مدت زمانی که رشته‌های باتری DC فراهم می‌کنند، بیشتر از مدت زمانی است که UPS برای یک بار مشابه ارائه می‌دهد.
8. تعادل بار: برق AC ممکن است سه فاز باشد و نیاز به تعادل بار داشته باشد.
9. بهره‌وری: تبدیل برق از AC به DC یا برعکس باعث اتلاف انرژی و تولید حرارت می‌شود. سیستم‌های برق DC به دلیل نیاز کمتر به تبدیل برق، معمولاً بهره‌وری انرژی بیشتری دارند.
اجزای سیستم کنترل AC
یک دیتاسنتر معمولی با سیستم توزیع برق AC شامل اجزای زیر است که به ترتیب مشخصی نصب می‌شوند:
1. ورودی برق از شرکت توزیع: منبع اصلی برق در زمان عملکرد عادی دیتاسنتر، برق ورودی از شرکت توزیع محلی است.
2. ترانسفورماتورها: ترانسفورماتورها ولتاژ برق ورودی را به سطح مناسبی کاهش می‌دهند تا برای تجهیزات بعدی در زنجیره توان مناسب باشد.
3. کلید انتقال خودکار (ATS): قطعی برق بسیار پرهزینه است و باید به حداقل برسد. در صورت قطع برق، ATS به‌صورت خودکار و بی‌وقفه به منبع برق اضطراری سوئیچ می‌کند. پس از بازیابی برق، ATS مجدداً بار را به منبع اصلی برق برمی‌گرداند.
4. ژنراتورها و مخازن سوخت: در زمان قطع برق، ژنراتورهای دیزلی معمولاً به عنوان منبع اضطراری مورد استفاده قرار می‌گیرند که ATS بار را به آن‌ها منتقل می‌کند تا زمانی که برق اصلی مجدداً برقرار شود.
5. تابلو برق‌ها (Switchgears): برق از شرکت توزیع به تابلو برق وارد می‌شود و از آنجا به مدارهای مختلفی که بارهای حیاتی و غیرحیاتی دیتاسنتر را تأمین می‌کنند، توزیع می‌شود.
6. منابع تغذیه بدون وقفه (UPS): UPSها انرژی را ذخیره می‌کنند تا در زمان قطعی برق به‌طور موقت استفاده شوند. وقتی قطعی برق رخ می‌دهد، معمولاً 10 تا 15 ثانیه طول می‌کشد تا ژنراتورها به حداکثر توان خود برسند. در این مدت، UPS برق اضطراری را تأمین می‌کند و باتری‌های آن‌ها می‌توانند تا حدود 30 دقیقه برق فراهم کنند.
7. واحدهای توزیع برق (PDU): PDU که به‌صورت زمینی نصب می‌شوند، به‌عنوان پل بین برق اصلی تأسیسات و دیتاسنتر عمل می‌کنند. آن‌ها برق ورودی را تبدیل و به گروه‌هایی از پنل‌های برق راه دور یا باس‌وی‌ها توزیع می‌کنند.
8. پنل‌های برق راه دور (RPP): RPPها برق را توزیع، کنترل و نظارت می‌کنند و آن را به گروهی از رک‌های دارای تجهیزات IT منتقل می‌کنند.
9. باس‌وی‌ها (Busways): به‌عنوان یک جایگزین برای RPPها، باس‌وی‌ها در بالای ردیف‌های رک سرور نصب می‌شوند.
10. واحدهای توزیع برق رک (Rack PDUs): Rack PDUs به‌صورت نوارهای برق نصب می‌شوند و در هر رک سرور به صورت جفت قرار می‌گیرند. برای ایجاد افزونگی، هر دستگاه IT به یک خروجی در هر یک از Rack PDUها که در مسیرهای برق جداگانه قرار دارند، متصل می‌شود. Rack PDUها می‌توانند ساده یا هوشمند باشند. مدل‌های هوشمند می‌توانند به‌صورت مانیتور شده، اندازه‌گیری شده (در ورودی یا خروجی) و یا سوئیچ‌دار باشند.
اجزای سیستم کنترل DC
یک دیتاسنتر معمولی با سیستم توزیع برق DC شامل اجزای زیر است که به ترتیب مشخصی نصب می‌شوند:
1. ورودی برق از شرکت توزیع: همانند دیتاسنترهای AC، برق ورودی دیتاسنترهای DC نیز از شرکت توزیع محلی تأمین می‌شود و به صورت برق AC وارد تأسیسات می‌شود.
2. نیروگاه‌ها: در داخل تأسیسات، نیروگاه‌ها شامل رک‌هایی با رکتیفایر و باتری‌ها هستند. رکتیفایرها برق AC ورودی را به برق DC تبدیل می‌کنند و باتری‌های رشته‌ای را شارژ می‌کنند تا در زمان قطع برق، نیروگاه را برای مدتی فعال نگه دارند تا برق اصلی مجدداً برقرار شود.
3. پنل‌های هشدار فیوز: پنل‌های هشدار فیوز (FAP) مشابه با Rack PDU در زنجیره برق AC هستند. این پنل‌ها در رک‌ها نصب می‌شوند و توزیع برق و محافظت از دستگاه‌های IT داخل آن رک‌ها را فراهم می‌کنند.
زنجیره برق مرکز داده خود را با نرم افزار DCIM ردیابی و مدیریت کنید
چه از زنجیره برق AC یا DC در دیتاسنتر خود استفاده کنید، لازم است که اجزای موجود در زنجیره توان را به‌خوبی بشناسید و از سلامت سیستم خود مطلع باشید.
در اینجا است که نرم‌افزار مدیریت زیرساخت دیتاسنتر (DCIM) به شما کمک می‌کند.
با استفاده از نرم‌افزار DCIM مدرن، می‌توانید تمامی اجزای زنجیره برق AC یا DC خود را، از منبع تغذیه تا دستگاه‌های محاسباتی، ردیابی کرده و ویژگی‌های الکتریکی و اتصالات بین آن‌ها را کنترل کنید. این نرم‌افزار به شما امکان می‌دهد که به راحتی ظرفیت برق و بار در هر نقطه از سیستم را درک کنید.
نرم‌افزار DCIM همچنین به‌طور خودکار نمودارهای خطی تعاملی و پویا تولید می‌کند که به شما کمک می‌کند زنجیره توان خود را در یک نمای واحد مشاهده کنید. شما می‌توانید ورودی برق از شرکت، ژنراتورها و مخازن سوخت، ترانسفورماتورها، دستگاه‌های مصرف‌کننده برق، UPS، پنل‌های AC، PDUs زمینی، نیروگاه‌های برق DC و بای‌های DC را ردیابی کنید، همچنین وضعیت کلیدهای قطع و مدارشکن‌ها را پیگیری کرده و یک نمای دقیق برای هر گره مشاهده کنید که شامل مقادیر برنامه‌ریزی‌شده و واقعی برای ولتاژ، جریان، توان مصرفی و مقادیر بالاترین و پایین‌ترین فاز و اطلاعات بیشتر است.