Огляд вибору ДБЖ і батарейного комплекту для тривалої автономної роботи

Технологія захисту електроживлення в ІТ і телекомунікації пішла далеко вперед з тих пір, коли основним завданням ДБЖ була підтримка роботи комп'ютера протягом декількох хвилин, поки зберігалися файли і закривалися програми. Незважаючи на це, у більшості випадків перше питання, який як і раніше ставить замовник, — як довго система «тримає» навантаження при відключенні електроенергії?

Наш цикл консультацій ми почнемо з аналізу практичного прикладу. Рішення, про яке піде мова, дозволило одному з наших замовників раціонально використовувати ресурс встановленої системи і зменшити витрати на оснащення серверного приміщення.

Завдання досить типова: підібрати систему безперебійного живлення для групи серверів в стійці № 1 (рис.) і мережного обладнання в стійці № 2 (на фото не показана), і забезпечити автономну роботу від батарей протягом години.

Перший варіант напрошується як би сам собою: сума максимальних паспортних потужностей блоків живлення — 2570 ВА. Навіть з поправкою на номінальне споживання пристроїв потужність ДБЖ по ідеї повинна становити 3000 ВА, щоб забезпечити необхідний час автономної роботи. Однак вимірювання за місцем показали, що потужність 3000 ВА зайва, так як реальне енергоспоживання обох стійок в сумі не перевищувала 600 ВА. Для вибраної моделі ДБЖ воно становило всього 20%, при 51 хвилині автономної роботи. У підсумку виходило, що при встановленні моделі потужністю 3000 ВА, 80%(!) його потужності фактично б «простоювало», так як збільшення обчислювальної і мережевий потужності замовником не передбачалося.

У перерахунку на мову грошей вийшли наступні цифри: вартість пристрою — $1620¹⁾, питома вартість захисту — $0,54 за ВА, питома вартість часу автономної роботи $32 за хвилину. Так як реально затребувана потужність склала 600 ВА, можна сказати, що захист електроживлення серверів обійшлася б клієнту в $324, а решту $1296 були б витрачені на передбачувану(!) можливість відключення електроенергії та підігрів повітря в серверному приміщенні.

Виходячи з цього, замовнику був запропонований альтернативний варіант — система Vanguard - 1500RM²⁾ з додатковим батарейним банком. Її фактична завантаження виявилася рівною 40%, тобто потужність використовувалася раціонально, навіть з помітним надлишком. Час автономної роботи на дану навантаження — 95 хвилин, загальна вартість системи з додатковим батарейним комплектом — $1340³⁾.

Питома вартість захисту електроживлення трохи зросла, так як до вартості ДБЖ додалася вартість батарейного банку, і склала $0,89 за ВА. Однак підсумкова цифра вартості всієї системи виявилася помітно менше, при тому, що час батарейної підтримки виросло і з лишком перекрила вимоги ТЗ.

Клієнт отримав оптимальне рішення, що повністю відповідає умовам технічного завдання, плюс відчутний резерв потужності. Економія коштів, у порівнянні з першим варіантом, склала $280.

Більше потужність – більше часу? Аж ніяк!

А адже позиція «більше потужність — більше часу» — найбільш поширенийве переконання замовників, і дуже часто первинна постановка задачі виглядає приблизно так:

Потрібно, щоб ДБЖ «тримав» сервер дві години. 3000 Вольт-Ампер буде достатньо?

Частка істини в такому підході, звичайно, але ж, є, адже зі збільшенням потужності ДБЖ збільшується і фактична ємність акумулятора комплекту. Однак не варто змішувати Вольт-Ампер потужності ДБЖ з Ампер-годинами ємності батарейного комплекту, так як технологічно ці характеристики між собою ніяк не пов'язані. Тому, коли питання стосується часу автономної роботи, потрібно відштовхуватися не від потужності пристрою, а від параметрів встановленої в ДБЖ батареї, що і було зроблено в ході роботи над даним проектом.

Завдання підбору батарейного комплекту для ДБЖ вирішити набагато простіше, якщо після вивчення специфікації на комплект взяти викрутку та, як кажуть, залізти всередину руками. Що ми зараз і зробимо.

Пристрій батарейного банку RM-2K

Отже, розкриваємо батарейний комплект RM-2K, який ми «підключили» до Vanguard-1500RM в минулому номері. Всередині — 12 свинцево-кислотних батарей ЗSB місткістю 7 Ач напругою 12 В кожна. Як визначити ємність комплекту? Відомо, що для збільшення напруги всі батареї з'єднуються послідовно, а для збільшення їх ємності — паралельно. З цього випливає, що загальна ємність комплекту дорівнює

Так як напруга шини постійного струму у Vanguard-1500RM становить 36 В, додатковий комплект складається з чотирьох паралельних груп батарей по три батареї в кожній, з'єднаних послідовно для отримання напруги 36 Ст.

Неважко підрахувати, що ємність додаткового комплекту складає 28 Ач. Ємність власного комплекту ДБЖ — 7 Ач. Звідси у підсумку загальна встановлена ємність дорівнює 35 Ач.

Наступне завдання — розрахунок часу автономної роботи з даними комплектом виходячи з його ємності і потужності навантаження.

Для цього розрахунку застосовується наступна формула:

де Tбат — час автономної роботи в годинах;  Eбат — ємність акумулятора комплекту, Ач;   Uбат — напруга шини постійного струму, В;  Pнаго — потужність навантаження, ВА;   До — поправочний коефіцієнт, що враховує ККД інвертора, тип навантаження і розрядну характеристику батарей (зазвичай До = 0,75 - 0,85).

Для навантаження 600 ВА (див. першу частину статті) мінімальне розрахункове час автономної роботи дорівнює 95 хвилинах. Дійсний час, як правило, помітно перевищує розрахункове. Так, на тестовому прогоні конфігурації (Vanguard-RM 1500 + батарейний комплект) за місцем встановлення час автономної роботи склало 118 хвилин у режимі робочого навантаження.

Нагадаємо про те, що всі розрахунки справедливі тільки для справної, повністю зарядженої батареї. При експлуатації таких систем потрібно враховувати, що якщо система «відпрацювала» відключення електроенергії, то на відновлення готовності до наступної аварійної ситуації потрібно 4-6 годин, протягом яких проводитиметься дозарядка батарей.

При частих відключеннях енергії на тривалий час доцільно йти не по шляху нарощування батарей, а мати в резерві електрогенератор відповідної потужності. У цьому випадку ДБЖ буде використовуватися як «буфер» між електромережею і навантаженням, підтримуючи електроживлення при короткочасних відключеннях електроенергії і під час запуску генератора.

Зворотний відлік

Просто встановити батарею — це ще не все. Щоб ДБЖ зміг правильно використовувати ресурс додаткової батареї, необхідно вказати в налаштуваннях кількість додаткових батарейних комплектів. Отримавши інформацію про установке додаткового комплекту, ДБЖ перераховує час автономної роботи (виходячи з даних про заряді батарей, кількості комплектів і навантаження) ідає на дисплей нове значення.

Ігор МИХАЛИЦИН,

менеджер Powercom з розвитку бізнесу в Україні

Олександр БРИНЬ,

інженер сервісної підтримки Powercom