Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Prawidłowe zasilanie serwera również z UPS

Czy jeśli serwer ma 2 zasilacze – to czy można bezpiecznie każdy z nich podłączyć do różnych faz? Czy to prawda, że bezpieczniej jest z jednej fazy? Oraz jak się zachowa cały układ, gdy zabraknie zasilania z zewnątrz i oba UPS-y zaczną generować napięcie? Czy może się zdarzyć sytuacja, że wystąpi napięcie międzyfazowe i uszkodzi serwer?
Article Image
Prośba o wyjaśnienie prawidłowego zasilenia serwera – POMOCY! (...) Zwracam się do Państwa z prośbą o pomoc. Pracuję jako administrator sieci IT i przy wymianie UPS-ów natknąłem się na pewien problem z prawidłowym ich podłączeniem do serwera (...) Czy jeśli serwer ma 2 zasilacze – to czy można bezpiecznie każdy z nich podłączyć do różnych faz? (Nie udało mi się otrzymać informacji ani z (...) ani z firmy (...). Mówią, że niby tak, ale bezpieczniej jest z jednej fazy). Oraz jak się zachowa cały układ, gdy zabraknie zasilania z zewnątrz i oba UPS-y zaczną generować napięcie? Czy może się zdarzyć sytuacja, że wystąpi napięcie międzyfazowe i uszkodzi serwer? Zdaję sobie sprawę, że dostajecie Państwo tysiąc dziwnych pytań, lecz gdybyście znaleźli dla mnie chwilę i wyjaśnili mi, jak to wszystko działa, to byłbym bardzo wdzięczny. Pozdrawiam i czekam z niecierpliwością (...)

Na podstawie podanych informacji nie można udzielić rozstrzygającej odpowiedzi na zadane pytania. W grę wchodzi bowiem szereg aspektów, a szczegóły nie są znane. Nie możemy więc udzielić jednoznacznej odpowiedzi, możemy jedynie nakreślić zarys wchodzących tu w grę zagadnień, co będzie przydatne także dla ogółu Czytelników EdW. A główny problem w tym, że dylematy Czytelnika dotyczą kwestii związanych nie z elektroniką, tylko z energetyką. Rozstrzygnięcie zależy od szeregu czynników.

I tak na przykład inna sytuacja, a ściślej inne oczekiwania i wymagania są w przypadku sieci IT jakiejś malutkiej firmy, inne w urzędzie jakiejś małej gminy, a inne w przypadku korporacji przetwarzającej bardzo cenne i wrażliwe dane. W grę tylko po części wchodzi dobór, jakość i niezawodność sprzętu, a główne kwestie dotyczą energetycznych obwodów zasilających. Autor listu pyta, czy można dwa zasilacze jednego serwera podłączyć do różnych faz.

Czy można podłączyć dwa zasilacze serwera do różnych faz?

Otóż w skrajnym przypadku, bardzo mało prawdopodobnym, różne fazy mogą dotyczyć obwodów z różnych linii energetycznych i różnych transformatorów średniego napięcia. Takie sytuacje mogą występować w dużych zakładach przemysłowych, które dla zwiększenia niezwodności sieci są zasilane dwoma różnymi liniami energetycznymi. Zdecydowanie bardziej prawdopodobne jest, że Autor pytania ma do dyspozycji napięcia pochodzące w sumie z jednej linii energetycznej i jednego transformatora. Wtedy teoretycznie obwód przewodu neutralnego jest wspólny, a już na pewno wspólne powinny być obwody przewodu ochronnego PE. Jednak i tu mogą powstać problemy.

Przypomnienie dla mniej zorientowanych: Serwer to w tym przypadku komputer, zwykle specjalizowany, świadczący usługi innym komputerom. Serwer powinien mieć jak największą niezwodność, więc z zasady ma co najmniej dwa redundantne zasilacze typu hot-plug. Podczas normalnej pracy działają oba z powiedzmy połową mocy. Redundancja, czyli nadmiarowość, polega na tym, że w przypadku uszkodzenia jednego z zasilaczy ten drugi dostarcza całą potrzebną moc (a obsługa otrzymuje sygnał, że jeden z zasilaczy się zepsuł).

Określenie hot-plug (dosłownie gorący wtyk) znaczy, że zasilacz ma taką konstrukcję, że może być odłączany i dołączany podczas pracy, nie powodując zakłóceń w pracy systemu. Druga sprawa to zanik napięcia sieci energetycznej – aby zapewnić nieprzerwaną pracę, trzeba zastosować co najmniej jeden zasilacz bezprzerwowy (UPS) wyposażony w odpowiednie akumulatory.

A jeżeli chodzi o zasilacz serwerowy, jest to w sumie zasilacz komputerowy o dobrej jakości i dużej mocy co najmniej kilkuset watów, często wytwarzający tylko jedno napięcie 12V. Z uwagi na wymagania zawiera układ (przetwornicę wstępną) PFC oraz właściwą przetwornicę o dużej wydajności prądowej, wytwarzającą napięcie stałe 12V. Na pewno zawiera specyficzne rozwiązania oraz ma dodatkowe obwody, które zapewniają i monitorują prawidłową równoległą pracę takich zasilaczy i działanie typu hot-plug.

Obwody masy części niskonapięciowej tak współpracujących zasilaczy z zasady są galwanicznie połączone, ale z uwzględnieniem spadków napięć na ścieżkach i przewodach mas (gdzie płyną ogromne prądy rzędu 100A), co jest odrębnym, skądinąd bardzo interesującym zagadnieniem.

Na pewno w jakiś sposób połączone są obwody masy niskonapięciowej takich zasilaczy. A obwody zasilania sieciowego 230V? Zasilacz serwerowy z reguły ma typowe trzystykowe gniazdo zasilania sieciowego, gdzie dołączone są przewody sieciowe oznaczone L, N, PE.

Zasadniczo każdy zasilacz sieciowy musi mieć (musi zapewniać) izolację galwaniczną między obwodami sieci 230V a obwodami wyjściowymi niskiego napięcia wyjściowego. Dotyczy to galwanicznej izolacji przewodów zasilających oznaczonych L (faza) i N (neutralny). Ale nie dotyczy obwodu oznaczonego PE (ochronnego), który potocznie nazywany jest uziemieniem, a czasem niepoprawnie zerem lub zerowaniem. Przewód i zacisk PE jest dołączony do metalowej obudowy zasilacza, a także do wyjściowej masy niskonapięciowej (co jest pewnym kłopotem dla hobbystów, którzy wykorzystują potężne zasilacze serwerowe do innych interesujących celów).

W każdym razie zaciski zasilające N, L są galwanicznie izolowane i nie ma znaczenia zamiana końcówek N, L. Natomiast przewód i zacisk PE zawsze musi być dołączony do metalowej obudowy i masy wyjściowej. A to wskazuje, że nie powinno mieć znaczenia, z jakiej fazy zasilane będą dwa współpracujące zasilacze serwera.

W samym serwerze obwody L, N obu zasilaczy muszą być galwanicznie izolowane i zupełnie niezależne od siebie, co zresztą można sprawdzić, w najprostszym przypadku omomierzem. Na tym odcinku problemu nie ma, a przynajmniej nie powinno być. Ewentualne problemy, ale niezwiązane z serwerem, mogą powstać tylko w obwodach przewodu neutralnego N i ochronnego PE. Żadnych problemów nie będzie, gdy instalacja energetyczna będzie dobrze przemyślana i sensownie zrealizowana. Ale mogą powstać, gdy błędnie zrealizowane zostaną właśnie obwody N i PE. Dodatkowo w grę wchodzi też obecność zasilaczy rezerwowych UPS.

Układy zasilaczy rezerwowych UPS - zasilanie serwera

Zasadniczo z układami zasilaczy rezerwowych UPS też nie powinno być problemu, bowiem ich obwody sieciowe L, N też powinny być galwanicznie izolowane od obwodu PE, od akumulatora i obwodów niskonapięciowych. Niedawno otrzymaliśmy jednak sygnał od Czytelnika, że w fabrycznym zasilaczu UPS na zaciskach akumulatora występuje napięcie sieci (co ten Czytelnik ma zbadać dokładniej i jeśli problem się potwierdzi, zapewne opiszemy to na łamach EdW).

Takie groźne niespodzianki prawdopodobnie są wynikiem jakiegoś dziwnego, ewidentnego, jednostkowego błędu. W systemie zasilania serwera ewentualnych kłopotów można raczej spodziewać się przy nieprzemyślanej konfiguracji obwodu linii neutralnej N albo przy jakichś ewidentnych błędach w obwodzie linii ochronnej PE. I to zapewne dlatego zapytani specjaliści odpowiedzieli, że niby tak, ale bezpieczniej jest z jednej fazy. Słusznie nie chcą wziąć na siebie odpowiedzialności za ewentualne błędy występujące w instalacji elektrycznej.

Nie sposób przewidzieć i opisać wszystkich możliwych przypadków. Wspomnijmy tylko, że dawniej instalacje elektryczne były typu TN-C i nie było tam oddzielnych linii N i PE, tylko wspólna linia PEN, a obwód ochronny PE (i metalowe obudowy urządzeń) były dołączone do przewodu PEN lokalnie w gniazdku. Z uwagi na spadki napięć na przewodach PEN między obudowami urządzeń dołączonych do różnych gniazdek występowało znaczne napięcie, nawet kilku i kilkunastu woltów i mogły między nimi popłynąć zaskakująco duże prądy rzędu amperów.

Jeśliby Autor pytania dołączał zasilacze i UPS-y do różnych faz (gniazdek) starej sieci TN-C, mógłby napotkać dziwne zjawiska. Takie instalacje TN-C nadal istnieją w wielu starych domach, ale mało prawdopodobne jest, że serwer będzie zasilany z takiej archaicznej sieci. Pozostaje pytanie, czy ma być zasilany z sieci TNC-S z lokalnym uziemieniem przewodu PE, czy z sieci TN-S? Generalnie w takich nowszych sieciach z oddzielnym przewodem PE sytuacja jest lepsza, ale za to w grę wchodzą wyłączniki różnicowoprądowe RCD, które w przypadku zadziałania przerywają i obwód fazy L, i obwód neutralny N.

Przerwanie obwodu neutralnego też zasadniczo nie jest problemem, ale teoretycznie może spowodować podanie na odbiorniki napięcia międzyfazowego. W przypadku zasilania serwera z różnych faz trzeba starannie przeanalizować właśnie obwód przewodu neutralnego N i ochronnego PE, czy przypadkiem wskutek jakiegoś błędnego połączenia nie będzie problemu z wyłącznikami RCD.

Na życzenie Czytelników (edw@elportal.pl), obszerna i wcale niełatwa tematyka sieci energetycznych może zostać szerzej omówiona w EdW w ramach oddzielnego cyklu.

Tematyka materiału: sieć IT, serwer, UPS
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2020
Udostępnij
Oceń najnowsze wydanie EdW
Wypełnij ankietę i odbierz prezent
Czytelnia kategorie
Felietony
AI-Sztuczna Inteligencja
Aparatura
Arduino
Artykuły
Audio
Automatyka
Ciekawostki
CNC
DIY
Druk 3d
Elektromechanika Fotowoltaika
FPGA-CPLD-SPLD
GPS
IC-układy scalone
Interfejsy
IoT
Konkursy
Książki
Lasery
LED/LCD/OLED
Mechatronika
Mikrokontrolery (MCV,μC)
Moc Moduły
Narzędzia
Optoelektronika
PCB/Montaż Podstawy elektroniki
Podzespoły bierne
Półprzewodniki Pomiary i testy
Porady
Projektowanie
Raspberry Pi
Retro
Komunikacja, RF
Robotyka
SBC-SIP-SoC-CoM
Sensory Silniki i serwo
Software
Sterowanie
Transformatory
Tranzystory
Wyświetlacze
Wywiady
Wzmacniacze Zasilanie
Felietony
W tym numerze znajdziesz źródłową wersję artykułu publikowanego obok
Elektronika dla Wszystkich
czerwiec 2020
Elektronika dla Wszystkich
Przejrzyj i kup
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"