Alimentation des équipements à un seul cordon dans un

Alimentation des
équipements à un
seul cordon dans
un environnement
à double circuit
Livre blanc n° 62
Par Victor Avelar

©2004 American Power Conversion. Tous droits réservés. La présente publication ne peut être ni utilisée, ni reproduite, ni photocopiée,
ni transmise, ni stockée dans un système d'archivage, de quelque nature que ce soit, sans l'autorisation écrite du détenteur des droits
d'auteur. www.apc.com Rév 2004-0
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Résumé de l'étude
L'utilisation d'une architecture à deux circuits d'alimentation associée à un équipement
informatique à (cordons d')alimentation double(s) fait partie des pratiques exemplaires du
secteur. Dans les installations utilisant cette approche, il est inévitable que certains appa-
reils n'aient qu'un seul cordon d'alimentation. Il existe plusieurs options permettant d'inté-
grer des appareils à cordon simple dans un centre de données haute disponibilité à deux
circuits. Ce document explique les différences entre ces diverses options et facilite le choix
de l'approche qui est la mieux adaptée.

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Introduction
La plupart des centres de données haute disponibilité utilisent un système d'alimentation fournissant deux
circuits jusqu'aux charges critiques ; et la plus grande partie de l'équipement informatique d'entreprise offre
des blocs et cordons d'alimentation redondants permettant de conserver ces deux circuits jusqu'au bus
d'alimentation interne de l'équipement informatique. De cette manière, l'équipement peut continuer de
fonctionner en cas de panne sur un point quelconque de l'un des deux circuits. Toutefois, un équipement à
alimentation simple (à un seul cordon) introduit une faiblesse dans un centre de données haute disponibilité.
Les commutateurs de transfert sont fréquemment utilisés pour améliorer la disponibilité de l'équipement à un
seul cordon en procurant les avantages des circuits secteur redondants. Si cette pratique n'est pas com-
prise, elle peut entraîner un temps d'arrêt qui aurait pu être évité.
Il existe trois approches fondamentales permettant d'alimenter un équipement à cordon simple dans un
environnement à deux circuits. Ces trois approches sont les suivantes :
• alimentation de l'équipement à partir d'une source – Figure 1a
• utilisation d'un commutateur de transfert au point d'utilisation pour sélectionner une source préférée et,
en cas de défaillance de cette source, passage sur le deuxième circuit d'alimentation – Figure 1b
• utilisation d'un grand commutateur de transfert centralisé alimenté par deux sources afin de générer un
nouveau bus qui alimentera un important groupe de charges à simple cordon – Figure 1c
Figure 1a – Une source Figure 1b – Commutateur du point d'utilisation
Figure 1c – Commutation centralisée
PDU
Sous-
panneau
2
Sous-
panneau
1
Transfor-
mateur 2
Transfor-
mateur 1
PDU
Circuit d'alimentation
de secours
Circuit d'alimentation
principale
Onduleur
1
Onduleur
2
Serveur
X
PDU
Sous-
panneau
2
Sous-
panneau
1
Transfor-
mateur 2
Transfor-
mateur 1
PDU
Onduleur
2
Serveur
Commutateur
de transfert
monté en rack
Circuit d'alimentation
de secours
Circuit d'alimentation
principale
Onduleur
1
PDU avec STS
Commutateur
de transfert
statique
Transformateur
abaisseur
Sous-
panneau Serveur
Circuit d'alimentation de secours
Circuit d'alimentation principale
Onduleur
1
Onduleur
2
PDU = Unité de distribution d'alimentation

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Fonctions du commutateur de transfert
Un commutateur de transfert est un composant courant des centres de données qui est utilisé pour effectuer
les fonctions suivantes :
1. Passage des onduleurs et autres charges d'une alimentation secteur à une alimentation par groupe
électrogène lors d'une panne de courant
2. Commutation d'un module d'onduleur défectueux sur le secteur ou sur un autre onduleur (selon les
conceptions)
3. Commutation des charges informatiques critiques d'un bus de sortie d'onduleur sur un autre dans
un système d'alimentation à deux circuits
Ce document aborde uniquement la troisième fonction. Si l'ensemble des charges informatiques pouvaient
accepter des sources d'alimentation d'entrée double (par ex. à deux cordons), cette application serait inutile.
En fait, la plupart des équipements de réseau Internet, des périphériques de stockage et des serveurs haut
de gamme possèdent des cordons doubles et une alimentation d'entrée entièrement redondante. Toutefois,
l'équipement à simple cordon ne compose qu'environ 10 à 20 % de l'ensemble de l'équipement informatique
dans les installations critiques. Lorsque l'équipement à simple cordon est branché sur un seul circuit secteur
d'un environnement à deux circuits, la disponibilité globale du processus d'entreprise peut être compromise.
Selon le livre blanc APC n° 48, « Comparaison des disponibilités de diverses configurations d'alimentation
de rack », un centre de données, qui est entièrement à alimentation double avec des circuits secteur redon-
dants et indépendants, peut générer 10 000 fois moins de temps d'arrêt qu'une conception à circuit simple.
Les commutateurs de transfert permettent de combler ce large écart en rapprochant les circuits secteur
redondants de la charge.
Types de commutateurs de transfert
Il existe deux grands types de commutateurs de transfert utilisés comme sélecteurs de source optimaux :
statiques et électromécaniques. Ces deux types se basent sur le principe de commutation entre une source
d'alimentation principale et une source d'alimentation de secours. Même si elles aboutissent au même
résultat, elles procèdent de différentes manières pour y parvenir. Chaque type de commutateur possède
des caractéristiques uniques qui avantagent différents types d'applications. Une brève présentation de la
manière dont chaque type fonctionne est décrite ci-dessous et une description plus détaillée figure dans
l'annexe A.

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Commutateurs de transfert statiques (STS)
Applications
Les commutateurs de transfert statiques disponibles actuellement ont des caractéristiques comprises entre
5 kVA et 35 MVA. Les unités de STS sont utilisées dans une vaste gamme d'applications, notamment les
services d'électricité, les usines de fabrication automobile, les fabriques de semi-conducteurs, les raffineries
de pétrole et les centres de données. La plupart de ces commutateurs se situent dans une plage de 100 à
300 kVA et occupent en principe la place de deux racks informatiques placés côte à côte. Dans des applica-
tions telles que les raffineries où le réseau et l'architecture électrique sont moins fiables que dans les cen-
tres de données critiques, les avantages des commutateurs statiques sont évidents. Toutefois, le réseau
et l'architecture électrique des centres de données critiques sont beaucoup plus solides. Dans ce cas,
la diminution de fiabilité associée à l'ajout de STS l'emporte sur l'avantage qu'ils procurent. La figure 2
présente un exemple de STS de 200 kVA. Les commutateurs statiques de cette capacité sont les mieux
adaptés pour les grandes charges triphasées à simple cordon, telles que les machines commandées par
ordinateur et les autres équipements de fabrication critiques. Même si des grands équipements informati-
ques triphasés tels des périphériques de stockage sont disponibles actuellement, il s'agit généralement
de systèmes à double cordon avec une alimentation redondante. Dans le cas d'appareils à cordon double,
la fiabilité et la disponibilité de l'alimentation sont optimisées par l'apport de sources secteur doubles direc-
tement sur la charge.
Les commutateurs statiques qui se situent dans une plage de 5 à 10 kVA ont généralement été conçus pour
un montage dans une armoire rack de 483 mm (19 pouces) tel qu'illustré sur la figure 3. Ces commutateurs
statiques sont généralement utilisés dans des environnements de type armoires de brassage et salles
informatiques. L'utilisation de commutateurs plus petits empêche la panne STS d'affecter une grande partie
du centre de données et atténue le temps d'arrêt de l'équipement à cordon simple d'un rack. À la différence
des STS de plus grande capacité, les commutateurs montés en rack procurent évolutivité et souplesse.
Le délai de mise en service des petits commutateurs permet aux responsables informatiques d'acheter un
commutateur uniquement en cas de besoin. En outre, ces commutateurs peuvent être installés facilement et
déplacés dans le cadre des réactualisations informatiques.