Suivi électrique temps réel en salle machine à la mode « open source »

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2. Généralité et hypothèses théoriques

2.1 À propos des alimentations des équipements informatiques

La grande majorité des équipements informatiques fonctionne en courant continu. Le rôle de l’alimentation est donc de redresser le courant puis de le filtrer pour fournir des alimentations régulées. Les techniques pour y parvenir sont nombreuses, mais elles n’ont pas toutes la même incidence sur le réseau. Par exemple, les petits transformateurs que nous connaissons tous sont assez perturbateurs (et en plus assez peu efficace), pour autant ils ne peuvent débiter que quelques Watts et ont donc une incidence finalement faible sur le réseau (sauf à en brancher plusieurs sur un même départ). A contrario, la consommation d’un serveur est plutôt élevée, ce qui impose l’utilisation d’alimentation plus sophistiquée (alimentation à découpage, voire alimentation à topologie résonnante) sans quoi le réseau n’en tolérerait qu’un ou deux sur une même prise. Au plus l’alimentation est de qualité, au plus sa trace s’apparente à une résistance parfaite.

Malheureusement, encore aujourd’hui, les alimentations sont loin d’être idéales et qui plus est, nos salles machines sont pleines de matériel plutôt hétéroclite : vielles machines à alimentation linéaire, machines plus récentes à découpage, petits switchs/modem/kvm, robot de bandes ou de DVD avec des moteurs mécaniques, écran LCD/CRT… Aussi, la mesure d’une prise reste très instructive sur la qualité des alimentations qui y sont raccordées. Enfin, quand plus de 20 % de votre énergie circule dans des courants harmoniques, il ne faut pas s’étonner si les différentiels des disjoncteurs classiques se déclenchent inopinément.

Figure 1 – Un exemple de charge réelle dans des prises par rapport à la tension (en rouge)

2.2 À propos des tensions, intensités et puissances

Dans notre cas, l’alimentation de notre salle blanche est raccordée à un onduleur dont l’objectif est de fournir une tension la plus proche possible de la tension idéale que l’on peut exprimer ainsi (pour du 220 V à 50 Hz):

Nous avons ensuite fait l’hypothèse que compte tenu de son prix et de celui des révisions annuelles, notre onduleur remplissait sa mission. Nous avons validé cette proposition en analysant son signal sur un oscilloscope.

Par contre, pour ce qui est du courant, on est bien loin d’un signal parfait, puisqu’il est perturbé par tous les équipements présents sur la ligne (cf. Figure 1). Les principaux effets des perturbations sont du déphasage entre U et I et une transmission de l’énergie aux autres harmoniques (100 Hz, 150 Hz, 200 Hz…) qui se caractérise par une déformation du signal.

Aussi, pour calculer l’intensité efficace, nous avons retenu cette définition :

De même, pour le calcul de la puissance active nous avons retenu cette formule :

2.3 Choix pour le calcul intégral

Il existe diverses méthodes de calcul intégral à partir d’échantillons de valeurs. Celle utilisée pour les calculs de l’intensité et de la puissance est celle des trapèzes que l’on peut exprimer ainsi :

Rn(f) est l’erreur de quadrature. En considérant que f représente un courant continu idéal à 16 A soit f(t) = 16 x sin(100 π t) et compte tenu des valeurs de (b-a) = 0.52 et de n = 5000, l’erreur de quadrature serait inférieur à 1 millième. Aussi, nous avons négligé l’effet de cette méthode sur nos résultats.

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