مفهوم الجهد الأرضي الصفري:
مع التطور السريع لتكنولوجيا الحواسيب، ينخفض جهد تشغيل الرقائق الداخلية في أجهزة الكمبيوتر، ويتناقص استهلاك الطاقة باستمرار. ولضمان التشغيل السليم للخوادم، تتطلب الأنواع الجديدة من الخوادم من مختلف الشركات المصنعة جهدًا أرضيًا صفريًا عاليًا في مراكز البيانات. ما هو الجهد الأرضي الصفري الذي تعد به شركات تصنيع أجهزة UPS؟ يُقصد به الجهد الأرضي الصفري دون أي زيادة إضافية، أي الجهد الأرضي الصفري عند مخرج جهاز UPS عندما يكون الجهد الأرضي الصفري على لوحة توزيع الطاقة في غرفة الحاسوب صفر فولت. إذا لم يستوفِ نظام توزيع الطاقة الخاص بالمستخدم هذه المتطلبات، فإن تيار الخط الصفري أو اقتران التوافقيات العالية بين الأطوار سيؤدي إلى فرق جهد معين بين الخط الصفري وخط الأرض. وبالتالي، سيرتفع الجهد الأرضي الصفري عند مدخل جهاز UPS، ولن يفي بمتطلبات الجهاز. وهذه ليست مشكلة يمكن لجهاز UPS حلها بالكامل.
على سبيل المثال، عند تشغيل غرفة حاسوب معينة على وضع تجاوز UPS، يكون جهد التأريض الصفري لخزانة التوزيع 1.8 فولت. وعند عكس اتجاه UPS لتزويد الطاقة، يصبح جهد التأريض الصفري لتوزيع غرفة الحاسوب 2 فولت، بينما يصبح جهد التأريض الصفري المضاف لـ UPS 0.2 فولت. ويشير ادعاء الشركة المصنعة لـ UPS بأن جهد التأريض الصفري أقل من 1 فولت إلى هذا الجهد المضاف. فعند تشغيل UPS في وضع التحويل المزدوج، قد تتسبب أجهزة التبديل الداخلية وبعض مبادئ التوافق الكهرومغناطيسي في جهد تأريض صفري مستحث أو انخفاض جهد التوصيل عالي التردد. وتشمل طرق تقليل جهد التأريض الصفري ما يلي:
① يمكن تقليل مفاعلة سلك التعادل عن طريق تقصير طوله وزيادة مساحة مقطعه العرضي، مما يؤدي إلى خفض جهد التأريض الصفري. وتكمن ميزة هذا الحل في تأثيره الواضح. فمن خلال معادلة حساب مفاعلة الخط الصفري Zn = ρL/S، يتضح أنه عند تقليل طول الخط L وزيادة مساحة مقطع السلك، تنخفض Zn تبعًا لذلك، وينخفض جهد التأريض الصفري أيضًا. ولكن نظرًا للظروف العملية في الموقع، يصعب تحقيق ذلك. لذا، من الضروري مراعاة هذا الأمر جيدًا في مرحلة التصميم الأولية لغرفة الحاسوب، وإلا سيصعب إجراء أي تعديلات. يجب ضمان أن تكون مساحة المقطع العرضي لسلكي التعادل والتأريض 1.5 ضعف مساحة المقطع العرضي لسلك الطور على الأقل.
٢- بالنسبة لأنظمة UPS ثنائية التحويل غير المعزولة ذات التيار المتردد النقي عبر الإنترنت، يجب أن يكون تيار الخط الصفري عند مدخل UPS أثناء تشغيل العاكس نظريًا صفر فولت. ومع ذلك، يتحدد تيار خط المحايد الخارج من UPS بما إذا كانت الأطوار الثلاثة متوازنة، لذا يُنصح بتوزيع الحمل بالتساوي بين الأطوار الثلاثة قدر الإمكان لتقليل جهد الأرض الصفري.
③ قِسْ ما إذا كانت مقاومة التأريض مطابقة للمعايير الوطنية. على سبيل المثال، يجب ألا تتجاوز مقاومة تأريض الجسم 4 أوم، ويجب ألا تتجاوز مقاومة توصيلات التأريض 1 أوم. تحقق من سلامة وصلة سلك التأريض، وتأكد من عدم وجود ارتخاء أو صدأ فيها، لأن ذلك يزيد من مقاومة التلامس.
④ قم بتركيب محول عزل عند طرف حمل وحدة الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS) وقم بتأريض السلك المحايد المعزول، أي خزانة توزيع الطاقة الدقيقة (PPC أو PDU). تتمثل ميزة هذا الحل في قدرته على معالجة مشكلة انعدام جهد التأريض عند طرف الحمل بفعالية. فبفضل تأريض السلك المحايد المعزول، يُضمن اقتراب جهد التأريض للحمل من الصفر. يُعد محول العزل منتجًا متطورًا للغاية ومتوفرًا بأنواع عديدة تلبي متطلبات مستويات الطاقة المختلفة. يتميز بدورة إمداد قصيرة، وسعر منخفض، كما أنه آمن وموثوق وخالٍ من المخاطر. حاليًا، يستخدم مستخدمو غرف الحاسوب هذه الطريقة لتوزيع الطاقة بشكل شائع. مع ذلك، يجب التنويه إلى عدم توصيل خط التأريض الخاص بالحمل بخط التأريض الخاص بالشبكة. في الوقت نفسه، من الضروري التأكد من أن تأريض قضيب التأريض يفي بمواصفات التأريض الخاصة بغرفة الحاسوب ويضمن الموثوقية. قد يؤدي عدم موثوقية قضيب التأريض إلى تلف المعدات أو حتى إصابات شخصية.
⑤ من المفاهيم الخاطئة أن أجهزة UPS ذات تردد الطاقة غير المعزولة تمامًا قادرة على حل مشكلة انعدام جهد التأريض. يعتقد العديد من المستخدمين بوجود محول عزل لمخرج تردد الطاقة، وبالتالي فإن خفض جهد التأريض أو إعادة توصيل خط N للمخرج مباشرةً بالأرضي هو في الواقع سوء فهم. نظرًا لأن مقوم جهاز تردد الطاقة يعتمد على تقويم SCR، فإن جهد ناقل التيار المستمر يكون في الغالب 400 فولت، بينما يكون جهد التيار المتردد للعكس حوالي 160 فولت، والذي يحتاج إلى رفعه إلى 220 فولت بواسطة محول قبل الاستخدام. لذلك، يُستخدم هذا المحول أساسًا لجهد العكس، ويتم تركيب محول خرج جهاز تردد الطاقة فقط في دائرة العكس، دون وجود محول عزل في مسار التجاوز. وبالتالي، فإن خط N للمخرج في جهاز تردد الطاقة غير معزول عن خط N للمدخل، ولا يمكن توصيل خط N للمخرج مباشرةً بالأرضي لخفض جهد التأريض إلى الصفر. لحل مشكلة الجهد الأرضي الصفري بشكل كامل، من الضروري إضافة محول عزل على التجاوز، أو اتباع الطريقة 4 لإضافة محول عزل على المخرج الكلي لتحقيق عزل كامل للأسلاك N الأولية والثانوية.
الطرق المذكورة أعلاه من 1 إلى 3 لها تأثير معين على تقليل جهد الأرض الصفري، لكنها لا تستطيع حل مشكلة جهد الأرض الصفري بشكل كامل وفعال.