Conheça a Diferença entre Potência Trifásica e Monofásica

América do Norte, as casas são alimentadas por electricidade monofásica de 120 volts. Uma típica caixa de disjuntores residenciais revela quatro fios que entram nas nossas casas: dois fios “quentes”, um fio neutro e terra. Os dois fios “quentes” transportam 240 VAC, que é utilizado para aparelhos pesados como gamas eléctricas e secadores. Contudo, a tensão entre ambos os fios quentes e o fio neutro é de 120 VAC, o que alimenta tudo o resto nas nossas casas.

No entanto, as fábricas de produção de electricidade na América do Norte transmitem energia trifásica a tensões super elevadas que variam entre 230 kV e 500 kV. Um olhar atento às linhas de alta tensão revela três condutores separados, cada um dos quais transporta corrente, mais um condutor de neutro. A distribuição de energia trifásica é menos dispendiosa porque as linhas de transmissão de energia trifásica não precisam dos mesmos fios pesados de cobre de bitola que uma linha de transmissão monofásica precisaria. Além disso, a trifásica oferece flexibilidade na ligação de serviço e pode dar aos clientes não só o habitual serviço de 120 VAC, mas também 208 VAC. Praticamente todos os edifícios industriais, incluindo o seu, recebem energia trifásica, uma vez que oferece muitas vantagens sobre a monofásica.

Desenhar ou reequipar um centro de dados para utilizar energia trifásica compensa, mas alguns centros não compreendem os benefícios que a energia trifásica traz. Vejamos as diferenças entre a energia monofásica e trifásica para compreender por que razão a energia trifásica não só proporciona uma verdadeira poupança de custos, como também cria um centro de dados mais eficiente.

O problema com a energia monofásica

O serviço monofásico convencional de 120 VAC a 60 Hz não pode fornecer energia contínua. A essa frequência, a onda sinusoidal de corrente alternada atravessa o ponto zero 120 vezes cada segundo. É melhor compreender que a potência é medida em Watts, e Watts é o produto da Tensão aplicada vezes Amperes de corrente fluindo num circuito (W=V x A).

Quando a tensão ou corrente atravessa o ponto zero, a potência eléctrica a ser fornecida cai para zero. Na prática, essas quedas instantâneas a zero não afectam visivelmente o equipamento no circuito. Se o equipamento for um motor, por exemplo, a inércia mecânica da sua armadura giratória “atravessa” os pontos zero. (No entanto, essas passagens de ponto zero somam-se. Os motores que funcionam com potência monofásica têm uma esperança de vida mais curta do que os concebidos para potência trifásica). Da mesma forma, se o equipamento sob carga for electrónico de estado sólido, os condensadores de alisamento no filtro de alimentação “amortecem” esses pontos zero.

potência trifásica, por outro lado, consiste em três ondas sinusoidais separadas por 120 graus. Esta forma de energia é criada por um gerador CA com três enrolamentos independentes, cada um com exactamente 120 graus de separação. Cada corrente (fase) é transportada por um condutor separado. Devido à relação de fase, nem a tensão nem o fluxo de corrente aplicados a uma carga TI caem sempre a zero. Isto significa que a energia trifásica a uma dada voltagem pode fornecer mais energia. De facto, cerca de 1,7 vezes a potência de uma alimentação monofásica.

Nos últimos anos, a potência de processamento que pode ser configurada num único rack tem-se multiplicado. Não há muito tempo, um bastidor poderia ter mantido até dez servidores que consumiam 5 kW. Agora, devido à miniaturização sem fim e à imparável marcha da tecnologia, esse mesmo rack pode conter quatro ou cinco dúzias de servidores – e consumir mais de 15 kW.

P>A alimentação de um rack de 15 kW com potência monofásica a 120 VAC consome 125 Amps. O cobre necessário para transportar com segurança essa corrente, AWG 4, tem quase um quarto de polegada de diâmetro. É difícil de trabalhar e caro. Claramente, a monofásica não é prática para tais cargas. Contudo, num sistema trifásico, cada condutor, AWG 11 com apenas 0,09 polegadas de diâmetro, transportaria apenas cerca de 42 Amps. Se estiver interessado em perfurar mais na aritmética por detrás disto, leia o nosso blog “3 fases, 208V Power Strips (Rack PDUs) Demystified, Part II: Understanding Capacity”.

How Three-Phase Can Help

Your choice of a power system can bring you efficiency and economy, or inflexibility and excessive costs. A alimentação monofásica é ideal para utilizadores residenciais cuja maior carga provém de um secador ou de uma gama eléctrica. Os centros de dados, no entanto, precisam de olhar para os benefícios que a energia trifásica traz. Estes incluem:

  • Possui>Possui executar tanto dispositivos de 120 VAC como de 208 VAC a partir da mesma fonte de energia, misturando e combinando PDUs conforme necessário.
  • Três fases permitem-lhe executar todos os seus dispositivos em 120 VAC hoje, mas melhore para 208 VAC simplesmente trocando os seus PDUs – o que pode fazer rapidamente e sem tempo de paragem significativo.
  • O custo da cablagem cai drasticamente quando fornece energia trifásica directamente aos armários do seu servidor.
  • O trabalho necessário para os electricistas instalarem a cablagem CA, e o tempo total de instalação, são ambos reduzidos.

Se estiver à procura de formas de proteger o seu centro de dados no futuro usando energia trifásica, aprenda como os PDUs se encaixam na mistura de soluções de que vai precisar.

Este post no blog foi patrocinado por Raritan.