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Qu'est-ce qu'un onduleur? Comment choisir?

Definition

Egalement connu sous le nom d'UPS (Uninterruptible Power Supply) ou ASI (Alimentation Statique sans Interruption), l’onduleur se révèle être un maillon indispensable aux organisations professionnelles.


Une alimentation en cas de coupure d'électricité

Dès que l'onduleur détecte une coupure soudaine d'électricité, ses batteries prennent automatiquement le relais et alimentent vos équipements pendant une durée correspondante à l'autonomie.
Celle-ci est variable et dépend de la consommation des appareils qui lui sont connectés.

Ainsi, le rôle majeur de l’onduleur est d’apporter une protection électrique à l’ensemble des équipements de production (informatique, industrielle, etc.).

Une source d'électricité propre

De plus, l’onduleur permet d’obtenir une onde sinusoïdale parfaite de 50Hz pour une tension de 220v, ce qui n'est pas forcément le cas sur le réseau E.D.F.

En effet, l'électricité peut subir plusieurs types de perturbations :

  • Les parasites
  • Les variations de fréquence
  • Les pics de tension et les surtensions
  • Les creux de tension
  • Les coupures
  • Les micro-coupures
  • Les harmoniques
> Lire l’article sur les perturbations

En théorie, la tension délivrée par le secteur devrait avoir la forme d’une sinusoïde pure et la tension devrait être parfaitement stable à 230 volts. Dans la réalité, ce signal est souvent déformé. Il comporte des harmoniques, c'est-à-dire des fréquences multiples de la fréquence de base à 50 Hz, et des signaux aléatoires que l’on appelle des bruits. À cela viennent s’ajouter les microcoupures, ainsi que les variations – en plus ou en moins – de la tension nominale. Tous ces phénomènes électriques causent de multiples problèmes. Un bon onduleur devra donc non seulement assurer la continuité de la fourniture d’électricité aux appareils, mais également veiller à ce que ce courant soit de bonne qualité.

Composition d'un onduleur

Un onduleur est composé de trois parties. Il y a d’abord le redresseur qui transforme le courant alternatif du secteur en un courant continu destiné à charger les batteries. Viennent ensuite les batteries qui stockent l’énergie et, enfin, l’onduleur lui même qui transforme la tension continue délivrée par les batteries en une tension alternative de 230 volts à 50 Hz, identique à celle du secteur.

Les différents types d’onduleurs

Dans l'offre des onduleurs, on distingue plusieurs technologies.

La première est dite Off Line. Dans celle-ci, les équipements sont alimentés normalement par le secteur et l’onduleur ne prend le relais qu’en cas de coupure, ou de baisse trop importante de la tension du secteur. Ce basculement sur batteries prend un certain temps (quelques millisecondes) ce qui n’est pas trop gênant pour les ordinateurs possédant des alimentations à découpage, mais cela peut poser des problèmes aux équipement plus sensibles. Les onduleurs Off Line sont les plus économiques, mais leur usage doit être réservé aux postes de travail, ou à une utilisation individuelle.

Dans la deuxième technologie dite Line Interactive, le principe est le même, sauf que la tension d’entrée est contrôlée et filtrée par l’onduleur avant d’être délivrée aux matériels. Le courant fourni est donc de meilleure qualité, mais les variations de tension ne sont pas bien régulées. En conséquence, ce type d’onduleur ne doit pas être utilisé sur les serveurs vitaux de l’entreprise.

Enfin, dans la technologie On Line Double conversion, le courant est délivré en permanence par l’onduleur, ce qui garantit une tension constante et une absence de parasites. L’appareil à protéger est donc totalement déconnecté du secteur. Les tests montrent que ce sont les onduleurs On Line qui présentent la tension de sortie la plus stable et la meilleure immunité aux parasites. Ils devront donc être utilisés sur tous les serveurs stratégiques.
D’autres technologies sont également proposées par les constructeurs, mais elles sont la plupart du temps dérivées de ces trois modèles de base.

> Lire les articles sur les technologies

Les critères à considérer

La première fonction d'un onduleur est sa capacité à fournir la puissance nécessaire à un ordinateur en cas de coupure de courant. Les constructeurs ne donnent pas la puissance maximale de leurs produits en watts, mais en Kilo Volts Ampères (KVA).
Ce facteur de puissance étant toujours inférieur à 1, la puissance réelle délivrée sera donc toujours inférieure à la valeur calculée en multipliant simplement la tension par l’intensité. Il n’est pas simple de mesurer cet angle de déphasage qui dépend des matériels connectés. Il pourra être pratiquement négligé sur des matériels très haut de gamme (serveurs, commutateurs, etc.) qui possèdent des alimentations de bonne qualité (Power Factor Corrected), mais pas avec des ordinateurs de bureau ou d’autres matériels qui présentent des déphasages importants. Cela signifie qu’en pratique, il faut diviser par 1,5 la valeur en KVA pour obtenir la valeur en watts utilisables. Grossièrement, on ne dépassera pas les 2000 W sur un onduleur de 3 KVA. Une surchauffe ferait disjoncter l’onduleur, ce qui n’est évidemment pas le but recherché.

Le deuxième critère est l’autonomie du système. Celle-ci est liée à la capacité des batteries, au rendement de l’onduleur lui-même, et bien évidemment à la puissance réclamée pendant la coupure. Une longue durée est évidemment préférable puisqu’elle laisse le temps aux utilisateurs, lors de coupures de courant de courte durée, de sauvegarder le travail en cours sans avoir à éteindre les serveurs.

D’autres éléments sont également à prendre en compte comme la vitesse de recharge des batteries. Si les coupures de courant sont nombreuses, il faut que le temps de charge soit le plus court possible. Ensuite, il faut vérifier s’il est possible, ou non, d’échanger les batteries à chaud. Leur durée de vie n’étant pas infinie, il est pratique de pouvoir effectuer les échanges sans débrancher l’onduleur, donc sans éteindre les matériels qui y sont connectés. Enfin, il est important de savoir s’il est possible d’ajouter des batteries supplémentaires pour augmenter l’autonomie. Comme nous l’avons vu plus haut, il faut aussi considérer la qualité de la tension délivrée. Celle-ci est mesurée par la distorsion harmonique. Sa valeur doit être la plus faible possible, et en principe inférieure à 5%. Il faut également vérifier quelle est la plage de tension acceptée par l’onduleur. Un onduleur qui est encore capable de fonctionner avec une tension d’entrée de 140 volts sera meilleur que celui qui commute sur ses batteries dès 170 volts par exemple.
Dernier critère à prendre en compte: la taille de l'onduleur. Beaucoup de modèles peuvent être placés en rack 19 pouces ce qui intéressera les entreprises ayant des problèmes d’espace.

Les solutions d’administration

Les caractéristiques physiques de l’onduleur étant bien définies, il reste à évaluer les possibilités d’administration et de monitoring. En effet, le basculement de l’onduleur sur ses batteries étant automatique, il est indispensable d’en être prévenu afin de prendre les mesures nécessaires. L’administrateur doit également connaître à tout moment le niveau de charge des batteries, le niveau de la charge en sortie, les valeurs des tensions en entrée et en sortie, les valeurs des fréquences en entrée et en sortie ainsi qu'une estimation du temps d’autonomie encore disponible. Toutes ces valeurs doivent être obtenues en local et par l’intermédiaire du réseau.

La configuration et la maintenance s’effectuent à l’aide d’un logiciel propriétaire sur un poste qui est directement relié à l’onduleur.
L’onduleur doit aussi communiquer avec le réseau par une carte Ethernet. Le protocole utilisé est SNMP, mais de nombreux modèles disposent d’un serveur web intégré qui permet à l’administrateur d’obtenir toutes les informations nécessaires, via une liaison sécurisée à partir d’un navigateur standard.

Enfin, lors de coupures de courant, les logiciels de gestion de l’onduleur doivent être capables d’effectuer différentes tâches prédéfinies. D’abord envoyer des messages à l’administrateur et aux utilisateurs, ensuite éteindre les serveurs "proprement". Lorsque le courant est rétabli, le logiciel doit alors réamorcer le système.



En conclusion, l’onduleur est un appareil assez complexe dont les criteres de choix ne sont pas à negliger. En effet, beaucoup d’entreprises n’ont en interne ni les compétences nécessaires, ni les instruments qui permettent de mesurer la qualité du courant du secteur. C'est pourquoi, pour les structures de taille importante, Ecus vous conseille l'appel d'un spécialiste.





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