УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ МАСШТАБИРОВАНИЯ
DEVICE AND METHOD OF ELECTRIC POWER DISTRIBUTION WITH POTENTIAL SCALING

Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления изобретения относятся в целом к оборудованию для распределения электроэнергии. В частности, по меньшей мере один вариант осуществления относится к устройству и способу для распределения электроэнергии с возможностью масштабирования.
Уровень техники
Централизованные дата-центры для вычислительного, коммуникационного и другого электронного оборудования используются уже много лет. В последнее время с увеличением использования Интернета крупные дата-центры, которые предоставляют услуги хостинга для поставщиков услуг Интернет, поставщиков услуг аренды приложений и поставщиков Интернет-контента, становятся все более популярными. Типовые централизованные дата-центры содержат множество стоек с оборудованием, которое требует электроэнергии, охлаждения и соединений со средствами связи.
Обычно централизованные дата-центры имеют систему распределения электроэнергии, сконфигурированную для предотвращения перебоев в снабжении электроэнергией, поскольку дата-центры включают большой процент критичных нагрузок, без которых предприятие может быть неспособно работать. Зачастую источник бесперебойного питания (ИБП) используется в системе распределения электроэнергии для гарантии того, что оборудование получает электроэнергию непрерывно и защищено от перебоя в снабжении электроэнергией. Типовые системы распределения электроэнергии включают стойки с оборудованием, например, серверами и т.п., которые расположены в дата-центре. Обычно имеется множество схем распределения электроэнергии, при этом каждая схема подает электроэнергию на одну или более электрическую нагрузку (например, серверы, охлаждающие системы, осветительные схемы и т.д.) через размыкатель цепи. Эти системы обычно включают стойки, в которых установлены размыкатели цепи (т.е. блоки распределения электроэнергии), или, альтернативно, стойки, которые включают электрический распределительный щит, который в целом аналогичен по конструкции распределительным щитам, которые имеются на обычных коммерческих предприятиях.
К проблемам таких подходов относится тот факт, что установка или удаление размыкателя цепи на распределительном щите или в блоке распределения электроэнергии требует, чтобы специалист (т.е. электрик) осуществлял установку или удаление в непосредственной близости от содержащих ток электрических схем, которые могут включать открытые электрические соединения и/или проводники. Альтернативно, оборудование для распределения электроэнергии может быть обесточено для облегчения установки или удаления одного или более размыкателя цепи. Разумеется, учитывая критичность электрической нагрузки в дата-центрах, даже эти плановые перебои в снабжении электроэнергией являются нежелательными.
Некоторые существующие подходы пытаются свести к минимуму перебои электроснабжения, обусловленные присоединением новых схем распределения электроэнергии, путем обеспечения предварительно изготовленных подключаемых электрических кабелей, причем первый конец кабеля включает соединительное приспособление, которое может быть подключено к выходу размыкателя цепи в блоке распределения электроэнергии, а второй конец может быть присоединен к электрической нагрузке. Хотя этот подход может обеспечивать возможность безопасного присоединения электрической нагрузки к размыкателю цепи без обесточивания блока распределения электроэнергии (например, соединение с распределительным щитом, содержащим ток, но без необходимости какой-либо «горячей обработки»), он требует, чтобы длины кабелей были предварительно определены. Кроме того, такие системы могут не быть масштабируемыми, т.е. каждый распределительный щит или другой блок распределения электроэнергии может не быть сконфигурирован для корректировки размера или количества схем и соответствующих размыкателей цепи.
Раскрытие изобретения
В одном или более вариантах осуществления изобретением предлагается модульная система распределения электроэнергии с возможностью масштабирования, которая предоставляет ответвляющие модули, которые могут быть безопасно установлены и удалены без отключения других электрических схем, присоединенных к блоку распределения электроэнергии. В результате в некоторых вариантах осуществления изобретением предлагается устройство для распределения электроэнергии с возможностью масштабирования, которое обеспечивает гибкость для удовлетворения изменяющихся электрических потребностей предприятия, такого как дата-центр. Например, в некоторых вариантах осуществления пользователь может использовать установленный в стойку блок распределения электроэнергии для возможности выбора места присоединения новой добавленной нагрузки после ее установки и без отключения электроэнергии, подаваемой на ранее установленные нагрузки. Кроме того, пользователь может выборочно присоединять однофазные или трехфазные нагрузки для обеспечения сбалансированного потребления электроэнергии из многофазного источника электроэнергии. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления описанное выше может быть реализовано с помощью выбираемого пользователем присоединения отдельных розеток к системе распределения электроэнергии. В еще одном варианте осуществления выбираемое пользователем присоединение выполняется без обесточивания какой-либо части электрической системы, к которой присоединяется отдельная розетка.
В одном аспекте изобретением предлагается система для распределения электроэнергии. Согласно некоторым вариантам осуществления, система включает выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии, включающий корпус, имеющий первый конец и второй конец, причем корпус также включает наружную стенку, определяющую полость внутри корпуса, и крепежные элементы, сконфигурированные для того, чтобы обеспечивать возможность монтажа корпуса внутри стойки для электрического оборудования. Согласно этим вариантам осуществления, наружная стенка корпуса имеет отверстие, проходящее линейно между первым концом и вторым концом корпуса, и множество электрических проводников, расположенных внутри полости и ориентированных линейно между первым концом и вторым концом. Согласно другим вариантам осуществления, система включает ответвляющий модуль, включающий множество контактов, отходящих от него, причем каждый из множества контактов сконфигурирован для его введения внутрь отверстия с последующим сопряжением с одним из множества электрических проводников внутри полости.
Согласно другому аспекту, изобретением предлагается ответвляющий модуль, включающий тело; стержень, присоединенный к телу, при этом стержень включает по меньшей мере первую область, имеющую первый диаметр, и вторую область, имеющую второй диаметр, который отличен от первого диаметра; и множество контактов, включенных в стержень и отходящих от него, причем контакты включают контакт фазового проводника, контакт нейтрального проводника и контакт заземляющего проводника. Согласно некоторым вариантам осуществления контакт фазового проводника расположен в первой области, а один из контакта нейтрального проводника и контакта заземляющего проводника расположен во второй области.
Согласно еще одному аспекту, изобретением предлагается способ подачи электроэнергии на сервер, включающий следующие действия: монтаж выполненного с возможностью монтажа в стойку блока распределения электроэнергии в шкаф для электрического оборудования, причем выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии сконфигурирован для приема множества электрических модулей во множество нефиксированных мест по длине блока распределения электроэнергии; присоединение электрического модуля, включающего электрический шнур, в месте, выбранном пользователем из множества нефиксированных мест; и присоединение электрического шнура к серверу.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи могут быть выполнены без соблюдения масштаба. На чертежах одинаковые или приблизительно одинаковые компоненты, которые изображены на различных фигурах, обозначены одинаковыми позициями. В целях ясности не каждый компонент может быть обозначен на каждом чертеже.
Фигура 1 иллюстрирует схему электрической системы, в которой используется оборудование для распределения электроэнергии с возможностью масштабирования, согласно одному варианту осуществления изобретения,
фигура 2 иллюстрирует изометрический вид вставного модуля согласно одному варианту осуществления изобретения,
фигура 3 иллюстрирует вид сверху вставного модуля согласно одному варианту осуществления изобретения,
фигура 4 иллюстрирует изометрический вид вставного модуля из фигуры 3 согласно одному варианту осуществления изобретения,
фигура 5 иллюстрирует вставной модуль, установленный в комплект электрических шин, согласно одному варианту осуществления изобретения,
фигура 6 иллюстрирует вставной модуль согласно еще одному варианту осуществления изобретения,
фигура 7 иллюстрирует схему комплекта электрических шин и вставные модули согласно варианту осуществления изобретения,
фигура 8 иллюстрирует вставной модуль согласно еще одному варианту осуществления изобретения,
фигура 9 иллюстрирует вставной модуль согласно еще одному варианту осуществления изобретения,
фигура 10 иллюстрирует вставной модуль согласно еще одному варианту осуществления изобретения,
фигура 11 иллюстрирует блок распределения электроэнергии согласно одному варианту осуществления,
фигура 12 иллюстрирует ответвляющий модуль согласно одному варианту осуществления,
фигура 13 иллюстрирует вид сверху ответвляющего модуля согласно варианту осуществления из фигуры 12,
фигура 14 иллюстрирует ответвляющий модуль, присоединенный к блоку распределения электроэнергии, согласно одному варианту осуществления, и
фигура 15 иллюстрирует увеличенный вид соединения ответвляющего модуля и блока распределения электроэнергии согласно варианту осуществления, изображенному на фигуре 14.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение на ограничено в его осуществлении подробностями конструкции и расположения компонентов, изложенными в нижеследующем описании или изображенными на чертежах. Изобретение имеет и другие варианты осуществления и может быть воплощено на практике различными способами. Кроме того, формулировки и терминология, используемые в настоящем документе, имеют целью описание и не должны истолковываться как ограничивающие. Использование выражений «включающий», «содержащий», «имеющий», «заключающий в себе», «состоящий из» и их варианты в настоящем документе означают наличие элементов, перечисленных далее, и их эквивалентов, а также дополнительных элементов.
Каждый из следующих документов (авторами которого являются авторы настоящего документа): заявка на патент США №11/766,504, поданная 21 июня 2007 и названная «УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ МАСШТАБИРОВАНИЯ», и заявка на патент США №11/455,227, поданная 16 июня 2006 и названная «УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ МАСШТАБИРОВАНИЯ» - описывает варианты осуществления модульных систем распределения электроэнергии с возможностью масштабирования, которые обеспечивают гибкость для удовлетворения изменяющихся электрических потребностей оборудования, такого как дата-центр, и упоминание каждого из этих документов означает его полное включение в настоящий документ. Описание, включенное в настоящий документ, предлагает другие варианты осуществления устройств и способов для распределения электроэнергии с возможностью масштабирования, например, варианты осуществления, которые позволяют пользователю безопасно адаптировать конфигурацию системы распределения электроэнергии, с тем чтобы обеспечивать приспосабливание к изменяющимся электрическим нагрузкам, и чтобы делать это без обесточивания системы распределения электроэнергии.
Фигура 1 иллюстрирует систему 10 распределения электроэнергии согласно одному варианту осуществления, включающую блок 11 распределения электроэнергии, который предоставляет множество выходных контуров 18 (например, параллельных контуров) для подачи электрической энергии на множество электрических нагрузок, например, нагрузок, имеющихся в дата-центре или других объектах. Система 10 распределения электроэнергии может включать входной размыкатель 13 цепи, трансформатор 14, источник 15 бесперебойного питания (ИБП), переключатель 16 обхода, комплект 12 электрических шин и осуществляющую мониторинг и управление схему 17. В различных вариантах осуществления блок 11 распределения электроэнергии включает комплект 12 электрических шин, в то время как остальные компоненты, перечисленные в предыдущем предложении, могут либо быть включены в блок 11 распределения электроэнергии, либо быть физически расположены в другом месте в системе 10 распределения электроэнергии.
Согласно одному варианту осуществления, блок 11 распределения электроэнергии включает комплект 12 электрических шин и, как изображено на фигуре 1, каждый из следующих компонентов: входной размыкатель 13 цепи, трансформатор 14, ИБП 15, переключатель 16 обхода и осуществляющая мониторинг и управление схема 17. В другом варианте осуществления каждый из следующих компонентов: входной размыкатель 13 цепи, трансформатор 14, ИБП 15, переключатель 16 обхода и по меньшей мере часть осуществляющей мониторинг и управление схемы 17 - расположен вне блока 11 распределения электроэнергии. В других вариантах осуществления различные сочетания входного размыкателя 13 цепи, трансформатора 14, ИБП 15, переключателя 16 обхода и осуществляющей мониторинг и управление схемы 17 расположены вместе с комплектом 12 электрических шин в блоке 11 распределения электроэнергии. Таким образом, в одном варианте осуществления комплект 12 электрических шин, входной размыкатель 13 цепи, трансформатор 14, переключатель 16 обхода и по меньшей мере часть осуществляющей мониторинг и управление схемы 17 расположены в блоке 11 распределения электроэнергии, в то время как ИБП расположен вне блока 11 распределения электроэнергии. В еще одном варианте осуществления система 10 распределения электроэнергии не включает ИБП. В результате в одном варианте осуществления блок 11 распределения электроэнергии включает комплект 12 электрических шин и каждый из следующих компонентов: входной размыкатель 13 цепи, трансформатор 14 и по меньшей мере часть осуществляющей мониторинг и управление схемы 17 - в то время как ИБП 15 и переключатель 16 обхода не использованы в блоке 11 распределения электроэнергии.
Согласно одному варианту осуществления, блок 11 распределения электроэнергии находится внутри аппаратной стойки, которая обеспечивает возможность «монтажа в стойку» комплекта 12 электрических шин и других устройств, содержащихся в нем. В версии данного варианта осуществления блок 11 распределения электроэнергии включен в ряд аппаратных стоек, которые могут быть соединены друг с другом, как хорошо известно специалистам, обладающим средним уровнем знаний в данной области. В результате в некоторых вариантах осуществления блок 11 распределения электроэнергии включает комплект 12 электрических шин, в то время как одна или более другая аппаратная стойка включает другие компоненты из следующих: входной размыкатель 13 цепи, трансформатор 14, ИБП 15, переключатель 16 обхода и осуществляющая мониторинг и управление схема 17. В версиях этих вариантов осуществления аппаратные стойки, включающие устройства, идентифицированные здесь, соединены вместе для формирования ряда аппаратных стоек, используемых в системе 10 распределения электроэнергии, например, как описано в патенте США №6,967,283 (авторами которого являются авторы настоящего документа), названном «Регулируемая, масштабируемая стоечная электрическая система и соответствующий способ», выданном 22 ноября 2005, автором которого являются Нейл Расмуссен и др., и упоминание которого означает его включение в настоящий документ. Описанные выше конфигурации описывают лишь некоторые из возможных конфигураций и не должны истолковываться как ограничивающие.
Согласно одному варианту осуществления, комплект 12 электрических шин адаптирован для приема по меньшей мере одного вставного модуля, который может включать переключающее устройство и защиту от сверхтока (например, устройство, обеспечивающее электрическую изоляцию и защиту от сверхтока), например, размыкатель цепи, плавкий размыкатель или отдельный выключатель и один или более плавкий предохранитель. В одном варианте осуществления вставной модуль устанавливается в комплект 12 электрических шин для соединения комплекта электрических шин с выходными схемами. Как описано более подробно ниже, в различных вариантах осуществления вставной модуль может включать предварительно присоединенный электрический кабель для обеспечения безопасного присоединения новых выходных схем с блоком 11 распределения электроэнергии и комплектом электрических шин, содержащих ток. Кроме того, в различных вариантах осуществления комплект 12 электрических шин обеспечивает область, свободную от неизолированных проводников, в которой вставной модуль устанавливается.
В одном варианте осуществления комплект 12 электрических шин включает множество позиций А-Н, каждая из которых адаптирована для приема вставного модуля. В версии этого варианта осуществления комплект электрических шин рассчитан для максимального непрерывного тока в 400 А, в то время как каждая позиция А-Н рассчитана на максимальный непрерывный ток в 100 А. В одном варианте осуществления каждый из вставных модулей тоже рассчитан на 100 А, хотя размыкатели цепи для разных допустимых нагрузок по току могут быть включены во вставные модули, например, для нагрузки по току от менее чем 1 А до максимальной нагрузки по току в 100 А (включительно). Такой подход может в различных вариантах осуществления обеспечивать масштабируемую систему, которая может использовать два элемента (т.е. комплект электрических шин и вставные модули) таким образом, чтобы удовлетворять разнообразным текущим и будущим электрическим потребностям оборудования. Это обеспечивает в результате эффективность с точки зрения производства, поставки, работы и технического обслуживания оборудования. Например, производителю не нужно изготавливать оборудование, не полностью отвечающее требованиям заказчика, а разработчику не нужно пытаться выбирать из множества оборудования, не полностью отвечающего требованию заказчика. Соответственно, оборудование может иметь более низкую стоимость и большую пригодность.
Как изображено на фигуре 1, источник входной электроэнергии присоединен к принимающей стороне входного размыкателя 13 цепи, нагрузочная сторона входного размыкателя 13 цепи присоединена к принимающей стороне (т.е. входу) трансформатора 14, нагрузочная сторона (т.е. выход) трансформатора 14 присоединена к входу переключателя 16 обхода, а выход переключателя 16 обхода присоединен к комплекту 12 электрических шин. В одном варианте осуществления как вход, так и выход ИБП 15 присоединен к переключателю 16 обхода. Как хорошо известно специалистам, обладающим средним уровнем знаний в данной области, переключатель 16 обхода работает для выборочного присоединения выхода переключателя 16 обхода либо к трансформатору 14, либо к ИБП 15. Согласно одному варианту осуществления, комплект 12 электрических шин принимает электроэнергию от переключателя 16 обхода и подает электроэнергию в один или более выходной контур 18. В одном варианте осуществления переключатель обхода адаптирован для выборочного присоединения выхода трансформатора 14 и выхода ИБП 15 к комплекту 12 электрических шин.
Осуществляющая мониторинг и управление схема 17 может осуществлять только функции мониторинга, только функции управления или сочетание мониторинга и управления. В различных вариантах осуществления мониторинг включает одну или несколько из следующих функций и/или следующих функций и дополнительных функций: измерение тока; мониторинг потребляемой мощности (например, энергопотребления); определение того, включен или выключен контур; мониторинг состояния переключателя обхода; монторинг состояния ИБП и т.п.Любое из вышеназванного может сопровождаться обработкой сигнала, используемой в целях мониторинга и/или управления. Например, сигналы тока и напряжения могут обрабатываться для определения энергопотребления. Соответственно, осуществляющая мониторинг и управление схема 17 может включать один или более процессор, например, микропроцессор.
Кроме того, осуществляющая мониторинг и управление схема 17 может включать коммуникации с любым из различных компонентов, включенных в блок 11 распределения электроэнергии. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления блок распределения электроэнергии включает схемы (не показаны), которые соединяют осуществляющую мониторинг и управление схему 17 с одним или более из следующих компонентов: комплект 12 электрических шин, входной размыкатель 13 цепи, трансформатор 14, ИБП 15 и переключатель 16 обхода. Кроме того, в различных вариантах осуществления осуществляющая мониторинг и управление схема 17 может быть включена в локальную сеть или крупномасштабную сеть (например, Интернет) либо находиться с ними в коммуникации.
В других вариантах осуществления функции управления включают одну или несколько из следующих функций и/или следующих функций и/или дополнительных функций: управление работой ИБП; управление работой переключателя обхода; управление работой одного или более размыкателя цепи; управление другими операциями переключения и т.п.Соответственно, осуществляющая мониторинг и управление схема 17 может включать пользовательский интерфейс, такой как дисплей и/или переключатели, счетчики, сигнальные лампы и т.п.
Рассмотрим фигуру 2, на которой показан изометрический вид вставного модуля 20 согласно одному варианту осуществления изобретения. В целом вставной модуль 20 используется для подачи электроэнергии от блока 11 распределения электроэнергии на электрическую нагрузку. Кроме того, согласно различным вариантам осуществления изобретения, вставной модуль 20 включает переключающее устройство, такое, что принимающая сторона вставного модуля соединена с источником электроэнергии, а нагрузочная сторона вставного модуля 20 может быть непосредственно соединена с электрической нагрузкой или соединена с другой схемой, которая соединена с электрической нагрузкой. Таким образом, в одном варианте осуществления вставной модуль 20 включает размыкатель цепи, который может обеспечивать электрическую изоляцию и защиту от сверхтока (например, миниатюрный размыкатель цепи в литом корпусе, который обнаруживает перегрузки и/или короткие замыкания). В других вариантах осуществления вставной модуль включает сочетание изолирующего переключателя и плавкого предохранителя, такого как плавкий размыкатель, или сочетание переключателя и плавких предохранителей, которые независимы друг от друга. Согласно одному варианту осуществления, вставной модуль имеет размер и адаптирован для установки в комплект электрических шин, например, комплект 42 электрических шин, изображенный на фигуре 5. В различных вариантах осуществления вставной модуль 20 включает электрический кабель 21, который может включать конец, который предварительно присоединен к вставному модулю 20.
В настоящем документе выражение «предварительно присоединен» означает тот факт, что первый конец электрического кабеля 21 присоединен к вставному модулю 20 раньше, чем вставной модуль прибывает на рабочее место. Согласно одному варианту осуществления, предварительное присоединение осуществляется во время изготовления вставного модуля 20.
В некоторых вариантах осуществления длина электрического кабеля 21 тоже задается во время производства. Иными словами, в одном варианте осуществления множество общеиспользуемых фиксированных длин электрического кабеля 21 может быть доступно. В версии этого варианта осуществления множество общеиспользуемых фиксированных длин задается на основании расстояния между первым шкафом и/или первой аппаратной стойкой и вторым шкафом и/или второй аппаратной стойкой. Таким образом, соединение между вставным модулем 20 и непосредственно соседней аппаратной стойкой может требовать меньшей длины кабеля по сравнению с длиной кабеля, требуемой для соединения между вставным модулем 20 и более удаленной аппаратной стойкой. Поскольку аппаратные стойки зачастую поставляются в стандартных размерах, длины электрических кабелей 21 могут быть определены заранее. Кроме того, второй конец электрического кабеля 21 может включать соединительное приспособление для обеспечения соединения электрического кабеля 21 с электрической нагрузкой.
Как изображено на фигуре 2, вставной модуль 20 включает корпус 22, имеющий верхнюю панель 23, переднюю панель 24 и первую боковую панель 26. В различных вариантах осуществления вставной модуль 20 может также включать нижнюю панель, заднюю панель и вторую боковую панель (расположенную напротив первой), которые не изображены на фигуре 2. Корпус 22 может быть изготовлен с использованием любого жесткого материала (проводящего материала или изолирующего материала), подходящего для использования с электрическим оборудованием, например, корпус может быть изготовлен из стали. В некоторых вариантах осуществления части корпуса являются проводящими, в то время как другие части корпуса являются изолирующими. Согласно одному варианту осуществления, первый выступ 28 проходит от первой боковой панели 26 в по существу перпендикулярном направлении, в то время как второй выступ 30 может проходить от второй боковой панели.
В различных вариантах осуществления вставной модуль 20 может включать дополнительные элементы и различные сочетания элементов. Например, согласно одному варианту осуществления, вставной модуль 20 включает ручку 32, которая прикреплена к корпусу 22 (например, на передней панели 24), и которая может использоваться пользователем для установки и удаления вставного модуля 20. В некоторых вариантах осуществления вставной модуль 20 включает защелку 33, которая закрепляет вставной модуль 20 в полностью установленной позиции. В изображенном варианте осуществления защелка 33 прикреплена к концу первого выступа 28. Альтернативно, одна защелка 33 может быть прикреплена к концу второго выступа 30. В еще одном варианте осуществления отдельная защелка 33 может быть прикреплена к каждому из первого выступа 28 и второго выступа 30.
Кроме того, один или более из корпуса 22 и/или выступов 28, 30 может включать препятствующий элемент для обеспечения противодействия, используемый для предотвращения установки вставного модуля 20 на основании одного или более условия, например, когда номинальное рабочее напряжение вставного модуля 20 ниже, чем номинальное рабочее напряжение оборудования (например, комплекта электрических шин), в которое вставной модуль устанавливается, или когда вставной модуль устанавливается верхней стороной вниз и т.д.
Вставной модуль 20 может также включать направляющий элемент 36, который может помогать в надлежащем выравнивании вставного модуля 20 при его установке. Например, направляющий элемент 36 может сопрягаться с соответствующей частью шкафа/стойки или комплекта электрических шин, куда вставной модуль устанавливается. Направляющий элемент 36 может быть выполнен за одно целое с корпусом или представлять собой отдельный компонент. Кроме того, может быть использовано множество направляющих элементов 36. В одном варианте осуществления направляющий элемент 36 представляет собой планку, расположенную на боковой панели 26 корпуса 22. В этом варианте осуществления направляющий элемент 36 может сопрягаться с соответствующей канавкой, например, в комплекте электрических шин. В другом варианте осуществления отдельный направляющий элемент 36 включен в каждую из боковых панелей. Специалисты, обладающие средним уровнем знаний в данной области, должны понимать, что направляющий элемент или направляющие элементы 36 может или могут включать структуры, отличные от планки, например, столбик или выступ (такой, как цилиндрический выступ). Кроме того, направляющий элемент может быть расположен где угодно на вставном модуле 20, если при этом он помогает надлежащему выравниванию вставного модуля. Также необходимо понимать, что направляющий элемент 36 не обязательно отходит от вставного модуля, а вместо этого может представлять собой канавку, канал, трубку, вогнутость или другое углубление, которое сопрягается с соответствующей структурой, отходящей от комплекта электрических шин, шкафа и/или стойки, куда устанавливается вставной модуль 20.
Защелка 33 может включать разнообразие разных структур, которые позволяют вставному модулю 20 быть удерживаемым в полностью установленной позиции, например, в такой, что вставной модуль 20 полностью соединен с комплектом 42 электрических шин. Например, защелка 33 может иметь такой диапазон перемещения, что защелка 33 отклоняется от исходного положения во время установки вставного модуля 20, а затем захватывает часть комплекта электрических шин и/или стойки (или захватывается ею), куда она устанавливается. Как должно быть понятно специалистам, обладающим средним уровнем знаний в данной области, защелка 33 может быть изготовлена из гибкого материала и/или жесткого материала, сконфигурированного для упругого изгибания, когда к защелке 33 прикладывается давление.
Как было сказано выше, вставной модуль 20 может включать размыкатель 34 цепи, такой, что вставной модуль 20 может обеспечивать защиту от сверхтока для электрической нагрузки, к которой он присоединен, например, он может обеспечивать защиту от перегрузки и короткого замыкания. В одном варианте осуществления размыкатель 34 цепи расположен таким образом, что по меньшей мере часть размыкателя цепи является доступной, когда корпус 22 полностью собран. Например, передняя панель 24 может включать отверстие, сквозь которое поверхность размыкателя 34 цепи является доступной и/или проходит. Такая конфигурация может позволять определить состояние размыкателя цепи (т.е. открыт, закрыт, отключен и т.д.), а также может позволять обслуживающему персоналу оперировать размыкателем 34 цепи.
В одном варианте осуществления размыкатель 34 цепи представляет собой миниатюрный размыкатель цепи серии Pro-M, произведенный компанией ABB. Примерами шифра размыкателей цепи по классификации IEC являются следующие: S201-K16; S201-K32; S203-K16 и S203-K32. Примерами шифра размыкателей цепи по классификации стандартов США являются следующие: S201U-K20; S203U-K32 и S203U-K50. В других вариантах осуществления размыкатель 34 цепи представляет собой размыкатель цепи серии L, произведенный компанией Altech. Примерами являются (номер по Каталогу) 1CU02L, рассчитанный на 0,2 А, однополюсный, и (номер по Каталогу) 3CU63L, рассчитанный на 63 А, трехполюсный. Специалистам, обладающим средним уровнем знаний в данной области, должно быть понятно, что могут быть использованы и другие виды, модели и конфигурации (например, четырехполюсные, шестиполюсные и т.д.). Кроме того, вставной модуль 20 может включать размыкатель цепи, который соответствует любому действующему стандарту от любой из множества разрабатывающих стандарты организаций.
Как изображено, электрический кабель 21 предварительно присоединен внутри корпуса 22, однако в альтернативных вариантах осуществления электрический кабель 21 предварительно присоединен вне корпуса 22. Кроме того, в тех случаях, когда электрический кабель 21 предварительно присоединен к вставному модулю 20, предварительное присоединение обеспечивает соединение между одним или более из проводников, включенных в электрический кабель 21, и размыкателем 34 цепи. Согласно одному варианту осуществления, предварительное присоединение обеспечивает в результате, что электрический кабель 21 непосредственно соединен с одним или более разъемом/зажимом, интегрированным в размыкатель 34 цепи. Однако такое непосредственное соединение не является обязательным, и могут быть использованы различные другие конфигурации. Например, электрический кабель 21 может быть присоединен к другому терминалу/зажиму, расположенному во вставном модуле 20. В этом варианте осуществления соединительный провод или короткий кусок кабеля, провода и т.д. может соединять этот другой разъем/зажим (и, как результат, электрический кабель) с размыкателем 34 цепи.
Вставной модуль 20 может также включать различные контрольные элементы для обеспечения индикации состояния и/или обеспечения возможности управления, например, для размыкателя 34 цепи. Согласно одному варианту осуществления, вставной модуль 20 включает одну или более лампу индикации состояния, которая может быть расположена в передней панели 24 и использована для индикации состояния размыкателя цепи. В еще одном варианте осуществления вставной модуль 20 может включать реле, которое может быть использовано для размыкания размыкателя цепи для отделения нагрузки, питаемой вставным модулем 20, в качестве части схемы аварийного отключения нагрузки. Кроме того, размыкатель цепи или другие изолирующие средства могут быть электрически управляемыми так, что они могут электрически размыкаться, замыкаться и возвращаться в исходное положение. Вставной модуль 20 может также включать вспомогательный переключатель или одно или более измеряющее напряжение устройство для определения позиции полюсов размыкателя цепи, состояния контактов переключателя или состояния плавких предохранителей.
Кроме того, вставной модуль 20 может также включать одно или более измеряющее температуру устройство для предоставления данных, относящихся, например, к температуре контактов, которые соединяют вставной модуль 20 с комплектом 12 электрических шин, к температуре размыкателя цепи и/или температуре разъемов/зажимов размыкателя цепи. В некоторых вариантах осуществления описанный выше подход может использоваться для уменьшения или устранения необходимости в выполнении инфракрасного сканирования для выявления превышения допустимой температуры. В одном варианте осуществления описанный выше подход предоставляет данные, которые используются для дополнения инфракрасного сканирования, например, для выявления областей потенциальной опасности.
Фигура 3 иллюстрирует вид сверху вставного модуля 20 из фигуры 2 со снятым верхом (т.е. верхней панелью). Вторая боковая панель 27 и задняя панель 40, включенные как часть корпуса 22, изображены на фигуре 3. Кроме корпуса 22, электрического кабеля 21 и размыкателя 34 цепи, например, размыкателя цепи в литом корпусе, вставной модуль 20 включает принимающие проводники 52, нейтральный проводник 54, заземляющий проводник 56 и множество контактов 58. Согласно одному варианту осуществления, электрический кабель 21 включает каждый из принимающих проводников 52, нейтрального проводника 54 и заземляющего проводника 56. В одном варианте осуществления дополнительные принимающие проводники 59 соединяют размыкатель 34 цепи с контактами 58. Кроме того, в одном варианте осуществления каждый принимающий проводник 59 приварен ультразвуковой сваркой к соответствующему контакту множества контактов 58. Как должно быть понятно специалистам, обладающим средним уровнем знаний в данной области, могут быть использованы и другие конфигурации электрического кабеля, например, электрический кабель 21 может не включать нейтраль, когда вставной модуль 20 присоединяется к 3-проводной нагрузке. Как изображено на фигуре 3, в некоторых вариантах осуществления электрический кабель 21 может иметь принимающие проводники 52, предварительно присоединенные к размыкателю цепи, в то время как нейтральный проводник 54 и заземляющий проводник 56 присоединены в другом месте во вставном модуле 20.
Согласно одному варианту осуществления, вставной модуль 20 включает снимающее механическое напряжение приспособление 57 для электрического кабеля 21. Иными словами, вставной модуль 20 включает приспособление для ослабления любых усилий, которые могут стремиться вытянуть предварительно присоединенный электрический кабель 21 из вставного модуля 20. Согласно одному варианту осуществления, снимающее механическое напряжение приспособление 57 включает внутреннее кольцо, наружное кольцо, другие изделия или сочетание любого из вышеназванного. В одном варианте осуществления снимающее механическое напряжение приспособление 57 представляет собой снимающее механическое напряжение приспособление такого типа, который также подходит для использования с концевыми соединительными приспособлениями кабеля с поворотным фиксирующим элементом. В версии этого варианта осуществления снимающее механическое напряжение приспособление 57 представляет собой снимающее натяжение приспособление, поставляемое компанией Hubbell Incorporated, например, модели, которая одобрена лабораторией автора настоящего изобретения. Согласно одному варианту осуществления, снимающее механическое напряжение приспособление 57 получено литьем поверх электрического кабеля 21, причем электрический кабель 21 включает три однофазных электрических провода.
Кроме того, в одном варианте осуществления множество контактов 58 расположено снаружи корпуса вблизи задней панели 40. В одном варианте осуществления каждый из электрических контактов включает пару контактных «пальцев», имеющих размер и адаптированных для сопряжения с электрической шиной с достаточным механическим напряжением для создания стабильного электрического соединения, когда вставной модуль 20 введен в комплект 42 электрических шин, например, контакты обеспечивают достаточное давление для защиты соединения с электрической шиной от перегрева, когда ток несется вставным модулем. Как должно быть понятно, другие конфигурации множества контактов 58 могут использоваться при условии, что контакты 58 адаптированы для отделяемого сопряжения с соответствующими стационарными контактами и/или контактными поверхностями. Стационарные проводники, стационарные контакты и стационарные контактные поверхности имеют фиксированные позиции, которые не могут быть перемещены, когда блок распределения электроэнергии находится в работе, т.е. когда блок распределения электроэнергии содержит ток. В изображенных примерах электрическая шина может представлять собой стационарный проводник, который обеспечивает стационарную контактную поверхность. В версии этого варианта осуществления нейтральный проводник 54 и заземляющий проводник 56 предварительно присоединены к соответствующим контактам 58, соответственно. Согласно одному варианту осуществления, контакты 58 изготовлены из меди с покрытием из никеля толщиной 2-3 мкм и наружным оловянным покрытием. В еще одном варианте осуществления контактному давлению содействует пружинный зажим, например, пружинный зажим, изготовленный из углеродистой стали или нержавеющей стали.
В одном варианте осуществления вставной модуль 20 также включает множество измеряющих ток устройств 62, например, трансформаторов тока. Согласно одному варианту осуществления, вставной модуль 20 включает отельные измеряющие ток устройства 62 для каждого принимающего проводника. Таким образом, согласно одному варианту осуществления, вставной модуль 20 используется с трехфазной схемой и включает три трансформатора тока. Разумеется, могут быть использованы и другие конфигурации, например, вставной модуль может также включать четвертый трансформатор тока для измерения нейтрального тока. Широкое разнообразие измеряющих ток устройств может быть использовано при условии, что они имеют подходящий номинальный ток и подходящие физические размеры, которые позволяют устанавливать их внутрь корпуса 22 вставного модуля 20. Примерами измеряющих ток устройств являются: изделие №5304 компании Amecon Inc.; изделие №Т75001 компании Falco Electronics, LTD.; изделие №460-1001А компании Shilchar-payton Technologies, LTD.
Согласно одному варианту осуществления, вставной модуль 20 включает соединительное приспособление 64, имеющее размер и адаптированное для присоединения одной или более вторичной схемы к схеме, расположенной вне вставного модуля 20, когда вставной модуль установлен в комплект 42 электрических шин. Вторичные схемы могут включать любые осуществляющие мониторинг и/или управление схемы, включая схемы, которые используют выходные данные измеряющих ток устройств. Соответственно, соединительное приспособление 64 может быть использовано для соединения вторичных схем или их частей, включенных во вставной модуль 20, с вторичными схемами, включенными в осуществляющую мониторинг и управление схему 17.
В различных вариантах осуществления соединительное приспособление 64 включает по меньшей мере один контакт, который сконфигурирован для сопряжения с соответствующим контактом (не показан), включенным в комплект электрических шин. Как должно быть понятно специалистам, обладающим средним уровнем знаний в данной области, могут быть использованы различные модели и типы контактов при условии, что контакты и соединительное приспособление рассчитаны для номинального рабочего напряжения и номинального тока вторичной схемы или вторичных схем. Согласно одному варианту осуществления, соединительное приспособление 64 проходит изнутри корпуса 22 сквозь заднюю панель 40. В одном варианте осуществления соединительное приспособление 64 адаптировано для сопряжения с торцевым соединительным приспособлением, включенным в комплект 42 электрических шин. Примерами соединительных приспособлений являются следующие: изделие №5-55308843-0 компании Tyco Electronics Corp.; изделие №2551-20D компании Ito-Chien Enterprise Co. Ltd.
Согласно одному варианту осуществления, изображена часть 65 размыкателя 34 цепи, доступная снаружи (т.е. доступная снаружи корпуса 22). Кроме того, фигура 3 иллюстрирует использование направляющего элемента 36 (т.е. первого направляющего элемента) и второго направляющего элемента 37.
Рассмотрим фигуру 4, изображающую изометрический вид вставного модуля из фигуры 3. Как изображено, каждое из трех измеряющих ток устройств 62 явно показано. Согласно одному варианту осуществления, измеряющие ток устройства 62 включены в печатную плату 66, расположенную внутри корпуса 22. Кроме того, изображена часть соединительного приспособления 64, расположенная внутри корпуса 22. Согласно одному варианту осуществления, соединительное приспособление 64 тоже присоединено к печатной плате 66 внутри корпуса. В версии этого варианта осуществления по меньшей мере некоторые из контактов внутри соединительного приспособления 64 соединены со схемой, расположенной на печатной плате 66.
В некоторых вариантах осуществления вторичная схема, расположенная во вставном модуле 20, не включает процессор или каких-либо функций управления, например, вторичная схема может просто выдавать выходные данные измеряющих устройств в соединительное приспособление 64. Выходные данные могут затем передаваться в осуществляющую мониторинг и управление схему 17 через соединительное приспособление 64, когда вставной модуль установлен в комплект 42 электрических шин. В альтернативных вариантах осуществления вторичная схема включает процессор 68 (например, микропроцессор), например, расположенный на печатной плате 66. В версиях этих вариантов осуществления процессор 68 может использоваться для выполнения функций мониторинга или управления либо и тех, и других. Кроме того, процессор 68 может быть включен в осуществляющую мониторинг и управление схему 17, когда вставной модуль установлен в блок 11 распределения электроэнергии.
В одном варианте осуществления вставной модуль 20 включает память 69 (RAM, ROM и т.д.), которая хранит информацию, например, информацию, относящуюся к вставному модулю 20. Информация может включать допустимую нагрузку по току вставного модуля 20, количество полюсов, дату изготовления, предприятие-изготовитель, коды подлинности, размер проводников, включенных в электрический кабель 21, модель электрического кабеля 21, длину электрического кабеля 21 и другую информацию. Согласно одному варианту осуществления, названная выше информация вносится во вставной модуль 20 во время его изготовления. Кроме того, когда вставной модуль 20 осуществляет коммуникацию с коммуникационной сетью (например, через соединительное приспособление 64), эта информация может использоваться для автоматического сбора и предоставления информации, относящейся к вставному модулю 20, системе мониторинга распределения электроэнергии. В одном варианте осуществления память 69 включена в чип, например, чип EPROM.
Как было сказано выше, вставной модуль может быть установлен в комплект электрических шин, например, комплект 12 электрических шин, расположенный в блоке 11 распределения электроэнергии. Рассмотрим фигуру 5, на которой показана система 40, в которой вставной модуль 20 установлен в комплект 42 электрических шин в первой позиции, т.е. позиции D. Согласно изображенному варианту осуществления, комплект электрических шин включает множество позиций, в которые могут устанавливаться отдельные вставные модули. В целях простоты лишь 5 доступных позиций уникально идентифицированы обозначениями А, В, С, D и Е, причем позиция Е расположена непосредственно ниже позиции, в которой установлен вставной модуль 20, позиция С расположена выше и является непосредственно смежной по отношению к позиции D, а каждая из позиций А и В расположена еще выше над позицией D.
В одном варианте осуществления комплект 42 электрических шин включает множество электрических шин 43, а вставной модуль 20 устанавливается путем его вталкивания внутрь комплекта 42 электрических шин для сопряжения электрических контактов 58, расположенных на задней части вставного модуля 20, с электрическими шинами 43. В одном варианте осуществления комплект электрических шин включает первую боковую панель 44 и вторую боковую панель 45. Каждая из боковых панелей 44, 45 может представлять собой одно изделие или, альтернативно, включать множество боковых панелей. Например, боковые панели 44, 45 могут включать отдельные боковые панели для каждой из множества позиций, например, позиций А-Е. Боковые панели 44, 45 могут быть изготовлены с использованием жесткого материала (проводящего материала или изолирующего материала), подходящего для использования с электрическим оборудованием, например, боковые панели 44, 45 могут быть изготовлены из стали. В другом варианте осуществления боковые панели 44, 45 изготовлены из изолирующего материала. Одна из боковых панелей 44, 45 или они обе может или могут включать направляющий элемент 46, который используется для надлежащего позиционирования и направления вставного модуля 20 при его установке.
Комплект 42 электрических шин может также включать заднюю панель 48, которая обеспечивает электроизолирующий барьер между областью, где расположен (расположены) вставной модуль (вставные модули) и местом расположения электрических шин 43. В одном варианте осуществления задняя панель 48 выполнена из пластика. Согласно одному варианту осуществления, задняя панель 48 включает множество отверстий 50, которые имеют размер и адаптированы для возможности выполнения электрического соединения с вставным модулем 20, но являются достаточно малыми для того, чтобы предотвращать случайный контакт пользователя и/или ручного инструмента с электрической шиной.
В некоторых вариантах осуществления задняя панель 48 включает соединительное приспособление 68, которое может использоваться для соединения осуществляющей мониторинг и управление схемы 17 или ее части с вторичной схемой, включенной во вставной модуль 20.
Вставной модуль 20 в различных вариантах осуществления может включать однополюсные размыкатели цепи или многополюсные размыкатели цепи. В некоторых вариантах осуществления размыкатель цепи представляет собой трехполюсный размыкатель цепи, в то время как в других вариантах осуществления размыкатель цепи представляет собой шестиполюсный размыкатель цепи.
Электрический кабель 21 может тоже иметь различные варианты осуществления в зависимости от нагрузки, питаемой вставным модулем 20. Например, вставной модуль 20 может питать однофазную нагрузку, несколько однофазных нагрузок или трехфазную нагрузку. Кроме того, второй конец электрического кабеля 21 (т.е. конец, который не является предварительно присоединенным) может включать соединительное приспособление.
Фигура 6 иллюстрирует вариант осуществления, в котором вставной модуль
20 включает электрический кабель 21, который разделяется на множество параллельных кабелей 21А, 21В и 21С. В одном варианте осуществления вставной модуль 20 представляет собой трехфазный модуль, и электрический кабель 21 включает проводники для всех трех фаз. Каждая из трех фаз может разделяться на параллельные кабели 21А, 21В и 21С, так что каждая фаза поступает во все параллельные кабели. В другом варианте осуществления, однако, три однополюсных размыкателя цепи (например, три размыкателя 34 цепи) включены во вставной модуль, и электрический кабель 21 разделяется на три параллельных кабеля, где первый параллельный кабель 21А включает одну фазу, подаваемую через однополюсный размыкатель цепи, второй параллельный кабель 21В включает еще одну фазу, подаваемую через еще один однофазный размыкатель цепи, и третий параллельный кабель 21С включает оставшуюся одну фазу, подаваемую через третий однополюсный размыкатель цепи. Описанный только что подход может экономить пространство путем обеспечения возможности питания трех отдельных параллельных схем через один вставной модуль.
В одном варианте осуществления каждый из трех параллельных кабелей
21А, 21В, 21С включает соединительное приспособление 78, которое может быть подключено к аппаратной стойке. В еще одной версии электрический кабель включает трехфазное соединительное приспособление. Любое из разнообразия соединительных приспособлений может быть использовано, в том числе соединительные приспособления NEMA L21-20, L5, L6, L14 и L15, соединительные приспособления типа CS50, соединительные приспособления «стержень-гнездо» IEC309 и т.д.
Описанная выше архитектура может использоваться для питания аппаратных стоек, которые являются соседними для блока распределения электроэнергии, в который установлен вставной модуль 20. В одном варианте осуществления электрический кабель 21 присоединяется к трехфазной аппаратной стойке (т.е. стойке, которая включает трехфазную нагрузку). В другом варианте осуществления первый параллельный кабель 21А присоединяется к первой аппаратной стойке, второй параллельный кабель 21В присоединяется ко второй аппаратной стойке, а третий параллельный кабель 21 с присоединяется к третьей аппаратной стойке, при этом каждая из первой, второй и третьей аппаратных стоек представляет собой однофазную аппаратную стойку (т.е. стойку, которая требует лишь однофазной электроэнергии).
Кроме того, электрический кабель 21 может поставляться в фиксированных длинах, которые задаются при заказе оборудования; например, когда размеры множества аппаратных стоек, с которыми вставной модуль 20 используется, известны, предварительно определенная длина может быть точно определена для электрического кабеля 21, который предназначен для соединения вставного модуля 20 с оборудованием в другой стойке.
Фигура 7 иллюстрирует вариант осуществления, который использует множество соседних аппаратных стоек, включающее первую стойку 74А, которая включает комплект 42 электрических шин и вставные модули 20. Также имеется одна или более дополнительная аппаратная стойка, а именно вторая стойка 74В, третья стойка 74С и четвертая стойка 74D. Согласно одному варианту осуществления, одна или более из стоек 74В, 74С и 74D включает электрическую нагрузку, которая питается электроэнергией через вставной модуль 20. В другом варианте осуществления первая аппаратная стойка 74А включает ИБП, который подает электроэнергию на комплект 42 электрических шин. В результате нагрузка, питаемая через каждый из вставных модулей 20, также питается электроэнергией от ИБП.
Согласно одному варианту осуществления, вставные модули 20 включают предварительно присоединенные электрические кабели 21, каждый из которых может включать соединительное приспособление 78. Например, каждая из аппаратных стоек 74В, 74С и 74D может включать однофазную нагрузку, которая соединяется с вставными модулями 20 посредством кабелей 21А, 21В и 21С, соответственно. Альтернативно или дополнительно к вышесказанному, один или более из кабелей 21А, 21В и 21С может подавать многофазную электроэнергию (например, трехфазную) на одну или более из аппаратных стоек 74В, 74С и 74D.
Каждое из соединительных приспособлений 78А, 78В и 78С может соединять электрический кабель 21 с электрическим кабелем 80А, 80В и 80С, относящимся к одной из аппаратных стоек 74В, 74С и 74D, соответственно. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления электрические кабели 80А, 80В и 80С завершают электрическое соединение между вставными модулями 20 и аппаратными стойками, которые принимают электроэнергию от вставных модулей 20. Кроме того, соединительные приспособления 78А, 78В и 78С могут соединяться с соответствующими соединительными приспособлениями (не изображены), присоединенными к концам электрических кабелей 80А, 80 В и 80С.
Фигура 7 иллюстрирует один пример архитектуры системы распределения электроэнергии, использующей комплект 42 электрических шин и вставные модули 20; однако различные варианты осуществления изобретения поддерживают другие конфигурации. Дополнительное оборудование, например батареи-ИБП, может быть включено в аппаратную стойку 74А. В некоторых вариантах осуществления электрические кабели 21 могут присоединяться к удаленным аппаратным стойкам. Кроме того, удаленные аппаратные стойки могут включать дополнительные комплекты электрических шин и вставные модули. Иными словами, в одном варианте осуществления вставной модуль в первом комплекте электрических шин может подавать электроэнергию на второй комплект электрических шин. В другом варианте осуществления комплект электрических шин и вставные модули могут быть расположены в некоторой аппаратной стойке, а вся электрическая нагрузка, которая питается электроэнергией посредством вставных модулей, расположена в одной или более удаленной аппаратной стойке. Также могут использоваться иные сочетания описанных выше конфигураций и сочетания описанных выше и других конфигураций.
В различных вариантах осуществления одна или более розетка может иметься на втором конце электрического кабеля. Розетка обеспечивает прямое присоединение использующего электроэнергию оборудования, такого как смонтированное в стойке оборудование (например, переключатели, роутеры, хабы, распределительные щиты, серверы и серверные аппаратные стойки/корпуса блейд-серверов), настольные персональные компьютеры, принтеры, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, двигатели и т.д. В варианте осуществления прямое присоединение выполняется путем физического сопряжения розетки с вилкой использующего электроэнергию оборудования. Как будет описано ниже, розетки могут соответствовать различным стандартам по размеру, форме, количеству выводов, напряжению, току и количеству фаз. Кроме того, розетки могут быть сконфигурированы в «охватывающей» конфигурации (как описывается в настоящем документе) или в «охватываемой» конфигурации при условии, что розетка сконфигурирована для присоединения соответствующего соединительного приспособления использующего электроэнергию оборудования.
Каждый из вариантов осуществления, описываемый со ссылкой на фигуры 8-15 ниже, может устанавливаться с использованием одного и того же способа. В этом способе вставной модуль 20 присоединяют к системе распределения электроэнергии, а электрический кабель 21 могут устанавливать путем проведения кабеля 21 через систему менеджмента подвесных кабелей. Кроме того, одна или более розетка может быть введена внутрь аппаратной стойки и прикреплена к ней или к оборудованию, которое она (аппаратная стойка) несет, путем использования соединительных приспособлений с отверстиями в форме замочной скважины, магнитов, крепежного приспособления VELCRO с крюками и петлями или с помощью других соединительных приспособлений. Одна или более розетка может включать фланец для обеспечения возможности этого прикрепления. Использование вставного модуля 20 таким способом может уменьшать пространство стойки, необходимое для системы распределения электроэнергии. Кроме того, наличие собранных на предприятии вставных модулей, соединенных с одной или более розеткой, может уменьшать необходимость в прокладывании внешней проводки и, следовательно, уменьшать время простоя и/или необходимую горячую обработку.
Например, фигура 8 иллюстрирует вариант осуществления, где вставной модуль 20 включает электрический кабель 21, который присоединен к выполненному с возможностью монтажа в стойку блоку 1500 распределения электроэнергии, например, «комплекту розеток», который включает крепежные приспособления/структуры, позволяющие комплекту розеток быть закрепленным в аппаратной стойке, и который может включать множество розеток. Как можно видеть на фигуре 8, вставной модуль 20 присоединен к электрическому кабелю 21, а электрический кабель 21 присоединен к выполненному с возможностью монтажа в стойку блоку 1500 распределения электроэнергии. Вставной модуль 20, электрический кабель 21 и выполненный с возможностью монтажа в стойку блок 1500 распределения электроэнергии могут поддерживать распределение однофазной или трехфазной электроэнергии. Выполненный с возможностью монтажа в стойку блок 1500 распределения электроэнергии может включать одну или более розетку.
В различных вариантах осуществления использующее электроэнергию оборудование, такое как выполненное с возможностью монтажа в стойку оборудование, может быть подключено непосредственно к выполненному с возможностью монтажа в стойку блоку 1500 распределения электроэнергии. В этом примере выполненный с возможностью монтажа в стойку блок 1500 распределения электроэнергии может включать любую розетку или любое сочетание розеток, в том числе IEC 320 С13, С19 и NEMA L6-20, наряду с другими моделями и типами соединительных приспособлений IEC и NEMA. Розетки могут иметь различные номинальные напряжения, такие как, например, 120В, 240В и/или 415В, и различные номинальные токи, такие как, например, 12А, 15А, 16А, 24А и/или 32А. Кроме того, розетки могут обеспечивать соединения, сконфигурированные для однофазной или многофазной (например, трехфазной) схемы. Варианты осуществления описанного выше подхода к распределению электроэнергии на смонтированное в стойку оборудование могут обеспечивать уменьшенное количество соединений, уменьшать пространство, необходимое для системы распределения электроэнергии и уменьшать необходимость в прокладывании внешней проводки. Кроме того, в результате установка может быть выполнена с меньшими затратами и более высоким уровнем безопасности.
В одном варианте осуществления выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии может включать средства индикации вблизи розетки (розеток), показывающие ток выхода и/или ток входа (например, фаз) многофазного источника электроэнергии, который присоединен к выходу. Кроме того, группа из множества розеток может быть ассоциирована с первым общим соединением L1-L2, в то время как другая группа розеток в этом же выполненном с возможностью монтажа в стойку блоке распределения электроэнергии может быть ассоциирована со вторым общим соединением L2-L3. В одной версии средства индикации, ассоциированные с каждой группой, соответственно, которая имеется в выполненном с возможностью монтажа в стойку блоке распределения электроэнергии, предоставляют информацию, относящуюся к принимающим соединениям.
Выполненный с возможностью монтажа в стойку блок 1500 распределения электроэнергии может включать дисплей (не показан), который предоставляет информацию, относящуюся к вставному модулю 20. Например, когда вставной модуль поддерживает распределение трехфазной электроэнергии, дисплей может предоставлять информацию, относящуюся к величине нагрузки, питаемой каждой из фаз, например, информацию, предоставляемую одним или более измеряющим ток устройством. Эта информация может быть использована, например, для балансировки нагрузки между тремя фазами при присоединении использующего электроэнергию оборудования. Иными словами, в одном варианте осуществления дисплей, например, дисплей, интегрированный в выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии, используется для мониторинга нагрузки на множестве фаз, присоединенных к выполненному с возможностью монтажа в стойку блоку распределения электроэнергии, когда каждое использующее электроэнергию оборудование присоединено к выполненному с возможностью монтажа в стойку блоку распределения электроэнергии. Пользователь может выбирать одну из множества розеток, включенных в выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии, к которой должно быть присоединено дополнительное использующее электроэнергию оборудование, на основании нагрузки, например, потребления тока, каждой фазы, включенной в выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии. В одном варианте осуществления пользователь использует средства индикации при выборе розетки.
В другом варианте осуществления мобильное вычислительное устройство может предоставлять информацию, относящуюся к вставному модулю 20. Например, сканируемые сведения (такие как ИК-сканируемые сведения, например, этикетки со штрихкодом и т.д.) могут быть прикреплены к вставному модулю 20 и/или выполненному с возможностью монтажа в стойку блоку распределения электроэнергии, к которому подключен (или должен быть подключен) вставной модуль. Согласно одному варианту осуществления, мобильное вычислительное устройство может использоваться для сканирования сведений, а затем на основании этих сведений сообщать пользователю вычислительного устройства нагрузку вставного модуля 20 и/или выполненного с возможностью монтажа в стойку блока распределения электроэнергии для каждой фазы. В одной версии пользователь может затем определять, куда присоединять дополнительную нагрузку, на основании этой информации. В другой версии мобильное вычислительное устройство может использовать эту информацию для идентификации и рекомендации пользователю конкретных соединений стойки и/или конкретной розетки, которые должны быть использованы для питания дополнительного использующего электроэнергию оборудования. Например, для поддержания по существу сбалансированной нагрузки мобильное вычислительное устройство может использовать величину нагрузки, питаемой каждой фазой выполненного с возможностью монтажа в стойку блока распределения электроэнергии, для определения розетки, к которой должно быть присоединено дополнительное использующее электроэнергию оборудование.
Фигура 9 иллюстрирует еще один вариант осуществления, в котором кабель 21 может питать одну или более розетку. Изображенный вариант осуществления включает корпус 1600 и множество розеток 1604А, 1604В и 1604С. Конец электрического кабеля 21 присоединен к множеству розеток 1604А, 1604В и 1604С внутри корпуса 1600. Согласно одному варианту осуществления, второй конец электрического кабеля присоединен к вставному модулю.
В одном варианте осуществления розетки 1604А, 1604В и 1604С, соответственно, расположены в отдельных углублениях (не показаны) для розеток в корпусе 1600. В изображенном варианте осуществления корпус 1600 включает выступ 1602, который может использоваться для предотвращения нежелательного перемещения корпуса после установки, так что может поддерживаться положительное электрическое соединение розеток и соответствующего использующего электроэнергию оборудования. Иными словами, согласно одному варианту осуществления, крепежное приспособление может быть введено в отверстие в выступе 1602 и прикреплено к использующему электроэнергию оборудованию или его компоненту.
Далее, вариант осуществления, изображенный на фигуре 9, может обеспечивать экономию пространства стойки. Например, углубления для розеток могут обеспечивать пространство для вмещения соответствующих вилок использующего электроэнергию оборудования. Этот вариант осуществления может быть использован для непосредственного присоединения и питания электроэнергией одной или более стойки для серверного оборудования, такого как корпус блейд-сервера, посредством розеток 1604А, 1604 В и 1604С, т.е. без необходимости прокладки дополнительных кабелей. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления вставной модуль 20 может быть присоединен к комплекту розеток, сконфигурированных для конкретного применения. Кроме того, различные варианты осуществления могут также обеспечивать бесперебойное электрическое соединение от вставного модуля до использующего электроэнергию оборудования, в то же время значительно уменьшая количество и сложность внешней проводки. В различных вариантах осуществления корпус 1600 включает соединения кабеля 21 с соответствующими розетками 1604А, 1604В и 1604С.
Фигура 10 иллюстрирует вариант осуществления, в котором вставной модуль 20 включает электрический кабель 21, разветвление 1700 и отдельные кабели 1704А, 1704В и 1704С, каждый из которых соединен с отдельной розеткой 1702А, 1702В и 1702С, соответственно. Как показано на фигуре 10, вставной модуль 20 соединен с электрическим кабелем 21, который включает разветвление 1700. Согласно одному варианту осуществления, разветвление 1700 - это место электрического кабеля 21, в котором этот электрический кабель разделяется на отдельные кабели 1704А, 1704В и 1704С, соответственно. В изображенном варианте осуществления отдельные розетки 1702А, 1702В и 1702С расположены на концах отдельных кабелей 1704А, 1704В и 1704С, соответственно. Таким образом, согласно одному варианту осуществления, электрический кабель 21 включает первый конец, соединенный с устройством защиты от сверхтока, и второй конец, третий конец и четвертый конец, на которых расположены розетки 1702А, 1702 В и 1702С, соответственно. В различных вариантах осуществления вставной модуль 20, изображенный на фигуре 10, может поддерживать распределение однофазной или многофазной электроэнергии.
В другом варианте осуществления использующее электроэнергию оборудование, включая монтируемое в стойку оборудование, может быть подключено непосредственно к розеткам 1702А, 1702В и 1702С. В этом примере розетки 1702А, 1702В и 1702С могут представлять собой любые розетки, в том числе IEC 320 С13, С19 и NEMA L6-20, наряду с другими соединительными приспособлениями IEC и NEMA. Розетки могут иметь различные номинальные напряжения, такие как, например, 120В, 240В и/или 415В, и различные номинальные токи, такие как, например, 12А, 15А, 16А, 24А и/или 32А. Кроме того, розетки 1702А, 1702В и 1702С могут обеспечивать соединения с однофазными или многофазными (например, трехфазными) системами. Этот вариант осуществления может обеспечивать повышенную гибкость в подаче электроэнергии на использующее электроэнергию оборудование, которое может быть расположено или не расположено одно с другим вместе, например, в одной и той же аппаратной стойке. Таким образом, этот вариант осуществления может обеспечить в результате меньшее количество соединений, уменьшать пространство, необходимое для системы распределения электроэнергии, и уменьшать необходимость в прокладывании внешней проводки при снабжении электроэнергией отдельных изделий электрического оборудования независимо от того, установлено ли электрическое оборудование в стойку.
В различных вариантах осуществления архитектура, обеспечиваемая комплектом 42 электрических шин и вставными модулями 20, создает систему распределения электроэнергии с возможностью масштабирования, которая может с большей легкостью адаптироваться к изменениям в электрических потребностях предприятия (например, дата-центра), где она использована. В частности, эта архитектура может позволять предприятию безопасно добавлять новые выходные контуры без необходимости перебоя в снабжении электроэнергией.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления, эта архитектура обеспечивает стандартизованный набор номинальных характеристик оборудования, который может быть использован в широком разнообразии применений. В результате производители, разработчики оборудования и те, кто эксплуатирует предприятие, могут с большей легкостью и большей экономией поставлять оборудование распределения электроэнергии, разрабатывать системы распределения электроэнергии с возможностью масштабирования и адаптации и содержать и расширять системы распределения электроэнергии. Иными словами, очень мало «проводных» элементов может быть использовано для питания электроэнергией широкого разнообразия динамических электрических нагрузок.
Вставной модуль 20 может включать любое из разнообразия переключающих устройств, при этом, когда вставной модуль содержит размыкатель цепи, этот размыкатель цепи может иметь любой из широкого диапазона номинальных непрерывных токов. Этот подход обеспечивает систему, которая является прекрасно адаптируемой. Например, вставной модуль может быть стандартизован для конкретного номинального максимального непрерывного тока (например, 100А). В одном варианте осуществления стандартизованный номинальный непрерывный ток является результатом выбора множества контактов 58 и других проводников, входящих во вставной модуль, т.е. результатом использования изделий, которые рассчитаны, как минимум, на ток в 100А. Кроме того, размер корпуса 22 может быть выбран таким образом, что он является достаточным для вмещения самого крупного размыкателя цепи в литом корпусе из тех, что обеспечивают желаемый диапазон непрерывного тока (например, 0-100А). Согласно одному варианту осуществления, вставной модуль имеет размер и адаптирован для вмещения размыкателей цепи, сконфигурированных для установки на DIN-рейке, например, размыкателей цепи с номинальным непрерывным током от долей ампера до 63А. Согласно одному варианту осуществления, DIN-рейка расположена внутри корпуса 22, и размыкатель 34 цепи смонтирован на этой рейке. В одном варианте осуществления форм-фактор во всем диапазоне номинальных токов является одинаковым.
В различных вариантах осуществления компоненты вставного модуля 20 могут быть включены внутрь размыкателя 34 цепи (например, внутрь литого корпуса размыкателя цепи в литом корпусе) так, что размыкатель 34 цепи может устанавливаться в комплект 42 электрических шин способом, описанным в настоящем документе для вставного модуля 20. Например, размыкатель цепи может быть снабжен множеством контактов 58, и размыкатель 34 цепи и корпус размыкателя цепи могут включать любое сочетание следующих компонентов: направляющий элемент 36, снимающее механическое напряжение приспособление 57, соединительное приспособление 64, ручка 32, защелка 33, печатная плата 66, процессор 68, память 69 и блокировка 84. В одном варианте осуществления корпус 22 вставного модуля отсутствует, как описано в настоящем абзаце. В одном варианте осуществления размыкатель 34 цепи имеет размер и адаптирован для его непосредственной установки в комплект 42 электрических шин без корпуса 22. Альтернативно, некоторые компоненты, описанные как находящиеся в корпусе 22, могут вместо этого быть включены в размыкатель цепи, который установлен в корпус 22 вставного модуля 20.
Все электрические номинальные характеристики вставного модуля 20 и комплекта 42 электрических шин могут тоже быть стандартизованы в очень малое количество номинальных характеристик, каждая из которых подходит для широкого разнообразия применений. В некоторых вариантах осуществления стандартизованные изделия соответствуют одному или более из стандартов UL, CSA и VDE. В одном варианте осуществления стандартизованные изделия включают первый комплект вставных модулей 20 и комплектов 42 электрических шин, рассчитанный на 208/120 В, второй комплект, рассчитанный на 415/240 В, и третий комплект, рассчитанный на 400/230 В. В каждом из описанных выше вариантов осуществления комплект 42 электрических шин может иметь один стандартизованный номинальный ток 400А. Как было сказано выше, такой подход упрощает производство, распространение, выбор и применение оборудования распределения электроэнергии.
В различных вариантах осуществления электрическая изоляция и защита от сверхтока могут включать любое одно или любое сочетание из следующего: размыкатели цепи, отключающие элементы, плавкие предохранители и выполненные с возможностью переключения контакты (например, переключатели).
Рассмотрим фигуру 11, на которой изображен блок 1800 распределения электроэнергии согласно одному варианту осуществления. В изображенном варианте осуществления блок 1800 распределения электроэнергии включает корпус 1802, множество электрических проводников 1803 и коробку 1804 для присоединения к источнику электроэнергии. В некоторых вариантах осуществления корпус включает наружную стенку 1805, в которой имеется полость 1808. Далее, в изображенном варианте осуществления наружная стенка 1805 определяет отверстие 1806, которое в изображенном варианте осуществления проходит линейно от первого конца 1811 корпуса ко второму концу 1813 корпуса. Кроме того, хотя первый конец 1811 корпуса изображен открытым, в других вариантах осуществления первый конец 1811 является закрытым.
Согласно изображенному варианту осуществления, коробка 1804 для присоединения к источнику электроэнергии включает соединительное приспособление 1807, например, охватываемый разъем, которое сконфигурировано для соединения с соединительным приспособлением, имеющимся в шнуре питания, который подает электроэнергию в блок 1800 распределения электроэнергии. В различных вариантах осуществления коробка 1804 для присоединения к источнику электроэнергии может включать соединительное приспособление 1807 с любым охватываемым разъемом, охватывающим разъемом или разъемом любой другой формы, известной в уровне техники. В другом варианте осуществления коробка 1804 для присоединения к источнику электроэнергии может обеспечивать место присоединения для шнура питания, где отдельные проводники (шнура питания) присоединяются к блоку распределения электроэнергии с помощью планки с зажимами или другого механического соединительного приспособления, при этом, например, соединительное приспособление в форме вилки не используется. В еще одном варианте осуществления блок 1800 распределения электроэнергии прикрепляется к первому концу шнура питания у коробки 1804 для присоединения к источнику электроэнергии, при этом второй конец шнура питания присоединяется к вставному модулю, например, изображенному на фигуре 2. В еще одном варианте осуществления шнур питания предварительно присоединен к вставному модулю.
Изобретение не ограничено каким-либо конкретным количеством электрических проводников 1803. Соответственно, в одном варианте осуществления электрические проводники 1803 включают множество фазовых проводников, питаемых от многофазного источника электроэнергии. В некоторых других вариантах осуществления электрические проводники 1803 включают однофазный проводник. Кроме того, электрические проводники 1803 могут включать один или оба из нейтрального проводника и заземляющего проводника. Аналогичным образом, коробка 1804 для присоединения к источнику электроэнергии может быть сконфигурирована для приема любого из заземляющего проводника, нейтрального проводника и любого количества фазовых проводников.
В варианте осуществления, изображенном на фигуре 11, каждый из множества ответвляющих модулей 1810 может быть с возможностью отделения прикреплен к блоку распределения электроэнергии путем его присоединения в любом выбранном пользователем месте между первым концом 1811 корпуса и вторым концом 1813 корпуса. Множество ответвляющих модулей 1810 может содержать один или более электрический элемент. Например, в изображенном варианте осуществления первый ответвляющий модуль 1810A имеет розетку, сконфигурированную для прямого присоединения к использующему электроэнергию оборудованию, второй ответвляющий модуль 1810В включает встроенную лампу, а третий ответвляющий модуль 1810С включает электрический шнур 1814, который также включает розетку 1816, расположенную на конце электрического шнура 1814 напротив тела 1812 ответвляющего модуля.
Когда ответвляющий модуль 1810 включает розетку, примерами однофазной розетки являются NEMA типы 5-15, L5-20 и L6-20 и IEC типы С13 и С19. Примерами трехфазной розетки являются NEMA типы L21-20, L14 и L15 и IEC 309. Согласно некоторым вариантам осуществления, любая из указанных розеток может иметься на дальнем конце электрического шнура 1814, включенного в ответвляющий модуль 1810.
Согласно некоторым вариантам осуществления, ответвляющие модули 1810 присоединяются к электрическим проводникам 1803 путем введения ответвляющего модуля 1810 внутрь полости 1808 через отверстие 1806 и вращения модуля 1810 для сопряжения с одним или более из множества электрических проводников 1803. Согласно одному варианту осуществления, ответвляющий модуль располагают в первой вращательной позиции при его введении внутрь полости 1808, а затем поворачивают во вторую вращательную позицию (например, вращательную позицию, отличную на 90°) для выполнения электрического соединения между ответвляющим модулем 1810 и блоком 1800 распределения электроэнергии.
Рассмотрим фигуру 12, на которой показан вариант осуществления ответвляющего модуля 1810. В изображенном варианте осуществления ответвляющий модуль включает тело 1812, стержень 1818, множество контактов 1826 и фиксирующий элемент 1828. Согласно этому варианту осуществления, стержень 1818 имеет такие размер и форму, чтобы обеспечивать возможность введения стержня внутрь полости 1808 через отверстие 1806, в то время как диаметр тела 1812 является достаточно большим для того, чтобы предотвращать введение тела 1812 через отверстие 1806. Стержень 1818 может включать первую область 1820, имеющую первый диаметр, и по меньшей мере одну вторую область 1822, имеющую второй диаметр. Согласно изображенному варианту осуществления, одна первая область 1820 имеется на стержне 1818 и множество вторых областей 1822, каждая из которых имеет второй диаметр, имеется на стержне 1818. Кроме того, согласно одному варианту осуществления, первая область представляет собой область, где расположен контакт заземляющего проводника, входящий в число множества контактов 1826, в то время как каждая из вторых областей 1822 представляет собой область, где расположен контакт фазового проводника, соответственно, входящий в число множества проводников 1826. Кроме того, вторая область может быть включена для содержания контакта нейтрального проводника, входящего в число множества контактов 1826. Кроме того, как показано, каждая из первой и второй областей 1820, 1822 отделена от соседних областей на стержне 1818 углублениями 1824.
Согласно одному варианту осуществления, как тело 1812, так и стержень1818 изготовлены из изолирующего материала, выбранного из любого из следующего или любого сочетания из следующего: термопластичные или термоотверждающиеся материалы, например, поликарбонаты, полиэфиры, полифенальные сульфиды и т.д. Согласно другому варианту осуществления, как тело 1812, так и стержень 1818 изготовлены из компаунда для объемного прессования.
Каждый из множества контактов 1826 включает область, открытую за пределами стержня 1818, из которой по меньшей мере часть неизолирована. Фигура 12 иллюстрирует каждый из множества контактов 1826 в варианте осуществления, где открытые области полностью неизолированы, что является одним примером. Кроме открытой области, каждый из контактов 1826 включает часть, которая расположена внутри стержня 1818. Нужно понимать, что необходимое электрическое соединение между множеством контактов 1826 и электрическим элементом (т.е. розеткой, лампой, шнуром и т.д.) выполнено внутри стержня 1818 и/или тела 1812.
Хотя вариант осуществления из фигуры 12 иллюстрирует каждый из множества контактов-фазовых проводников, включенный во множество контактов 1826, ответвляющий модуль 1810 в некоторых вариантах осуществления может быть сконфигурирован таким образом, что включает меньше, чем три, фазовых проводника, например, ответвляющий модуль 1810 может включать лишь один фазовый проводник.
Согласно одному варианту осуществления, стержень 1818 изготовлен с первой областью 1820 и вторыми областями 1822, причем в каждой области имеется отверстие, с помощью которого пользователь может выборочно добавлять любой из контактов 1826, необходимый для его применения, путем введения электрического проводника (который также называют проводящим столбиком) внутрь отверстия. Таким образом, согласно некоторым вариантам осуществления, пользователь на рабочем участке может выбирать конфигурацию ответвляющего модуля 1810 для улучшения и/или сохранения сбалансированной нагрузки источника многофазной электроэнергии, который подает электроэнергию в блок 1800 распределения электроэнергии. Например, пользователь может присоединять множество ответвляющих модулей к многофазному блоку 1800 распределения электроэнергии, при этом каждый ответвляющий модуль 1810 включает однофазную розетку. Согласно одному варианту осуществления, пользователь может для первого ответвляющего модуля ввести первый контакт в отверстие, сконфигурированное для фазы А; для второго ответвляющего модуля ввести контакт в отверстие, сконфигурированное для фазы В; а для третьего ответвляющего модуля ввести контакт в отверстие, сконфигурированное для фазы С.Если три розетки соединяются с использующим электроэнергию оборудованием, имеющим одинаковые потребности в электроэнергии, то модуль распределения электроэнергии будет потреблять электроэнергию по существу сбалансировано. В одном варианте осуществления отверстия, сконфигурированные для приема проводящих столбиков, проходят радиально внутрь внутри стержня 1818.
Согласно некоторым вариантам осуществления, фиксирующий элемент 1828 представляет собой приспособление, которое имеет размер и форму для сопряжения с частью блока 1800 распределения электроэнергии, с тем чтобы позволить ответвляющему модулю 1810 надежно удерживаться на месте (при отсутствии действий со стороны пользователя). Согласно изображенному варианту осуществления, фиксирующий элемент 1828, представляющий собой скользящее приспособление, перемещается линейно (например, в направлении, показанном стрелкой) вблизи тела 1812 для возможности полного введения ответвляющего модуля 1810 внутрь корпуса 1802 и, в то же время, фиксации ответвляющего модуля на месте, когда электрическое соединение между ответвляющим модулем и множеством электрических проводников 1803 выполнено. Согласно одному варианту осуществления, фиксирующий элемент 1828 подпружинен в направлении стержня 1818 для обеспечения того, что фиксирующий элемент автоматически фиксирует ответвляющий модуль на месте, когда электрическое соединение выполнено. Например, фиксирующий элемент 1828 может скользить внутрь отверстия 1806 в корпусе. Для отделения и извлечения ответвляющего модуля 1810 из корпуса 1802 пользователь вручную выводит фиксирующий элемент из сопряжения с отверстием 1806, чтобы обеспечить возможность отделения и извлечения ответвляющего модуля 1810 из корпуса 1802.
Другая конструкция и другие расположения могут быть использованы для фиксирующего элемента 1828 в различных вариантах осуществления. Например, фиксирующий элемент 1828 может представлять собой устройство, которое требует, чтобы пользователь вручную оперировал фиксирующим элементом, когда электрическое соединение выполнено, для фиксации ответвляющего модуля 1810 в соединенной позиции. Кроме того, фиксирующий элемент 1828 может сопрягаться с корпусом 1802 другими способами, например, фиксирующий элемент может включать вращательную защелку.
Рассмотрим фигуру 13, на которой изображен ответвляющий модуль 1810 из фигуры 12 согласно одному варианту осуществления. Ответвляющий модуль 1810 включает первую область и вторую область (каждая из которых показана пунктиром), имеющие разные диаметры, как было сказано выше, и, кроме того, включает первую плоскую поверхность 1830 и вторую плоскую поверхность 1831, расположенные на противоположных сторонах стержня 1818. В изображенном варианте осуществления ширина стержня 1818 между первой плоской поверхностью 1830 и второй плоской поверхностью 1831 такова, чтобы проходить внутрь отверстия 1806. Например, ширина стержня в области между плоскими поверхностями 1830,1831 немного меньше размера отверстия 1806.
Согласно некоторым вариантам осуществления, стержень 1818 полностью вводится внутрь полости 1808 с последующим вращением в соединенную позицию, в которой электрическое соединение между контактами 1826 и множеством электрических проводников 1803 выполнено. Соответственно, в первой вращательной позиции плоские поверхности стержня 1818 выровнены со сторонами отверстия 1806 так, что стержень 1818 может быть введен через это отверстие в полость 1808.
Рассмотрим фигуру 14, на которой показано соединение ответвляющего модуля 1810 с блоком 1800 распределения электроэнергии согласно одному варианту осуществления. Блок 1800 распределения электроэнергии включает полость 1808, обеспеченную наружной стенкой 1805 корпуса 1802. Кроме того, линейно проходящее отверстие 1806 определено наружной стенкой 1805. В изображенном варианте осуществления полость 1808 включает множество электрических проводников 1803 и множество изолирующих элементов 1832. Согласно изображенному варианту осуществления, каждый из множества электрических проводников 1803 имеет в целом U-образную форму и проходит линейно вдоль боковой стороны полости 1808, при этом открытая часть U-образной формы ориентирована перпендикулярно отверстию 1806. Изолирующие элементы 1832 отделяют каждый из электрических проводников 1803 от соседнего электрического проводника и/или наружной стенки 1805 корпуса 1802. Согласно этому варианту осуществления, углубления 1824 стержня выровнены с соответствующими изолирующими элементами 1832, когда ответвляющий модуль полностью введен в соединенную позицию внутри корпуса 1802. Первая и вторая области 1820 и 1822 имеют такой размер, чтобы проходить между соседними изолирующими элементами 1832, когда ответвляющий модуль 1810 поворачивается в соединенную позицию.
Согласно одному варианту осуществления, изолирующие элементы 1832 изготовлены с помощью экструзионного процесса из любого одного или любого сочетания из следующих материалов: поликарбонаты, полиэфиры, полифенальные сульфиды и т.д. Согласно другому варианту осуществления, изолирующие элементы 1832 изготовлены пост-вырезанием и сформированы из листового термопластичного или термоотверждающегося материала, например, номекс, майлар, поликарбонат и т.д.
Ответвляющий модуль 1810 вводят и помещают в полностью соединенную позицию, изображенную на фигуре 14, следующим образом. Сначала ответвляющий модуль позиционируют так, что плоские поверхности стержня 1818 выровнены с отверстием 1806. Затем ответвляющий модуль вталкивают внутрь так, что стержень 1818 полностью вводится внутрь полости 1808. В результате этого осевого перемещения фиксирующий элемент 1828 скользит в осевом направлении от корпуса 1802 и прижимается к корпусу. Согласно одному варианту осуществления, длина стержня 1818 такова, что поверхность тела 1812, окружающая стержень, контактирует с наружной стенкой 1805 корпуса, когда введение выполнено. В некоторых вариантах осуществления ответвляющий модуль 1810 затем вращают на 90° для вращательного введения контактов 1826 в сопряжение с соответствующим электрическим проводником 1803. Фиксирующий элемент 1828 скользит внутрь отверстия 1806 так, что дальнейшее вращение ответвляющего модуля невозможно, когда ответвляющий модуль надлежащим образом ориентирован, и вращение на 90° выполнено. Если пользователь желает извлечь ответвляющий модуль из корпуса 1802, то пользователь сначала извлекает фиксирующий элемент 1828 из отверстия 1806 для освобождения фиксирующего элемента и обеспечения возможности вращения ответвляющего модуля в отделенную позицию и его извлечения, причем при извлечении плоские поверхности 1830 и 1831 стержня 1818 снова выровнены с отверстием 1806.
Вернемся к рассмотрению фигуры 13. Первая область 1820 обеспечивает выступ, который помогает пользователю в надлежащем выравнивании множества контактов 1826 с множеством электрических проводников, расположенных внутри корпуса 1802, когда ответвляющий модуль соединяют с блоком 1800 распределения электроэнергии. Например, в одном варианте осуществления выступ, обеспечиваемый первой областью 1820, имеет диаметр, который достаточно велик (относительно диаметра вторых областей 1822) для того, чтобы ответвляющий модуль 1810 не мог вращаться в полностью соединенную позицию до тех пор, пока стержень 1818 не введен на правильную глубину в полости с выравниванием первой области 1820 с областью внутри корпуса 1802, имеющей диаметр, достаточно большой для приема этой первой области. В одном примере первая область 1820 должна быть выровнена с областью в полости, где расположен заземляющий проводник. Необходимо понимать, что в различных вариантах осуществления первая область 1820 может соответствовать положению другого проводника при условии, что полость, внутрь которой вводится стержень 1818, выполнена для такой конфигурации. Таким образом, первая область 1820 может соответствовать положению нейтрального проводника или одного из фазовых проводников. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления ответвляющий модуль 1810 может быть сконфигурирован с двумя или более первыми областями 1820 так, что надлежащее выравнивание подтверждается, когда каждая из этих двух областей расположена в соответствующей области, соответственно, внутри полости.
Фигура 15 показывает увеличенный вид выполненного электрического соединения между ответвляющим модулем 1810, имеющим соответствующие электрические контакты 1826, и множеством электрических проводников 1803 блока 1800 распределения электроэнергии. В данном случае еще один вариант осуществления иллюстрирует, как размерная разница между первой областью 1820 и вторыми областями 1822 используется для достижения надлежащего выравнивания. Множество электрических проводников 1803 расположено внутри полости 1808, обеспеченной наружной стенкой 1805 корпуса. Расстояние D между торцем 1836 тела 1812 и продольной осью контакта (например, заземляющего контакта GND), расположенного в первой области 1820, является заданным, и множество электрических проводников 1803 ориентировано так, что контакт в первой области выравнивается с соответствующим электрическим проводником, когда ответвляющий модуль полностью введен в корпус 1802. В изображенном варианте осуществления первая область имеет как больший диаметр, так и большую ширину W, чем другие области стержня 1818, с тем чтобы содействовать надлежащему выравниванию ответвляющего модуля для выполнения электрических соединений.
Описанные выше варианты осуществления могут позволить пользователю с легкостью добавлять, удалять и/или переставлять множество ответвляющих модулей 1810 в любое нефиксированное место вдоль корпуса 1802 блока 1800 распределения электроэнергии. Описанное выше может быть выполнено безопасно, без необходимости обесточивания блока 1800 распределения электроэнергии.
Как описано выше, согласно различным вариантам осуществления, контакты 1826 сконфигурированы для введения в щелевые отверстия, имеющиеся в соответствующих первой или вторых областях, и извлечения из этих щелевых отверстий. Согласно одному варианту осуществления, пользователь может присоединять однофазную розетку, включенную в тело 1812 ответвляющего модуля 1810, к выбранной одной из имеющихся фаз в многофазном блоке распределения электроэнергии, при этом сохраняя заземляющее и нейтральное соединения этой розетки. Последующие ответвляющие модули, которые присоединяются к корпусу 1802, могут присоединяться к другим фазам, с тем чтобы помочь сохранять сбалансированную нагрузку на систему электроснабжения.
Согласно различным вариантам осуществления, блок распределения электроэнергии сконфигурирован как выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии с конфигурацией наподобие общей конфигурации, которой обладают выполненные с возможностью монтажа в стойку блоки распределения электроэнергии, изображенные на фигурах 8 и 9. Таким образом, например, в одном варианте осуществления корпус 1802 и/или соединительное приспособление 1807 может включать один или более выступ или иной конструктивный элемент, который позволяет устанавливать блок распределения электроэнергии в стандартную стойку для электрического оборудования. В некоторых вариантах осуществления выступ включает отверстие для введения винта или другого крепежного приспособления, используемого для прикрепления корпуса 1802 к стойке для электрического оборудования.
Согласно этим вариантам осуществления, выполненный с возможностью монтажа в стойку блок распределения электроэнергии, включающий корпус 1802, обеспечивает возможность присоединения множества ответвляющих модулей в выбранных пользователем местах внутри стойки для электрического оборудования. Это обеспечивает преимущества, включая уменьшение длины электрических шнуров, используемых для присоединения блока распределения электроэнергии к использующему электроэнергию оборудованию, расположенному в стойке для электрического оборудования.
Хотя ответвляющие модули 1810, изображенные в настоящем документе, включают электрические контакты 1826, которые проходят по существу перпендикулярно продольной оси А ответвляющего модуля 1810, другие ориентации могут использоваться в других вариантах осуществления. В качестве одного примера, электрические контакты 1826 могут быть обеспечены в форме контактных столбиков, отходящих от наружной поверхности стержня 1818. Согласно этому варианту осуществления, множество электрических проводников 1803 ориентировано внутри корпуса 1802 таким образом, чтобы соединяться с электрическими контактами 1826. Согласно некоторым вариантам осуществления, электрическое соединение между электрическими контактами 1826 и множеством электрических проводников 1803 может быть выполнено с использованием лишь линейного введения ответвляющего модуля 1810 внутрь корпуса 1802. Например, контакты 1826 могут включать проводящие столбики, которые проходят перпендикулярно стержню 1818. Относительное положение электрических контактов 1826 может быть смещенным друг относительно друга так, что каждый контакт скользит в сопряжение с одним из множества электрических проводников в результате осевого перемещения, обеспечиваемого для введения ответвляющего модуля 1810 внутрь корпуса 1802.
Согласно некоторым вариантам осуществления, блок 1800 распределения электроэнергии и ответвляющие модули 1810 могут включать дополнительные компоненты для содействия пользователю в анализе и менеджменте системы электроснабжения, в которой они используются. Например, ответвляющие модули могут включать встроенные измеряющие напряжение и/или ток устройства. В данном случае под словом «встроенный» подразумевается, что измеряющие устройства включены в один или в оба из стержня 1818 и тела 1812 ответвляющего модуля 1810. В дополнение к вышеизложенному или в сочетании с ним блок 1800 распределения электроэнергии может включать измеряющие напряжение и/или ток устройства. Согласно одному варианту осуществления, измеряющие напряжение и/или ток устройства расположены в одном или в обоих из коробки 1804 для присоединения к источнику электроэнергии и корпуса 1802.
В другом варианте осуществления ответвляющие модули 1810 могут включать встроенные реле, например, расположенные в теле 1812, которые выполняют включение тока и обесточивание электрического элемента, включенного в ответвляющий модуль. Например, когда электрический элемент включает электрический шнур 1814 и розетку 1816, реле может использоваться для выполнения электрического соединения между электрическим шнуром 1814 и одним или более из электрических контактов 1826 по инструкции пользователя. Описанный выше признак, например, может быть выгодно применен, когда присоединенная нагрузка представляет собой сервер, путем использования реле для размыкания, а затем замыкания электрического соединения для перезагрузки этого сервера. Согласно этому варианту осуществления, корпус 1802 может включать шину управляющего электрического сигнала для присоединения к ответвляющим модулям 1810 для подачи управляющего электрического сигнала с целью управления реле.
В других вариантах осуществления блок 1800 распределения электроэнергии и/или ответвляющие модули 1810 могут включать аппаратные средства сетевой коммуникации. Например, корпус 1802 может включать коммуникационную шину. Коммуникационная шина может быть сконфигурирована для присоединения к ответвляющим модулям 1810, когда эти ответвляющие модули введены в корпус 1802 и помещены в полностью присоединенную позицию. Согласно этому варианту осуществления, стержень 1818 может включать один или более контакт для коммуникационной шины. В качестве некоторых примеров, коммуникация может включать любое из следующего: реализованная на основе сети передача данных непосредственно от ответвляющего модуля 1810, коммуникация по электрическим линиям по протоколу Ethernet и локальная коммуникация в сети CAN (сети контроллеров) между ответвляющими модулями и сетевой картой, расположенной в блоке 1800 распределения электроэнергии. Кроме того, ответвляющий модуль 1810 может быть снабжен каналом связи в качестве встроенного электрического элемента. Согласно этому варианту осуществления, множество блоков 1800 распределения электроэнергии (например, тех, что расположены в соседних аппаратных стойках) может быть соединено в общую коммуникационную шину путем связывания одного блока 1800 распределения электроэнергии с другим посредством соединения каналов связи различных блоков распределения электроэнергии друг с другом через ответвляющие модули 1810.
Согласно некоторым вариантам осуществления, ответвляющие модули 1810 или блок 1800 распределения электроэнергии включают или включает защиту от сверхтока. Например, тело 1812 ответвляющего модуля может включать миниатюрный размыкатель цепи или другое устройство для обеспечения защиты от сверхтока для нагрузки, присоединенной к ответвляющему модулю 1810. Когда защита от сверхтока включена в блок 1800 распределения электроэнергии, миниатюрный размыкатель цепи или другое устройство защиты от сверхтока может быть включен или включено в коробку 1804 для присоединения к источнику электроэнергии, которая может иметь размер и конфигурацию для вмещения этого устройства.
Устройства и системы, описанные в настоящем документе, могут использоваться для обеспечения системы для масштабируемого и гибкого распределения электроэнергии для любого из широкого разнообразия предприятий, включая дата-центры и другие торговые и промышленные предприятия.
Выше были описаны несколько аспектов по меньшей мере одного варианта осуществления настоящего изобретения, однако необходимо понимать, что различные изменения, модификации и усовершенствования могут быть с легкостью предложены специалистами в данной области. Эти изменения, модификации и усовершенствования являются частью настоящего раскрытия и входят в сущность и объем изобретения. Соответственно, приведенное выше описание и чертежи являются лишь примерами.