Стоечный распределитель питания (Rack Power Distribution Unit, или Rack PDU) — завершающее звено цепи электроснабжения центра обработки данных. Его основная функция — надёжная и безопасная подача электропитания ко всем устройствам, установленным в ИТ-стойке: серверам, системам хранения, сетевому оборудованию, приборам мониторинга и т. д. От правильного выбора и конфигурации PDU зависит не только бесперебойная работа оборудования, но и эффективность всей энергетической системы ЦОД, включая потери, резервирование, сбор данных и автоматизацию.
Долгое время PDU воспринимался как простая «сеточная розетка» — элемент, обеспечивающий подачу энергии с запасом по мощности и минимальным риском простоев. Инженеры ориентировались лишь на номинальные данные оборудования и резервирование, оставляя запас без учёта энергоэффективности или мониторинга.
Ситуация изменилась по мере роста плотности вычислительных стоек и удорожания электроэнергии. Сегодня PDU — это инструмент управления энергопотреблением, учёта и оптимизации нагрузки в стойках. Он стал частью общей стратегии управления инфраструктурой (DCIM) и влияет на ключевые показатели энергоэффективности, включая PUE.
Современные интеллектуальные распределители питания позволяют:
При росте плотности стойки до 10–20 кВт (а в некоторых случаях — до 30 кВт и выше) PDU должен обеспечивать не только распределение энергии, но и точный контроль за её использованием, включая анализ по фазам и розеткам.
По функциональным возможностям стоечные распределители делятся на две большие группы — неинтеллектуальные и интеллектуальные.
| Тип PDU | Измерение на вводе | Измерение по розеткам | Подключение к сети | Управление розетками | Поддержка датчиков среды |
|---|---|---|---|---|---|
| Базовый | ○ | × | × | × | × |
| С мониторингом | ● | × | × | × | ○ |
| С измерением на вводе | ● | × | ● | × | ● |
| С измерением по розеткам | ● | ● | ● | × | ● |
| С коммутацией | ● | × | ● | ● | ● |
| С коммутацией и измерением | ● | ● | ● | ● | ● |
Энергия подаётся к стойке по одной или нескольким ветвям цепи (branch circuit). От параметров этих цепей — напряжения, тока и фазности — зависит мощность, доступная для оборудования.
$$P = U \times I$$ $$P_{3\phi} = \sqrt{3} \times U \times I$$
где: - \(U\) — номинальное напряжение; - \(I\) — ток; - \(P\) — мощность.
Во многих ЦОДах используется трёхфазное питание, поскольку оно обеспечивает более равномерную нагрузку и позволяет подключать мощные стойки без увеличения сечения проводов.
| Номинальное напряжение | Регион применения | Количество проводов | Напряжение на розетке |
|---|---|---|---|
| 120 В | Северная Америка | 2 (фаза + нейтраль) | 120 В |
| 208 В | Северная Америка | 2 (фаза + фаза) | 208 В |
| 230 В | Европа, Азия, Россия | 2 (фаза + нейтраль) | 230 В |
| 400 В (3Ф) | Европа, Азия, Россия | 4 (3 фазы + нейтраль) | 230 В |
В российских ЦОДах на вход PDU, как правило, подаётся трёхфазное питание 400 В с нейтралью и заземлением. Это даёт возможность равномерно распределять нагрузку между фазами и питать 230-вольтовое оборудование.
Наиболее распространённые стандарты соединений:
При проектировании важно учитывать количество розеток, их тип, токовую нагрузку и соответствие стандартам безопасности. Ошибки выбора могут привести к перегреву кабеля или разъёма.
$$P = U \times I_{derated}$$
Рабочий ток (\(I_{derated}\)) принимается равным 80 % от номинала автоматического выключателя, согласно стандарту UL 60950-1.
| Регион | Напряжение | Номинальный ток, А | Рабочий ток, А | Максимальная мощность, кВт |
|---|---|---|---|---|
| Северная Америка | 120 В | 20 | 16 | 1.9 |
| Северная Америка | 208 В | 20 | 16 | 3.3 |
| Международный | 230 В | 16 | 16 | 3.7 |
| Международный | 400 В (3Ф) | 32 | 32 | 22.1 |
Для обеспечения безопасности и электромагнитной совместимости применяются международные стандарты:
| Обозначение | Область | Стандарт | Примечание |
|---|---|---|---|
| UL | Безопасность | UL 60950-1 | США |
| cUL/CSA | Безопасность | CAN/CSA-C22.2 | Канада |
| CB | Безопасность | IEC 60950-1 | Международный |
| CE | ЭМС | EN 55022:2006 | Европа |
| FCC-A / FCC-B | ЭМС | 47 CFR Part 15 | США |
| ICES-003 | ЭМС | Issue-004 | Канада |
Использование несертифицированных PDU в составе ЦОД может привести к отказу оборудования и несоответствию требованиям пожарной безопасности и энергоаудита.
Современные PDU включают в себя встроенные устройства защиты — автоматические выключатели или плавкие предохранители.
Корректно подобранные устройства защиты различают кратковременные пусковые токи серверов и длительные перегрузки, предотвращая ложные отключения и повреждение оборудования.
Все металлические части стойки, корпуса PDU и оборудования должны быть соединены в единый контур заземления. В большинстве моделей PDU предусмотрены:
Надёжное заземление снижает риск поражения электрическим током, обеспечивает защиту от электростатических разрядов и выравнивание потенциалов между элементами стойки.