Содержание
Критерии выбора распределителей питания
Раздел посвящён ключевым аспектам проектирования и выбора стоечных распределителей питания (Rack PDU): схемы подачи электроэнергии, варианты резервирования, балансировка фазных нагрузок, требования к эффективности (PUE) и критерии подбора по мощности, типу подключения и функциональности.
Мощность и тип подключения
При выборе системы питания стойки важно определить требуемую мощность и тип схемы подключения. Основные варианты включают:
| Схема питания | Характеристика | Применение |
|---|---|---|
| Один ввод на одну PDU | Простая и недорогая схема, без резервирования | Непроизводственные или тестовые стойки |
| Один ввод + автоматический переключатель (ATS) | Автоматический переход на резервную линию | Средний уровень надёжности |
| Два ввода на две PDU | Полное резервирование питания (A/B) | Производственные стойки с двумя БП |
| Несколько PDU с распределённой нагрузкой | Для оборудования с 4–6 блоками питания | Высокоплотные стойки и blade-системы |
Для обеспечения надёжности оба контура питания должны быть нагружены не более чем на 40 % каждый, чтобы при отказе одного из них суммарная нагрузка не превысила 80 % номинала.
Балансировка нагрузки
Равномерное распределение тока между ветвями и фазами позволяет:
- уменьшить нагрев проводников и потери;
- исключить перегрузку отдельных автоматов;
- повысить общую доступную мощность при том же номинале.
Для трёхфазных PDU баланс достигается равномерной загрузкой фаз L1–L2–L3. Пример: при общем токе 24 А (по 8 А на каждую фазу) запас по каждой линии составляет около 20 % от номинала 10 А.
Пусковые токи (Inrush Current)
При включении серверы кратковременно потребляют токи, превышающие номинальные значения. Чтобы избежать ложных срабатываний автоматов:
- выбирают PDU с функцией последовательного включения розеток;
- задают программируемые задержки между группами нагрузок.
Расчёт мощности стойки
Расчёт выполняется по формуле:
$$P_{rack} = U \times I \times \cos \varphi$$
Пример: для стойки 208 В, 24 А и 14 серверов мощностью 350 Вт каждый: \(P_{rack} = 208 \times 24 \times 0.9 \approx 4.5 кВА\).
Для обеспечения резервирования два ввода по 30 А загружаются на 80 % — по 24 А каждый.
Сравнение однофазных и трёхфазных PDU
| Параметр | 208 В однофазная | 208 В трёхфазная |
|---|---|---|
| Количество цепей | 1 | 3 |
| Кабелей | Больше | Меньше |
| Гибкость подключения | Средняя | Высокая |
| Энергоэффективность | Ниже | Выше |
| Стоимость розеток и вилок | Ниже | Выше |
| Применение | Низкоплотные стойки | Высокоплотные стойки, blade-серверы |
Трёхфазные PDU позволяют снизить количество кабелей, массу проводников и потери энергии на 3–5 % по сравнению с однофазными схемами.
Выбор по мощности
| Напряжение / Ток | Полная мощность (S) | Комментарий |
|---|---|---|
| 120 В / 80 А | 9.6 кВА | Типичная однофазная нагрузка |
| 208 В / 48 А | 10.0 кВА | Оптимально для серверных стоек |
| 230 В / 48 А | 11.0 кВА | Европейский стандарт |
| 400 В / 20 А | 11.1 кВА | Трёхфазная Wye-схема, рекомендовано для ЦОД |
| 400 В / 50 А | 27.7 кВА | Высокоплотные стойки и blade-системы |
Выбор PDU по функциональности
| Тип PDU | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|
| Базовый (Basic) | Низкая стоимость, простота | Нет измерений и управления |
| С измерением на вводе (Metered Input) | Мониторинг потребления стойки | Нет контроля отдельных розеток |
| С коммутацией (Switched) | Удалённое включение/отключение розеток | Требует защиты от ошибочного выключения |
| С коммутацией и измерением (Switched + Metered) | Полный контроль нагрузки и розеток | Более высокая цена |
| Интеллектуальный (Intelligent) | Мониторинг, SNMP, SSH, датчики среды | Сложнее в управлении и настройке |
Преимущества интеллектуальных PDU
Интеллектуальные распределители обеспечивают:
- мониторинг мощности на уровне розетки и ввода;
- удалённое управление и перезапуск оборудования;
- контроль температуры, влажности и токов;
- настройку порогов и уведомления SNMP/SMTP;
- ведение журнала событий и энергоотчётов.
Использование интеллектуальных PDU повышает надёжность и энергоэффективность ЦОД, облегчает планирование мощности и сокращает простои за счёт удалённого управления.
Энергоэффективность и PUE
Для оценки эффективности используется коэффициент:
$$PUE = \frac{P_{facility}}{P_{IT}}$$
где: - \(P_{facility}\) — суммарное энергопотребление объекта; - \(P_{IT}\) — мощность, потребляемая ИТ-оборудованием.
Рекомендуется собирать телеметрию на уровне стоек (Level 2) или розеток (Level 3). Трёхфазные PDU 400 В позволяют снизить потери трансформации и повысить PUE на 2–5 %.
Ключевые идеи
- При проектировании системы питания стойки учитываются мощность, количество БП и требуемый уровень резервирования.
- Оптимальная загрузка каждой линии — не более 80 % номинала.
- Трёхфазные PDU повышают эффективность и снижают потери кабельной системы.
- Интеллектуальные PDU обеспечивают удалённый мониторинг и управление, интегрируются с DCIM.
- Для высокоплотных стоек предпочтительны 400 В Wye-PDU с поддержкой трёхфазных розеток.
- Контроль температуры, тока и влажности снижает риски перегрева и отказов оборудования.