Frage Warum verwenden wir immer noch Netzteile auf Rechenzentrumsservern?


Computer benötigen hauptsächlich drei Spannungen: + 12V, + 5V und + 3,3VAlle sind DC.

Warum können wir nicht nur ein paar (für die Redundanz) große Stromversorgung haben, die diese drei Spannungen an das gesamte Rechenzentrum liefert, und Server, die es direkt benutzen?

Das wäre effizienter, da die Umwandlung von Energie immer Verluste hat, es effizienter ist, es jedes Mal zu tun, als es jedes Mal in jedem Netzteil des Servers tut. Auch wird es besser für USVs sein, da sie 12V-Batterien verwenden können, um das gesamte 12V-Netz des Datenzentrums direkt zu versorgen, anstatt die 12V-Gleichspannung in 120/240 Wechselspannung umzuwandeln, was ziemlich ineffizient ist.


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2018-05-05 01:19


Ursprung


Also, haben Sie einen Fehlerpunkt? : / - canadmos
@canadmos vielleicht keine einzige, es kann mehrere Netzteile geben, nur nicht so viele wie eins für jeden Server.
Haben Sie ein Blade-Server-Gehäuse gesehen? Das ist vielleicht ein Beispiel dafür, wie man sich auf diese Art von System zubewegt. - Rob Moir
Als Ingenieur stellt sich die Frage, warum Menschen ihre Wechselstromversorgung mit 50 Hz oder 60 Hz betreiben. Netzteile sind so groß, weil die Frequenz so niedrig ist. In einer DC-Umgebung hinter UPS können Sie jedoch eine beliebige Frequenz auswählen. Bei 500 Hz wären die Netzteile kleiner und effizienter. (Grundsätzlich können Ihre Caps 10x kleiner sein, da jede Periode jetzt 2 statt 20 ms dauert) - MSalters
@MvG Für das moderne Äquivalent von dem können Sie bekommen unterbrechbare Energie über ein Schwungrad. Ein Schwungrad hat einige Vorteile, insbesondere in Bereichen mit häufigen Spannungsabfällen. Das Umschalten auf Batterien ist bei den Batterien WIRKLICH SCHWER, aber wenn ein Schwungrad die Last für kurze Zeit halten kann, können Sie die Lebensdauer der Batterie drastisch verlängern. - MikeyB


Antworten:


Was redest du mit Willis? Sie können heute 48-V-Netzteile für die meisten Server erhalten.

Der Betrieb von 12V DC über mittlere / lange Distanz leidet darunter Spannungsabfall, während 120V AC dieses Problem nicht hat¹. Große Verluste dort. Hochspannung AC zum Rack führen, dort umwandeln.

Das Problem mit 12V über eine lange Distanz ist, dass Sie eine höhere Stromstärke benötigen, um die gleiche Menge an Energie zu übertragen, und eine höhere Stromstärke ist weniger effizient und erfordert größere Leiter.

Das Öffnen Sie das Compute Open Rack-Design verwendet 12V-Schienen in einem Rack, um die Stromversorgung an Komponenten zu verteilen.

Auch große USVs schalten 12 V DC nicht in 120 V Wechselstrom um - sie verwenden typischerweise 10 oder 20 in Reihe geschaltete Batterien (und dann parallele Bänke davon), um 120 V oder 240 V DC bereitzustellen und dann zu invertieren Das in Wechselstrom.

Also ja, wir sind bereits für benutzerdefinierte Installationen da, aber es gibt ein gutes Stück Aufwand, um loszulegen, und Standard-Hardware unterstützt das im Allgemeinen nicht.

Nicht sequitor: Messen ist schwierig.

1: Ich lüge, es tut, aber weniger als DC.


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2018-05-05 02:29



Eine einzelne Batterie ist 1.5V (NiCd, NiMH) oder 3.7V (LiIon, LiPol, LiPol hat auch andere Varianten), also sind es mehr Batterien als 10 für 120V. - Jan Hudec
Ein einzelnes Zelle neigt dazu, eine niedrige Spannung von 1,5 V oder 3,7 V aber a Batterie ist oft mehrere Zellen. Was ist in deinem Auto? - MikeyB
dieser Typ weiß, wovon er redet - Michael Martinez
Alles benutzte (19. C), um auf DC zu laufen (Edisons erstes Kraftwerk war DC). Dabei mussten viele kleine Kraftwerke wegen des Spannungsabfalls überall gebaut werden. AC wurde erfunden, um dieses Problem zu vermeiden. Off topic, aber es ist im Grunde das gleiche Problem, das Sie oben beschreiben. - Liam
Nur eine Klarstellung: Spannungsabfall ist nicht geringer bei 120AC Versorgung, weil die Spannung AC ist, aber weil die Erhöhung der Spannung durch einen Transformator den Strom senkt (und umgekehrt). Eine theoretische 120-DC-Leitung hätte auch einen 10-fachen geringeren Spannungsabfall. - Groo


Es ist nicht unbedingt effizienter, wenn Sie die I ^ 2R-Verluste erhöhen. Reduziere die Spannung und du musst den Strom proportional erhöhen, aber der Widerstandsverlust (ganz zu schweigen vom Spannungsabfall) von Stromkabeln steigt proportional zum Quadrat des Stroms. Daher benötigen Sie auch massive, dicke Kabel, die mehr Kupfer benötigen.

Telcos verwenden typischerweise -48V, so dass sie immer noch Stromversorgungen in Servern benötigen - Wechselrichter - um die DC-Pegelwandlung, die eine Umwandlung in AC ist, dann wieder zurück zu machen. Die Kabel sind viel dicker.

Es ist also nicht unbedingt eine gute Idee, alles auf DC für Effizienz zu betreiben.


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2018-05-05 02:29



Ein Schraubenschlüssel hat einen viel geringeren Widerstand als ein Mensch. - immibis
"Volt ruckeln, aber Mühlen töten" ist ein bisschen irreführend. Mühlen töten, aber ohne genug Volt, werden Sie nie ein gefährliches Maß an Mühlen bekommen. Lecke eine 12V Sammelschiene und deine Zunge wird stechen, aber du wirst überleben. Lecke 240V, und du wirst im Krankenhaus sein. - Ian Howson
Ja, du hast recht. Dann war da noch der Typ mit den Brustwarzenpiercings, der sich entschieden hat, seinen inneren Widerstand mit einer AVO zu testen ... Es braucht nicht einmal 12V um zu töten, wenn die Bedingungen stimmen. - xcxc
Zum Thema der großen Strömungen gibt es auch das gute alte Riesenkabel des Todes. - Bob
@xcxc Leben Spannung, nicht Linie Stromspannung. - α CVn


Telcos haben DC in ihren zentralen Büros fast ausschließlich historisch genutzt. In einem, wie es scheint, wiederkehrenden Muster in der Computertechnik würde ich argumentieren, dass die IT-Industrie in DC umzieht und das "Rad", das Telcos bereits vor Jahren erfunden haben, neu erfunden hat.

Die letzten Jahre haben gesehen verschiedene Artikel sprechen über mit Gleichstrom zu machen Rechenzentren effizienter. Ich weiß, dass Facebook und Google (wie in dem letzten Link verwiesen) beide große DC-Power-User sind. Ich denke, es ist nur eine Frage der Zeit, bis auch das Rohstoff-Hosting diese Richtung einschlägt.

Angesichts der fest verwurzelten Natur des Wechselstroms wird es jedoch Zeit brauchen.


11
2018-05-05 01:42





Wie oben ausgeführt, ist hoher Strom = hohe Verluste und dicke Kabel.

Ein weiterer Verbotsfaktor ist, dass hoher Strom zu einem Brandrisiko führt; Denken Sie daran, dass 100A ausreicht, um das Lichtbogenschweißen durchzuführen.


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2018-05-06 14:43





Grundsätzlich ist der Grund für die Verwendung von AC mit höherer Spannung, dass wir den Leistungsverlust minimieren und Einsparungen erzielen wollen.

  1. P = UI, bedeutet, dass die Leistung (W) die Spannung (V) multipliziert mit dem Strom (A) ist. Sie benötigen etwas Energie für eine HW. Sie haben die Wahl für die Spannung, aber der Strom variiert entsprechend. Dies gilt sowohl für DC als auch für AC. Dies führt zu einem ersten Problem und seiner Lösung.

  2. Verluste sind proportional zu Strom und Widerstand (U = RI). Je mehr Strom, desto mehr Verlust in Form von Wärme. Daher müssen Sie eine höhere Spannung bevorzugen, um Strom und Verluste zu minimieren. Wenn Sie jedoch 3 V für die HW benötigen und 100 V für die Stromversorgung wählen, müssen Sie 100 V auf 3 V an einem Punkt in der Nähe des HW-Eingangs umwandeln. Dies führt zu einem zweiten Problem und seiner Lösung.

  3. Es ist (eigentlich war es) schwierig, DC-Spannungen zu transformieren, insbesondere ohne zu große Verluste. Wir müssen aktive und teure Schaltnetzteile verwenden. Im Gegensatz dazu ist es einfach, Wechselspannungen mit einem Transformator (zwei einfache statische Spulen, mit Magnetfeld) zu ändern.

  4. Schlussfolgerung basierend auf vorherigen Entscheidungen: Es ist besser, eine höhere Spannung zu verwenden, die dann AC sein muss, um eine einfache Spannungsumwandlung zu ermöglichen.

Die Ingenieure werden die Kosten der elektrischen Verluste / Ausfälle und die Kosten der Spannungsumwandlung für ein spezifisches Problem vergleichen und dann sehen, welches billiger ist. Fügen Sie diesem Einfluss von Fehlern usw. hinzu.

Heute fangen wir an, Spannungswandler für Gleichstrom zu sehen, die effektiv und weniger teuer sind. Die besten Lösungen können sich in Zukunft ändern.


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2018-05-08 10:55





Es läuft wahrscheinlich auf Geld hinaus. 120VAC-Stromversorgungen sind von der LKW-Last leicht verfügbar, der Markt für leistungsstarke 12/5 / 3,3VDC-Netzteile ist eher klein: Es gibt weit mehr Einzelcomputer als Rechenzentren. Wie in anderen Antworten erwähnt, ist es unwahrscheinlich, dass ein Datacenter 12v in die Wandsteckdosen und den Konverter im Keller legt - eher das Gegenteil: Viele kommerzielle Gebäude verwenden 480v für Primärbeleuchtung, da sie viele weitere Leuchten in einem Stromkreis betreiben können. 240VAC zu den Racks laufen zu lassen ist sinnvoller als 12VDC, aber ich erwarte, dass die Zukunft zwei große Netzteile oben in jedem Rack und 4-polige Stromstecker für jeden Server innerhalb dieses Racks sehen wird.


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2018-05-05 11:49



Die meisten einfachen (Single-Socket, kleine Anzahl von Festplatten, keine diskrete GPU - für Computing) Server können von einem PicoPSU (kleine Platine, die in einen 24-poligen ATX-Stecker, der 12V und produziert ein paar Ampere 3,3 / 5V macht) ausgeschaltet werden für Misc-Komponenten), wie es in einer Reihe von DIY-Minibox-PCs verwendet wird. mini-box.com/DC-DC - Dan Neely