Vraag Waarom gebruiken we nog steeds voedingen op datacenter-servers?


Computers hebben voornamelijk drie voltages nodig om te werken: + 12V, + 5V en + 3,3 V, allemaal zijn ze DC.

Waarom kunnen we niet gewoon een paar (voor redundantie) grote stroomtoevoer hebben die deze drie spanningen levert aan het hele datacenter en servers die er rechtstreeks gebruik van maken?

Dat zou efficiënter zijn, aangezien het converteren van energie altijd verliezen heeft, het is efficiënter om het een enkele keer te doen dan het elke keer in de PSU van elke server te doen. Het is ook beter voor UPS'en omdat ze 12V-batterijen kunnen gebruiken om rechtstreeks het volledige 12V-net van het datacenter van stroom te voorzien in plaats van de 12V DC om te zetten naar 120/240 AC, wat vrij inefficiënt is.


52
2018-05-05 01:19


oorsprong


Dus eigenlijk één faalpunt? : / - canadmos
@canadmos is misschien geen enkele, er kunnen meerdere PSU's zijn, maar niet zoveel als één voor elke server.
Heb je een bladeserver chassis gezien? Dat is een voorbeeld van misschien naar dit soort systemen toe te werken. - Rob Moir
Als een ingenieur is de belangrijkste vraag waarom mensen hun AC draaien op 50 Hz of 60 Hz. PSU's zijn zo groot omdat de frequentie zo laag is. Maar in een DC-omgeving achter UPS'en kunt u elke frequentie kiezen. Bij 500 Hz zouden de PSU's kleiner en efficiënter zijn. (Kortom, je caps kunnen 10x kleiner zijn omdat elke periode nu 2 ms duurt in plaats van 20 ms) - MSalters
@MvG Voor het moderne equivalent daarvan kunt u krijgen onderbreekbare kracht via een vliegwiel. Er zijn enkele voordelen aan een vliegwiel, vooral op plaatsen waar regelmatig stroomuitval optreedt of stroom valt. Overstappen op batterijen is ECHT HARD op de batterijen, maar als een vliegwiel de lading gedurende een korte pauze kan vasthouden, kunt u de levensduur van de batterij drastisch verlengen. - MikeyB


antwoorden:


Wat zegt Willis over? Je kunt vandaag 48V PSU's voor de meeste servers krijgen.

Het loopt 12V DC over middellange / lange afstand Spanningsval, terwijl 120V AC dit probleem niet heeft¹. Grote verliezen daar. Voer hoogspannings-AC naar het rack, converteer het daar.

Het probleem met 12V over lange afstand is dat u een hogere stroomsterkte nodig hebt om dezelfde hoeveelheid stroom te verzenden en dat een hogere stroomsterkte minder efficiënt is en grotere geleiders vereist.

De Open Compute Open Rack-ontwerp maakt gebruik van 12V-rails in een rek om stroom naar componenten te verdelen.

Ook grote UPS-UPS schakelen 12V DC niet naar 120V AC - ze gebruiken meestal 10 of 20 batterijen die in serie zijn geschakeld (en dan parallelle banken daarvan) om 120V of 240V DC te leveren en vervolgens om te keren dat in AC.

Dus ja, we zijn er al voor aangepaste installaties, maar er is behoorlijk wat overhead om aan de slag te gaan en commodity-hardware ondersteunt dat doorgaans niet.

Non-sequitor: meten is moeilijk.

1: Ik lieg, het is zo, maar minder dan DC.


57
2018-05-05 02:29



Een enkele batterij is 1,5 V (NiCd, NiMH) of 3,7 V (LiIon, LiPol, LiPol heeft nog een aantal andere varianten), dus het is meer batterijen dan 10 voor 120V. - Jan Hudec
Een cel heeft de neiging om een ​​lage spanning van 1.5V of 3.7V te hebben, maar een accu is vaak meerdere cellen. Wat zit er in je auto? - MikeyB
deze gast weet waar hij het over heeft - Michael Martinez
Alles wat gebruikt werd (19e eeuw) om op gelijkstroom te draaien (de eerste centrale van Edison was gelijkstroom). Het ging om het bouwen van heel veel kleine energiecentrales overal vanwege spanningsverlies. AC is uitgevonden om dit probleem te voorkomen. Van onderwerp af, maar het is eigenlijk hetzelfde probleem dat u hierboven beschrijft. - Liam
Gewoon een verduidelijking: spanningsval is niet lager bij 120AC-voeding omdat de spanning wisselstroom is, maar omdat het verhogen van de spanning door een transformator de stroom verlaagt (en vice versa). Een theoretische 120 DC-lijn zou ook een 10x lagere spanningsval hebben. - Groo


Het is niet noodzakelijkerwijs efficiënter omdat u de I ^ 2R-verliezen verhoogt. Verlaag de spanning en u moet de stroom evenredig vergroten, maar het weerstandsverlies (om nog maar te zwijgen van de spanningsdaling) van stroomkabels neemt evenredig met het kwadraat van de stroom toe. Je hebt dus ook massieve, dikke kabels nodig, met meer koper.

Telco's gebruiken meestal -48V, dus ze hebben nog steeds voedingen nodig op servers - omvormers - om de DC-niveauconversie te maken die een conversie naar AC en vervolgens weer terug is. De kabels zijn veel dikker.

Het is dus niet per se een geweldig idee om alles op DC uit te voeren voor efficiëntie.


18
2018-05-05 02:29



Een sleutel heeft een veel lagere weerstand dan een mens. - immibis
"Volts schok, maar molens doden" is een beetje misleidend. Molens doden, maar zonder voldoende volt krijg je nooit een gevaarlijk aantal molens. Lik een 12V busbar en je tong steekt, maar je zult overleven. Lik 240V en je bent in het ziekenhuis. - Ian Howson
Ja je hebt gelijk. Dan was er de man met tepelpiercings die besloot om zijn interne weerstand te testen met een AVO ... Het kost niet eens 12V om te doden als de omstandigheden goed zijn. - xcxc
Wat het onderwerp grote stromingen betreft, is er ook de goede oude reusachtige vliegkabel van de dood. - Bob
@xcxc leven spanning, niet lijn Spanning. - α CVn


Telco's hebben DC in hun hoofdkantoren bijna uitsluitend, historisch gezien, gebruikt. In wat een steeds terugkerend patroon lijkt te zijn in de informatica, zou ik stellen dat de IT-industrie naar DC verhuist en in feite opnieuw het 'wiel' bedenkt dat telecombedrijven jaren geleden al hebben uitgevonden, net zoals de cursus.

De afgelopen jaren hebben gezien verschillende artikelen praten over met behulp van gelijkstroom maken datacenters efficiënter. Ik weet dat Facebook en Google (waarnaar in die laatste link wordt verwezen) beide grote DC-stroomgebruikers zijn. Ik denk dat het slechts een kwestie van tijd is voordat commodity-hosting die richting ook op gaat.

Gezien de diepgewortelde aard van wisselstroom, zal het echter tijd kosten.


11
2018-05-05 01:42





Zoals hierboven aangegeven, hoge stroom = hoge verliezen en dikke kabels.

Een andere belemmerende factor is dat hoge stroom leidt tot een brandgevaar; onthoud dat 100A voldoende is om booglassen uit te voeren.


6
2018-05-06 14:43





In feite is de reden voor het gebruik van AC met hogere spanning dat we vermogensverlies willen minimaliseren en besparingen willen realiseren.

  1. P = UI, betekent dat vermogen (W) spanning (V) is, vermenigvuldigd met stroom (A). Je hebt wat kracht nodig voor een HW. U hebt de keuze voor de spanning, maar de stroom zal overeenkomstig variëren. Dit geldt zowel voor DC als AC. Dit leidt tot een eerste probleem en de oplossing ervan.

  2. Verliezen zijn evenredig met stroom en weerstand (U = RI). Hoe meer stroom, hoe meer verlies in de vorm van warmte. U moet dus een hogere spanning gebruiken om stroom en verliezen te minimaliseren. Maar als u 3 V nodig hebt voor de HW en 100 V voor de voeding kiest, moet u 100 V transformeren naar 3 V op een punt dichtbij de HW-ingang. Dit leidt tot een tweede probleem en de oplossing ervan.

  3. Het is (eigenlijk was het) moeilijk om gelijkspanningen te transformeren, vooral zonder al te veel verliezen. We moeten actieve en dure geschakelde voedingen gebruiken. Integendeel, het is eenvoudig om wisselspanningen te veranderen met behulp van een transformator (twee eenvoudige statische spoelen, met behulp van een magnetisch veld).

  4. Conclusie op basis van eerdere keuzes: het is beter om een ​​hogere spanning te gebruiken, die dan AC moet zijn om een ​​gemakkelijke conversie van de spanning mogelijk te maken.

Ingenieurs vergelijken kosten elektrische verliezen / storingen en kosten van voltageconversie voor een specifiek probleem en kijken dan welke goedkoper is. Voeg toe aan deze impact van storingen, etc.

Vandaag beginnen we spanningsomzetters voor DC te zien die effectief en minder duur zijn. Dus de beste oplossingen kunnen in de toekomst veranderen.


3
2018-05-08 10:55





Het komt waarschijnlijk neer op geld. 120VAC-voedingen zijn direct beschikbaar door de vrachtwagenlading, de markt voor gladde 12/5 / 3.3VDC-benodigdheden met hoge capaciteit is vrij klein: er zijn veel meer afzonderlijke computers dan datacenters. Zoals vermeld in andere antwoorden, is het onwaarschijnlijk dat een datacenter 12v in de muurstekkers en de converter in de kelder stopt - waarschijnlijker het tegenovergestelde: veel commerciële gebouwen gebruiken 480v voor primaire verlichting omdat ze veel meer armaturen op één circuit kunnen gebruiken. 240VAC naar de racks uitvoeren is logischer dan 12VDC, maar ik verwacht dat in de toekomst twee grote PSU's bovenin elk rek en 4-pins voedingsstekkers voor elke server in dat rack zullen verschijnen.


2
2018-05-05 11:49



De meeste eenvoudige (enkele socket, klein aantal schijfstations, geen afzonderlijke GPU - voor compute) servers kunnen worden uitgeschakeld door een picoPSU (kleine kaart die wordt aangesloten op een 24-pins ATX-connector die 12V verbruikt en een paar ampère van 3,3 / 5V levert voor misc-componenten) zoals wordt gebruikt in een aantal DIY minibox-pc's. mini-box.com/DC-DC - Dan Neely