为什么我们仍在数据中心服务器上使用电源?


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计算机主要需要三个电压才能工作:+ 12V+ 5V+ 3,3V,它们都是直流电。

为什么我们不能只有几个(用于冗余)大电源为整个数据中心提供这三个电压,而服务器却直接使用它呢?

因为转换功率总是有损耗的,所以这样做会更有效率,与在每个服务器的PSU中每次执行一次相比,一次执行一次效率更高。而且,对于UPS来说,这会更好,因为它们可以使用12V电池直接为数据中心的整个12V电网供电,而不用将12V DC转换为效率很低的120/240 AC。


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那么基本上有一点故障?:/
canadmos

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@canadmos可能不是一个,可以有多个PSU,但每个服务器最多不可以有一个。

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您是否看到刀片服务器机箱?也许这就是朝着这种系统迈进的一个例子。
罗伯·摩尔

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作为工程师,主要问题是为什么人们以50 Hz或60 Hz的频率运行AC。由于频率太低,PSU之所以大。但是在UPS后面的直流环境中,您可以选择任何频率。在500 Hz时,PSU将更小,更高效。(基本上,您的上限可以减小10倍,因为每个周期现在可以持续2毫秒而不是20毫秒)
MSalters 2014年

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@MvG在现代意义上,您可以通过飞轮获得可中断的动力。飞轮有一些优势,特别是在经常出现电力不足/功率下降的地区。切换到电池对电池来说确实很困难,但是如果飞轮可以在短时间内承受负载,则可以大大延长电池寿命。
MikeyB 2014年

Answers:


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说什么“威利回合”?您现在可以为大多数服务器获得48V PSU。

在中/远距离上运行12V DC会遭受电压降,而120V AC不会出现此问题¹。那里损失惨重。对机架运行高压交流电,然后在此处进行转换。

长距离12V的问题是您需要更高的安培数才能传输相同的功率,而更高的安培数则效率较低,并且需要更大的导体。

开放计算开放式机架设计采用12V电源轨一个机架内分配电源组件。

还大的UPS不转12V直流到120V AC -他们通常使用10个或20个电池串联(和那些然后平行银行)迷上提供120V或240V DC,然后反转为交流。

所以是的,我们已经可以进行自定义安装了,但是要花很多钱,而且一般的硬件都不支持。

非后继者:很难测量

1:我撒谎,的确如此,但少于DC。


单个电池为1.5V(NiCd,NiMH)或3.7V(LiIon,LiPol,LiPol也有其他变体),因此120V的电池多于10个。
2014年

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单个电池往往具有1.5V或3.7V的低压,但是电池通常是多个电池。你的车里有什么?
MikeyB 2014年

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这个家伙知道他在说什么
迈克尔·马丁内斯

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一切(19世纪)都用直流电运行(爱迪生的第一座发电厂是直流电)。由于电压下降,这涉及到在各地建造许多微型发电厂。发明了AC以防止出现此问题。不在主题上,但是基本上是您上面描述的相同问题。
利亚姆(Liam)2014年

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只需澄清一下:120AC电源的压降并不低,因为电压是交流电,而是因为通过变压器增加电压会降低电流(反之亦然)。理论上的120 DC线路的压降也将降低10倍。
Groo 2014年

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随着I ^ 2R损耗的增加,效率不一定更高。降低电压,您必须成比例地增加电流,但是电力电缆的电阻损耗(更不用说压降)与电流的平方成比例地增加。因此,您也需要使用更多的铜的大而粗的电缆。

电信公司通常使用-48V电压,因此他们仍然需要服务器(逆变器)中的电源来进行DC电平转换,即先转换为AC,然后再转换回AC。电缆要粗得多。

因此,在DC上运行所有文件以提高效率并不是一个好主意。


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扳手的抵抗力比人类低得多。
user253751 2014年

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“伏击震撼,但磨坊杀人”有点误导。米尔斯会杀人,但没有足够的电压,您将永远无法达到危险的米尔斯水平。舔一下12V母线,您的舌头会刺痛,但您可以存活。舔一下240V,您将在医院里。
伊恩·豪森

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是的,你是对的。然后是一个有乳头穿孔的家伙,他决定用AVO测试他的内阻...在合适的条件下,甚至不需要12V就能杀死它。
xcxc

关于大电流,还有一个很好的“死亡巨人”。
鲍勃

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@xcxc 带电电压,不是线电压。
2014年

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从历史上看,电信公司几乎完全在其总部使用DC。在计算中似乎是重复出现的模式中,我认为IT行业转向DC并有效地重新发明了几年前已经发明的电信公司的“轮子”,这当然是行之有效的。

在过去的几年中,有许多文章都在谈论使用直流电源提高数据中心的效率。我知道Facebook和Google(在最后一个链接中提到)都是直流电的大用户。我认为,商品托管也朝着这个方向发展只是时间问题。

不过,鉴于交流电源的根深蒂固的特性,这将需要时间。


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如上所述,高电流=高损耗和粗电缆。

另一个禁止因素是高电流会导致火灾危险;请记住,100A足以进行电弧焊接。


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基本上,使用更高电压AC的原因是我们希望最大程度地降低功率损耗并节省成本。

  1. P = UI,表示功率(W)是电压(V)乘以电流(A)。硬件需要一些电源。您可以选择电压,但电流会相应变化。对于DC和AC都是如此。这导致了第一个问题及其解决方案

  2. 损耗与电流和电阻成正比(U = RI)。电流越大,热量形式的损失就越大。因此,您需要支持更高的电压以最大程度地减小电流和损耗。但是,如果硬件需要3 V,电源选择100 V,则需要在接近硬件输入的一点上将100 V转换为3V。这导致了第二个问题及其解决方案

  3. 转换直流电压(实际上是很困难),特别是在没有太多损耗的情况下。我们需要使用有源且昂贵的开关电源。相反,使用变压器(两个简单的静态线圈,使用磁场)改变交流电压很容易。

  4. 根据先前的选择得出的结论:最好使用更高的电压,然后必须使用交流电压以实现轻松的电压转换。

工程师将比较特定问题的电气损耗/故障成本和电压转换成本,然后看哪一种更便宜。加上故障等的影响

今天,我们开始看到有效且便宜的直流电压转换器。因此,最好的解决方案将来可能会改变。


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它可能归结为金钱。卡车可以很容易地获得120VAC电源,大容量平滑12/5 / 3.3VDC电源市场很小:那里的单台计算机比数据中心要多得多。正如在其他答案中提到的那样,任何数据中心都不太可能将12v插入墙壁插头中,而将转换器插入地下室中-更有可能相反:许多商业建筑使用480v进行一次照明,因为它们可以在一个电路上运行更多的灯具。在机架上运行240 VAC比12 VDC更具意义,但是我希望未来会在每个机架的顶部看到两个大型PSU,并为该机架内的每个服务器提供4针电源插头。


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最简单的服务器(单插槽,磁盘驱动器数量少,没有用于计算的离散GPU)可以通过picoPSU(插入24针ATX连接器的小板,需要12V电压并产生几安培的3.3 / 5V电源)供电。适用于其他组件),例如在许多DIY minibox PC中使用。 mini-box.com/DC-DC
Dan Neely,
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