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Warum verwenden wir immer noch Netzteile auf Rechenzentrumservern?

Computer benötigen hauptsächlich drei Spannungen, um zu arbeiten: + 12V, + 5V und + 3,3V, alle sind Gleichstrom.

Warum können wir nicht einfach ein paar (aus Redundanzgründen) große Netzteile haben, die diese drei Spannungen für das gesamte Rechenzentrum und die Server, die es direkt verwenden, bereitstellen?

Dies wäre effizienter, da die Umwandlung von Strom immer Verluste mit sich bringt. Es ist effizienter, dies einmalig zu tun, als jedes Mal im Netzteil jedes Servers. Außerdem ist es für USVs besser, da sie 12-V-Batterien verwenden können, um das gesamte 12-V-Netz des Rechenzentrums direkt mit Strom zu versorgen, anstatt die 12-V-Batterie DC in 120/240 AC umzuwandeln, was ziemlich ineffizient ist.

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user186340

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

Der Betrieb von 12 V DC über mittlere/lange Entfernungen leidet unter Spannungsabfall , während 120 V AC dieses Problem nicht haben¹. Große Verluste. Führen Sie Hochspannungs-AC zum Rack , konvertiere es dort.

Das Problem mit 12 V über große Entfernungen ist, dass Sie eine höhere Stromstärke benötigen, um die gleiche Leistung zu übertragen, und eine höhere Stromstärke weniger effizient ist und größere Leiter erfordert.

Das Open Compute Open Rack-Design verwendet 12 V Rails in einem Rack, um die Energie auf die Komponenten zu verteilen.

Auch große USVs wandeln 12 V DC nicht in 120 V AC um - sie verwenden normalerweise 10 oder 20 in Reihe geschaltete Batterien (und dann parallele Bänke davon), um 120 V oder 240 V DC und invertiere das in AC.

Ja, wir sind bereits für benutzerdefinierte Installationen da, aber es gibt einiges an Aufwand, um loszulegen, und Standardhardware unterstützt dies im Allgemeinen nicht.

Nicht-Sequitor: Messung ist schwierig .

1: Ich lüge, aber weniger als DC.

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MikeyB

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

Telekommunikationsunternehmen verwenden normalerweise -48 V, sodass sie in Servern - Wechselrichtern - immer noch Netzteile benötigen, um die Pegelumwandlung DC) durchzuführen, bei der es sich um eine Umwandlung in Wechselstrom handelt. Die Kabel sind viel dicker.

Es ist also nicht unbedingt eine gute Idee, alles auf DC aus Effizienzgründen) auszuführen.

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xcxc

Telekommunikationsunternehmen haben DC in ihren Zentralbüros historisch gesehen fast ausschließlich verwendet. In einem scheinbar wiederkehrenden Muster im Computer würde ich argumentieren, dass die Umstellung der IT-Branche auf DC und die Neuerfindung des "Rades", das Telekommunikationsunternehmen bereits vor Jahren erfunden haben, nur eine Selbstverständlichkeit ist Kurs.

In den letzten Jahren wurde verschiedene Artikel über mit DC power gesprochen, um Rechenzentren effizienter zu machen =. Ich weiß, dass Facebook und Google (wie in diesem letzten Link erwähnt) beide große DC Power-User sind. Ich denke, es ist nur eine Frage der Zeit, bis Commodity Hosting auch diese Richtung einschlägt.

Angesichts der Verankerung von Wechselstrom wird es jedoch einige Zeit dauern.

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Evan Anderson

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

Ein weiterer verbotener Faktor ist, dass hoher Strom zu einer Brandgefahr führt. Denken Sie daran, dass 100 A für das Lichtbogenschweißen ausreichen.

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smirkingman

Grundsätzlich liegt der Grund für die Verwendung von Wechselstrom mit höherer Spannung darin, dass wir den Leistungsverlust minimieren und Einsparungen erzielen möchten.

  1. P = UI bedeutet, dass Leistung (W) Spannung (V) multipliziert mit Strom (A) ist. Sie benötigen etwas Leistung 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 Wärmeverlust. Sie müssen also 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 an einem Punkt in der Nähe des HW-Eingangs in 3 V 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 zu ändern unter Verwendung eines Transformators (zwei einfache statische Spulen unter Verwendung eines Magnetfelds).

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

Die Ingenieure vergleichen die Kosten für elektrische Verluste/Ausfälle und die Kosten für die Spannungsumwandlung für ein bestimmtes Problem und ermitteln dann, welches billiger ist. Fügen Sie dieser Auswirkung von Fehlern usw. hinzu.

Heute sehen wir Spannungswandler für DC, die effektiv und kostengünstiger sind. Daher können sich die besten Lösungen in Zukunft ändern.

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mins

Es läuft wahrscheinlich auf Geld hinaus. 120-VAC-Netzteile sind für die LKW-Ladung leicht verfügbar. Der Markt für reibungslose 12/5/3,3-VDC-Netzteile mit hoher Kapazität ist eher klein: Es gibt weit mehr Einzelcomputer als Rechenzentren. Wie in anderen Antworten erwähnt, ist es unwahrscheinlich, dass ein Rechenzentrum 12 V in die Wandstecker und den Konverter in den Keller einspeist - eher das Gegenteil: Viele gewerbliche Gebäude verwenden 480 V für die Primärbeleuchtung, da sie viel mehr Leuchten in einem Stromkreis betreiben können. Es ist sinnvoller, 240 VAC an die Racks anzuschließen als 12 VDC, aber ich gehe davon aus, dass in Zukunft zwei große Netzteile oben in jedem Rack und 4-polige Netzstecker für jeden Server in diesem Rack vorhanden sein werden.

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paul