Kalkulator pojemności obwodu zasilania szafy rack
Zamień parametry zasilania szafy rack na liczbę, która decyduje o tym, co można w niej zainstalować: moc użyteczną w kW po uwzględnieniu redundancji i 80% współczynnika obniżającego dla obciążenia ciągłego oraz liczbę serwerów danej klasy, jaką ten budżet mocy obsłuży.
Na obwód
14.49
kVA · 13.77 kW
Dostępna pojemność
14.49
kVA · 13.77 kW · obwody: 1 z 2
Po zastosowaniu współczynnika obniżającego
11.01
kW ciągłe · 11.59 kVA
Serwery, które się zmieszczą
1
po 10.20 kW każdy · zapas 0.81 kW
Obwód jednofazowy: kW = V × A × PF ÷ 1000. Obwód trójfazowy: kW = V × A × √3 × PF ÷ 1000, przy napięciu międzyfazowym. Współczynnik mocy domyślnie wynosi 0,95; pomijając go w dowolnym wzorze, otrzymuje się kVA.
Jak zasilanie szafy rack staje się budżetem mocy w kW
Obwód szafy rack opisują trzy liczby: napięcie, prąd znamionowy wyłącznika w amperach oraz to, czy jest jedno-, czy trójfazowy. Mnożąc te dwie pierwsze wartości, otrzymuje się moc pozorną w woltoamperach — to właśnie na nią reaguje wyłącznik. Dla obwodu jednofazowego jest to po prostu V × A ÷ 1000 kVA. Obwód trójfazowy prowadzi prąd na trzech przewodach, dlatego to samo działanie mnoży się przez √3 (1,732), gdy podane napięcie jest napięciem międzyfazowym — a tak zwykle podaje się parametry obwodów trójfazowych.
Moc pozorna to nie to samo co moc rzeczywista pobierana przez urządzenia. Moc rzeczywista w kilowatach to moc pozorna pomnożona przez współczynnik mocy, czyli część prądu wykonującą rzeczywistą pracę, a nie krążącą jako prąd bierny. Zasilacze serwerowe z aktywną korekcją współczynnika mocy mieszczą się w przedziale od 0,95 do 0,99, dlatego domyślną wartością jest tu 0,95. Szafa o mocy podanej jako 14,49 kVA dostarcza więc około 13,77 kW mocy rzeczywistej, a różnica między tymi dwiema wartościami jest powodem, dla którego „kVA” i „kW” nie mogą być stosowane zamiennie w planie mocy.
Ostatnią korektą jest współczynnik obniżający dla obciążenia ciągłego. Przepisy elektryczne traktują każde obciążenie trwające trzy godziny lub dłużej jako ciągłe i wymagają, aby obwód był dobrany na 125% jego wartości, co w praktyce oznacza obciążanie wyłącznika do nie więcej niż 80% jego prądu znamionowego. Obwód 30 A staje się więc na potrzeby planowania obwodem 24 A. Dlatego pole współczynnika obniżającego powyżej domyślnie ustawione jest na 80% — można je zmienić, jeśli lokalne przepisy lub własny standard obiektu przewidują inną wartość.
Kolejność ma znaczenie. Najpierw należy obliczyć moc pozorną na obwód, następnie ustalić, ile obwodów jest rzeczywiście dostępnych w przyjętym schemacie redundancji, a dopiero potem zastosować współczynnik mocy i współczynnik obniżający. Zastosowanie współczynnika obniżającego przed redundancją daje w tym przypadku ten sam wynik, ale zastosowanie redundancji dopiero po zakupie sprzętu to sposób, w jaki szafy stają się przewymiarowane na papierze, a w praktyce zawodne.
Jak N, N+1 i 2N wpływają na moc użyteczną
Redundancja decyduje o tym, jaką część zainstalowanej mocy można wykorzystać. Obwody, które nie przenoszą obciążenia, wciąż są zainstalowane, wciąż mierzone i wciąż liczone przez każdego, kto czyta schemat rozdzielnicy, a nie zamysł projektowy.
| Schemat | Obwody przenoszące obciążenie | Co przetrwa awarię |
|---|---|---|
| N | Wszystkie | Nic. Utrata obwodu wyłącza wszystko, co ten obwód zasilał. |
| N+1 | Wszystkie poza jednym | Awaria dowolnego pojedynczego obwodu, ponieważ jego obciążenie przejmuje obwód zapasowy. |
| 2N | Połowa | Cała ścieżka dystrybucji, ponieważ strona lustrzana sama musi udźwignąć całą szafę. |
Wiersz 2N jest tym miejscem, w którym najczęściej popełnia się błędy w planowaniu mocy. Dwa zasilania 32 A w szafie dają obciążenie o wartości jednego zasilania 32 A, przy czym drugie pozostaje w gotowości. Traktowanie ich jako 64 A sprawdza się aż do chwili, gdy wyłącznik nadrzędny, moduł UPS lub okno serwisowe wyłączy jedną ze stron — wtedy strona, która przejmuje obciążenie, widzi dwukrotność swojego projektowego obciążenia i się wyłącza. Serwer z podwójnym zasilaniem podłączony do obu stron zachowuje się tak samo: każdy zasilacz musi być w stanie samodzielnie zasilić całą maszynę.
Dwa rzeczywiste pytania krok po kroku
Trzy pary jednofazowych obwodów podstawowy/redundantny 210 V 30 A
- Na obwód: 210 V × 30 A ÷ 1000 = 6,30 kVA.
- Sześć zainstalowanych obwodów: 6 × 6,30 = 37,80 kVA na rozdzielnicy.
- Trzy pary, podstawowa i redundantna, to układ 2N. Obciążenie przenosi połowa obwodów: 3 × 6,30 = 18,90 kVA mocy użytecznej.
- Moc rzeczywista przy współczynniku mocy 0,95: 18,90 × 0,95 ≈ 17,95 kW.
- Po zastosowaniu 80% współczynnika dla obciążenia ciągłego: 17,95 × 0,8 ≈ 14,36 kW do zaplanowania.
Szafa jest często podawana jako szafa 37,8 kVA. Po uwzględnieniu redundancji i współczynnika obniżającego jest to szafa 14,36 kW, a różnica 18,9 kVA to cena za przetrwanie awarii zasilania.
Szafa z H100 na jednofazowym zasilaniu 230 V 63 A
- Moc pozorna: 230 V × 63 A ÷ 1000 = 14,49 kVA.
- Moc rzeczywista przy współczynniku mocy 0,95: 14,49 × 0,95 = 13,77 kW, czyli wartość ~13,7 kW, którą zwykle podaje się dla tego zasilania.
- Po zastosowaniu 80% współczynnika dla obciążenia ciągłego: 13,77 × 0,8 = 11,01 kW.
- Węzeł 8-GPU H100 lub H200 SXM5 pobiera do 10,2 kW na obudowę 4U, więc pojedyncze zasilanie 63 A po zastosowaniu współczynnika obniżającego obsłuży jeden węzeł, z zapasem 0,81 kW na przełącznik i własny narzut PDU.
Dlatego gęsto obsadzone szafy GPU przechodzą na zasilanie trójfazowe. To samo 63 A przy napięciu 400 V trójfazowym daje 43,65 kVA, 41,47 kW przy współczynniku 0,95 oraz 33,17 kW po zastosowaniu współczynnika obniżającego — trzy węzły zamiast jednego, przy tym samym prądzie znamionowym wyłącznika.
Wartość 10,2 kW na obudowę 4U pochodzi z naszego przewodnika po monitoringu chłodzenia cieczą. W pozostałych przypadkach należy zmierzyć urządzenie lub wprowadzić wartość podaną przez producenta, zamiast polegać na znamionowej mocy zasilacza, która zwykle zawyża rzeczywisty pobór.
Jakie założenia przyjmuje ten kalkulator
Każdy wynik powyżej opiera się na danych wejściowych, które można zmienić, oraz na trzech założeniach, które warto zweryfikować we własnym obiekcie przed przypisaniem sprzętu do szafy.
Niezrównoważone obciążenie trójfazowe to założenie, które warto sprawdzić w pierwszej kolejności. Wzór z √3 opisuje obwód, w którym wszystkie trzy fazy przenoszą w przybliżeniu równy prąd. Gniazda jednofazowe rozłożone nierównomiernie na trójfazowym PDU szafy mogą obciążać jedną fazę znacznie mocniej niż pozostałe, przez co szafa wyłącza się na jednym biegunie, mimo że obliczona suma wciąż wygląda bezpiecznie. Jedynym sposobem, by to zobaczyć, są odczyty prądu dla poszczególnych faz z PDU.
Pytania o obciążalność obwodów szafy rack
Ile kVA obsłuży szafa rack z 3 parami jednofazowych obwodów redundantnych 210 V 30 A?
Każdy obwód to 210 × 30 ÷ 1000 = 6,3 kVA, więc sześć obwodów daje łącznie 37,8 kVA zainstalowanej mocy. Trzy pary w układzie podstawowy/redundantny (2N) oznaczają, że obciążenie przenosi tylko jeden obwód z każdej pary, co daje 18,9 kVA mocy użytecznej, czyli około 17,95 kW przy współczynniku mocy 0,95. Po zastosowaniu 80% współczynnika dla obciążenia ciągłego wychodzi w przybliżeniu 14,36 kW.
Jak obliczyć kW na podstawie woltów i amperów dla obwodu szafy rack?
Dla obwodu jednofazowego: kW = wolty × ampery × współczynnik mocy ÷ 1000. Dla obwodu trójfazowego mnożnik to √3 (1,732): kW = wolty × ampery × 1,732 × współczynnik mocy ÷ 1000, przy zastosowaniu napięcia międzyfazowego. Pomijając współczynnik mocy w dowolnym z tych wzorów, otrzymuje się kVA, czyli moc pozorną, jaką faktycznie „widzi” wyłącznik.
Ile mocy dostarczy jednofazowy obwód szafy rack 230 V 63 A?
230 × 63 = 14 490 VA, czyli 14,49 kVA. Przy współczynniku mocy 0,95 to 13,77 kW mocy rzeczywistej — właśnie tej wartości szuka się, pytając, ile daje zasilanie szafy GPU obwodem 63 A. Po zastosowaniu 80% współczynnika dla obciążenia ciągłego zostaje około 11,01 kW do zaplanowania.
Jaka jest różnica między redundancją zasilania szafy rack N, N+1 i 2N?
N oznacza, że obciążenie przenoszą wszystkie zainstalowane obwody i żaden nie stanowi rezerwy. N+1 utrzymuje jeden obwód zapasowy, dzięki czemu szafa przetrwa utratę dowolnego pojedynczego obwodu. 2N dubluje całe zasilanie, więc połowa zainstalowanych obwodów pozostaje w gotowości. Moc użyteczna wynosi odpowiednio: N obwodów, N−1 obwodów oraz połowa obwodów.
Dlaczego redundancja 2N nie podwaja mocy użytecznej szafy rack?
W układzie 2N każda ze stron musi samodzielnie udźwignąć całą szafę, ponieważ zadaniem drugiej strony jest przejęcie obciążenia w razie awarii pierwszej. Zainstalowanie dwukrotnie większej liczby obwodów kupuje dostępność, a nie dodatkowy zapas mocy. Wymiarowanie szafy według sumy zainstalowanej mocy sprawia, że pozornie zdrowa szafa wyłącza się w chwili utraty jednego zasilania.
Jaki współczynnik mocy przyjąć do obliczeń zasilania szafy rack?
Zasilacze serwerowe z aktywną korekcją współczynnika mocy zwykle mieszczą się w przedziale od 0,95 do 0,99, dlatego 0,95 to ostrożna wartość domyślna przyjęta również w tym kalkulatorze. Wartość 1,0 należy stosować wyłącznie wtedy, gdy sprzęt rzeczywiście pracuje z jednostkowym współczynnikiem mocy; jeśli dostępny jest pomiar z PDU, należy użyć wartości zmierzonej.
Czym jest reguła 80% dla obciążenia ciągłego?
Przepisy elektryczne obniżają dopuszczalne obciążenie wyłącznika dla obciążeń trwających trzy godziny lub dłużej, co w praktyce obejmuje niemal wszystko w szafie centrum danych. Obwód 30 A nie powinien więc być obciążany w sposób ciągły prądem większym niż 24 A. Planowanie na pełny prąd znamionowy wyłącznika to najczęstsza przyczyna, dla której szafa wyłącza się dopiero pod długotrwałym obciążeniem, a nie od razu po uruchomieniu.
Ile serwerów GPU zmieści się na jednym obwodzie szafy rack?
Wystarczy podzielić moc użyteczną po zastosowaniu współczynnika obniżającego przez pobór mocy pojedynczego serwera. Węzeł 8-GPU H100 lub H200 o poborze 10,2 kW po zastosowaniu 80% współczynnika obniżającego wymaga więcej niż jednego zasilania 230 V 63 A, dlatego gęsto obsadzone szafy GPU zasila się zwykle obwodami trójfazowymi lub kilkoma obwodami na szafę.
Co kalkulator powie, a czego nie powie
Ta strona szacuje. Przekształca liczby ze schematu rozdzielnicy i karty katalogowej producenta w budżet planistyczny. Nie powie, ile szafa pobiera w danym momencie, czy fazy są zrównoważone ani czy serwer pracuje 40% poniżej wprowadzonej wartości.
Sensaka DCOS mierzy te wielkości w środowisku produkcyjnym. Odczytuje prąd dla poszczególnych gniazd i faz z inteligentnych PDU szafy rack przez SNMP oraz pobór mocy poszczególnych serwerów z ich BMC przez IPMI i Redfish, dzięki czemu ta sama szafa, którą zaplanowano tutaj, raportuje rzeczywiste zużycie. Różnica między tymi dwiema wartościami zwykle jest na tyle duża, że ma znaczenie: zespoły planujące moc według wartości znamionowych zwykle pozostawiają niewykorzystaną nawet jedną trzecią mocy użytecznej szafy.
Stronę inwentarzową tego samego problemu — które urządzenie znajduje się w której jednostce U której szafy, na jakim obwodzie i co zmieniło się od ostatniego audytu — opisuje zarządzanie zasobami IT centrum danych.
Powiązane kalkulatory i przewodniki
Przydatne również: kalkulator jednostek wysokości szafy (U), Czym jest PDU? oraz kalkulator PUE.