تحديد حجم قاطع الدائرة وتيار البدء لخوادم الذكاء الاصطناعي

الشكوى الأكثر شيوعًا بعد تثبيت خادم الذكاء الاصطناعي هي عبارة "قاطع الدائرة يفصل باستمرار". في نصف الأوقات تقريبًا، يكون الخادم يعمل بشكل جيد - تعمل وحدات معالجة الرسومات، وتبقى وحدة التحكم في إدارة اللوحة الأساسية نشطة، وتبدو رسوم SNMP البيانية معقولة - ومع ذلك، في لحظات غير متوقعة، ينقطع التيار الكهربائي فجأةً وتُظلم الغرفة. في حالات أقل شيوعًا، يكون قاطع التيار المتبقي (RCD) هو سبب الفصل، وهو أمر مُحبط أكثر لأن الحمل يبدو متوازنًا والمعدات تبدو سليمة.

بحسب خبرتنا، لا يُعد أيٌّ من هذين العرضين عادةً دليلاً على زيادة الحمل. في حوالي نصف الحالات، يكون السبب هو منحنى الفصل الخاطئ في قاطع الدائرة المصغر (MCB) - عادةً ما يكون قاطعًا من النوع B تم تركيبه بواسطة كهربائي افترض أن أنظمة الذكاء الاصطناعي تعمل مثل أنظمة تكنولوجيا المعلومات المكتبية. في حوالي 30% من الحالات، يكون السبب هو نوع قاطع التيار المتبقي (RCD) الخاطئ ، حيث يُطلب من جهاز من النوع AC أو النوع A التمييز بين تسرب التيار المستمر ومجموعة من وحدات تزويد الطاقة للخوادم المُصحَّحة بتقنية تصحيح معامل القدرة (PFC). أما النسبة المتبقية البالغة 20% فهي عبارة عن زيادة حقيقية في الحمل، تحدث دائمًا تقريبًا عند بدء تشغيل عدة وحدات تزويد طاقة بشكل متزامن، ويتجاوز تيار البدء لفترة وجيزة أي قيمة متوقعة لمتوسط ​​السحب.

هذه المقالة هي الملحق الكهربائي للمقالين W04 (تحديد حجم وحدة تزويد الطاقة) و P02 (أنواع وحدات توزيع الطاقة). تتناول المقالة المعنى الفعلي لمنحنيات الفصل وفقًا لمعيار IEC 60898، وسلوك بدء التشغيل الفعلي لوحدات تزويد الطاقة التي نوفرها، ومتى يبدأ تطبيق تخفيض القدرة عند الحمل المستمر بنسبة 80%، ونوع قاطع التيار المتبقي (RCD) المناسب لرفوف وحدات تزويد الطاقة لخوادم الذكاء الاصطناعي ذات وضع التبديل. وتتضمن المقالة في نهايتها أمثلة عملية لنظامين: أحدهما بأربع وحدات معالجة رسومية (GPU) من نوع 5090، والآخر بثمانية وحدات معالجة رسومية.

ما يقيسه قاطع الدائرة المصغر (MCB) فعليًا - آليتا فصل في جهاز واحد

يحتوي كل قاطع دائرة مصغر من نوع IEC 60898 على آليتي حماية مغلفتين في نفس الغلاف.

العنصر الحراري عبارة عن شريط ثنائي المعدن يسخن بمرور التيار خلال عدة ثوانٍ. وهو يحاكي منحنى I²t الذي يحدد ما إذا كان الكابل يعاني من ارتفاع درجة الحرارة. وفقًا لمعيار IEC 60898، فإن نقاط التسخين التقليدية هي: عند 1.13 ضعف التيار المقنن للقاطع (In)، يجب ألا يفصل الجهاز خلال المدة الزمنية التقليدية (عادةً ما تزيد عن ساعة واحدة للتيارات المقننة ≤ 63 أمبير)، وعند 1.45 ضعف In، يجب أن يفصل الجهاز خلال المدة الزمنية التقليدية. هذا هو الجزء الذي يحمي السلك من الحمل الزائد المستمر.

العنصر المغناطيسي عبارة عن ملف كهرومغناطيسي يفتح الدائرة الكهربائية في جزء من نصف دورة عندما يتجاوز التيار عتبة محددة. هذا هو الجزء الذي يحمي من قصر الدائرة، وهو الجزء الذي يحدد ما إذا كان تيار بدء التشغيل في خادم الذكاء الاصطناعي الخاص بك "مجرد ارتفاع عابر" أم "عطل مفاجئ".

يشير الحرف (B، C، D) في منحنى الرحلة إلى نطاق العتبة المغناطيسية. وتكون الخاصية الحرارية متطابقة عبر المنحنيات عند نفس قيمة In؛ ويختلف فقط موضع النقطة المغناطيسية.

بالنسبة لقاطع الدائرة الكهربائية 16 أمبير، تكون العتبات المغناطيسية تقريبًا كما يلي: B16 يفصل عند تجاوز 48-80 أمبير؛ C16 يفصل عند تجاوز 80-160 أمبير؛ D16 يفصل عند تجاوز 160-320 أمبير. وتعتمد النقطة الدقيقة داخل كل نطاق على الشركة المصنعة ودرجة الحرارة.

تأتي معظم المباني السكنية والتجارية الصغيرة في الاتحاد الأوروبي مزودة بقواطع دوائر من النوع B كخيار افتراضي. هذا الخيار مناسب لمقابس المكاتب والإضاءة والأحمال المقاومة. ولكنه غير مناسب لدائرة خادم الذكاء الاصطناعي لأسباب سنوضحها لاحقًا.

سلوك بدء التشغيل الحقيقي لوحدة تزويد الطاقة - وهو ما لا توضحه بيانات المنتج.

عند توصيل وحدة تزويد الطاقة للخادم وتشغيلها وهي باردة، تتمثل المهمة الأولى لمرحلة الإدخال في شحن المكثفات الرئيسية على جانب التيار المستمر. تتراوح سعة هذه المكثفات عادةً بين 470 و2200 ميكروفاراد، وتعمل بجهد 400 أو 450 فولت، وتقع بعد مقوم الجسر. في البداية، تبدو المكثفات وكأنها دائرة قصر تقريبًا مع خط التيار المتردد لبضع مئات من الميكروثواني، إلى أن يقترب الجهد عبر المكثف من ذروة جهد الخط.

تعتمد آلية عمل معظم وحدات تزويد الطاقة الجيدة على مقاوم حراري ذي معامل حراري سالب (NTC) موصول على التوالي مع المدخل. عند برودته، تتراوح مقاومته بين 5 و20 أوم؛ يؤدي تيار البدء إلى تسخينه ذاتيًا في غضون أجزاء من الثانية، فتنخفض مقاومته إلى بضعة بالمئة من قيمتها عند البرودة، ويصبح المقاوم الحراري شفافًا فعليًا للتشغيل المستقر. أما عيبه، فهو أن المقاوم الحراري ذي معامل حراري سالب يحتاج إلى التبريد بعد انقطاع التيار الكهربائي - فوحدة تزويد الطاقة التي تم تشغيلها للتو ثم إيقافها لمدة عشر ثوانٍ قد تُظهر تيار بدء عالٍ يكاد يكون كما لو لم يكن هناك مُحدد للتيار على الإطلاق، لأن المقاوم الحراري لا يزال ساخنًا ومقاومته منخفضة.

غالبًا ما تُضاف إلى وحدات CRPS المخصصة للخوادم مُحدِّد تيار بدء التشغيل النشط : وهو عبارة عن مرحل أو ترانزستور MOSFET يتجاوز مقاومة تحديد التيار بمجرد شحن المكثفات الرئيسية. يجمع هذا بين حماية بدء التشغيل البارد التي توفرها مقاومة NTC واستقلالية التبريد التي يوفرها مفتاح التشغيل. تتميز وحدات CRPS التي تتراوح قدرتها بين 1.6 و3 كيلوواط بأداء أفضل في تيار بدء التشغيل مقارنةً بوحدات ATX ذات القدرة نفسها، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن الدائرة النشطة قياسية، وجزئيًا إلى أن افتراض مقاومة المصدر (230 فولت في مراكز البيانات) أكثر دقة.

نتيجتان لتصميم رفوف الذكاء الاصطناعي:

1. يُشير تيار البدء الأقصى المذكور في ورقة البيانات إلى الجهد الاسمي ومقاومة المصدر "النموذجية". عند 245 فولت (الحد الأعلى للتفاوت المسموح به في الاتحاد الأوروبي) على تغذية قصيرة ذات مقاومة منخفضة من لوحة مجاورة، قد يصل التيار الأقصى إلى 1.5-2 ضعف القيمة المذكورة. وقد قمنا بقياس تيارات قصوى تبلغ 180 أمبير على وحدة ATX بقدرة 1500 واط، والتي صُممت لتيار بدء أقصى يبلغ 100 أمبير.
2. تؤدي عمليات تشغيل وحدات تزويد الطاقة المتعددة في وقت واحد إلى زيادة ذروة تيار البدء. دورة التيار الكهربائي واحدة لجميع وحدات التزويد بالطاقة؛ فإذا تم توصيل أربع وحدات تزويد بالطاقة بنفس الدائرة الكهربائية وأغلقت جميعها مفاتيح الإدخال في نفس اللحظة، فإن قاطع الدائرة سيشهد ذروة تيار تبلغ حوالي أربعة أضعاف ذروة التيار لكل وحدة تزويد. يبدأ خادم 5090 رباعي الوحدات، مزود بوحدتي تزويد طاقة ATX بقدرة 2 كيلوواط (ذروة تيار تبلغ حوالي 150 أمبير لكل منهما في أسوأ الحالات)، بذروة تيار تبلغ حوالي 300 أمبير لفترة وجيزة. يفصل قاطع الدائرة B16 (عتبة مغناطيسية 48-80 أمبير). يفصل قاطع الدائرة C16 (80-160 أمبير) في أسوأ الحالات. يبقى قاطع الدائرة C32 (160-320 أمبير) موصولاً.

هذه هي الآلية الكامنة وراء الشكوى الأكثر شيوعًا "خادم الذكاء الاصطناعي الجديد الخاص بي يتسبب في فصل قاطع الدائرة الكهربائية باستمرار". الحمل المستمر لا يُشكل مشكلة. إنما تيار البدء المفاجئ عند بدء التشغيل البارد هو ما يتسبب في الفصل.

تخفيض القدرة عند التحميل المستمر - قاعدة الـ 80% التي تشمل أحمال عمل الذكاء الاصطناعي

تتمثل الممارسة المتبعة في الاتحاد الأوروبي (والمتوافقة مع معيار IEC 60364 من حيث المبدأ) في خفض تصنيف التيار المستمر لقاطع الدائرة إلى حوالي 80% من القيمة الاسمية للأحمال التي تسحب تيارًا مستمرًا لأكثر من ثلاث ساعات. وقد تم تقنين ذلك في أمريكا الشمالية في البند 210.20(أ) من معيار NEC؛ أما في أوروبا، فيُطبق هذا كأفضل ممارسة وليس كقاعدة صارمة، إلا أن المبدأ الفيزيائي الأساسي - التسخين ثنائي المعدن في قاطع الدائرة، وتسخين الموصل في الكابل - يبقى متطابقًا.

تُعدّ عمليات الاستدلال والتدريب في الذكاء الاصطناعي أحمالًا مستمرة بشكل واضح. فعند تشغيل نموذج بحجم 70 مليار بايت تحت حمل طلبات ثابت، يستهلك معالج الرسوميات (GPU) ما بين 80% و95% من استهلاكه الحراري الاسمي لساعات. وتكون عملية التدريب أكثر انتظامًا. ويُطبّق خفض الطاقة بنسبة 80% بالكامل ، فلا يوجد استثناء لأحمال عمل الذكاء الاصطناعي تحت مسمى "حمل الذروة المتقطع"، لأن هذا الحمل هو تحديدًا نوع الاستهلاك المستمر الذي وُضع خفض الطاقة لحمايته.

يعمل خادم مزود بأربع وحدات معالجة رسومية من طراز 5090 بقدرة 2.4 كيلوواط بشكل مستمر عند 81% من القدرة التشغيلية المستمرة لقاطع الدائرة من النوع B/C بقدرة 16 أمبير، وهو ما يمثل الحد الأقصى للتيار. مع قاطع دائرة من النوع B، يكون التيار مستقرًا في المتوسط، ويفصل القاطع عند ارتفاع التيار المفاجئ. أما مع قاطع دائرة من النوع C، فيكون التيار مستقرًا في المتوسط، ويفصل القاطع أحيانًا عند تزامن ذروات عابرة عبر وحدات المعالجة الرسومية الأربع. ومع قاطع دائرة من النوع C بقدرة 20 أمبير أو 25 أمبير، يكون للتيار هامش أمان حقيقي، ولا يفصل القاطع أبدًا. لهذا السبب، نوصي افتراضيًا لخادم مزود بأربع وحدات معالجة رسومية من طراز 5090 باستخدام دائرة كهربائية مخصصة من النوع C بقدرة 20 أمبير أو 25 أمبير ، وليس دائرة 16 أمبير التي تتناسب معها الحسابات.

اختيار منحنى الرحلة لمجموعة Kentino AI

ملاحظتان على هذه الطاولة:

• نادراً ما يكون منحنى D هو الحل الصحيح. يُستخدم قاطع الدائرة D 10–20× In لتشغيل المحولات وبدء تشغيل المحركات، حيث قد يستمر تيار البدء العالي لمئات المللي ثانية. أما تيار البدء العالي لوحدة التغذية فهو أقل من ملي ثانية إلى بضعة ملي ثانية. يتحمل قاطع الدائرة ذو منحنى D تيار البدء العالي بشكل طفيف، ولكنه يفقد حساسيته في حماية الدائرة القصيرة عند طرف الحمل في كابل طويل. يُنصح باستخدام قاطع الدائرة C إلا إذا كان لديك سبب محدد.
• إن زيادة حجم قاطع الدائرة الكهربائية بمقدار درجة واحدة يكون دائمًا أرخص من زيادة المنحنى بمقدار درجة واحدة. يُعدّ استخدام كابل تيار متردد بقدرة 20 أمبير مع كابل مناسب الحجم بديلاً بسيطاً بتكلفة 15 يورو عن كابل بقدرة 16 أمبير من الفئة C. كما أن الانتقال من الفئة B إلى الفئة C مع نفس القدرة يُعدّ أيضاً بديلاً، ولكنه يتعارض مع تصميم فني الكهرباء الأصلي. كلا الطريقتين فعّالتان؛ وعادةً ما نجمع بينهما - زيادة القدرة إلى منحنى C وزيادة حجم الكابل بمقدار درجة واحدة - لإتاحة مساحة لوحدة تزويد الطاقة الثانية التي ستضيفها لاحقاً.

لماذا تقلل بيانات تدفق الطلب من الموردين من العدد الحقيقي؟

ثلاثة أسباب تجعل رقم تيار بدء التشغيل المذكور في ورقة البيانات هو الحد الأدنى وليس الحد الأقصى:

1. قياسات البائع عند جهد اسمي 230 فولت تيار متردد. قد يصل جهد التيار الكهربائي في الاتحاد الأوروبي إلى 245 فولت أو أعلى في بعض المناطق وخلال ساعات انخفاض الأحمال. يتناسب تيار البدء خطيًا مع جهد الخط فوق جهد المكثف المشحون جزئيًا. تيار بدء قدره 100 أمبير عند 230 فولت يعادل 107 أمبير عند 245 فولت - وهو تأثير طفيف، ولكنه يتراكم مع التأثيرات الأخرى.
2. المعاوقة المصدرية المفترضة في ورقة البيانات هي مصدر مختبري "نموذجي".غالبًا ما تكون المقاومة بضع مئات من الميلي أوم. في تركيب حقيقي، حيث توضع اللوحة في نفس غرفة الرف مع كابل تغذية قصير، يمكن الحصول على مقاومة مصدر أقل من 100 ميلي أوم. انخفاض مقاومة المصدر يعني انخفاضًا أقل في الجهد أثناء بدء التشغيل، مما يعني تيار ذروة أعلى. لقد لاحظنا أن نفس وحدة التزويد بالطاقة تسحب تيار ذروة 80 أمبير مع كابل طويل، و140 أمبير مع كابل قصير.
3. تُعد حالة الشحن المسبق لحافلة التيار المستمر مهمة في دورة الطاقة السريعة. قد يؤدي إيقاف تشغيل وحدة تزويد الطاقة لبضع ثوانٍ ثم إعادة تشغيلها إلى ارتفاع درجة حرارة المكثفات الرئيسية مع وجود شحنة متبقية - وهذا عادةً ما يساعد، حيث يقلل من تيار البدء. ولكن وحدة تزويد الطاقة التي يتم إيقاف تشغيلها لبضع ثوانٍ مع بارد جهاز NTC الذي لم تتم إعادة ضبطه و تم تفريغ جزء من الدم قد تتسبب المكثفات في حدوث تيار بدء تشغيل مفاجئ غير معتاد يتجاوز قيمة بدء التشغيل البارد. هذا نادر الحدوث، ولكنه يظهر في الخوادم التي يقوم فيها شخص ما بإعادة تشغيل الطاقة عبر وحدة توزيع الطاقة (PDU) أثناء عملية تصحيح الأخطاء.

الحل العملي هو افتراض أن ذروة التيار في أسوأ الحالات تساوي تقريبًا ضعف القيمة المذكورة في ورقة البيانات عند تحديد حجم منحنى قاطع الدائرة المصغر (MCB). لهذا السبب، يُشير الجدول أعلاه إلى قيمة C تتراوح بين 20 و25 أمبير للأنظمة ذات 4 وحدات معالجة رسومية، وقيمة C تبلغ 32 أمبير أو التيار ثلاثي الأطوار للأنظمة ذات 8 وحدات معالجة رسومية، على الرغم من أن حسابات الحالة المستقرة تتناسب مع قواطع أصغر.

الحماية التفاضلية: نوع قاطع التيار المتبقي (RCD) لخزائن خوادم الذكاء الاصطناعي

يحمي جهاز التيار المتبقي (RCD) من تسرب التيار إلى الأرض الذي يتجاوز عتبة آمنة، وهي عادةً 30 مللي أمبير لدوائر الحماية الشخصية. وتتمثل آلية عمله في محول تيار يجمع بين التيار الحي والتيار المحايد؛ في التشغيل العادي يكون المجموع صفرًا، وأي اختلال في التوازن (تيار يتسرب إلى الأرض) يظهر كتيار متبقٍ يفصل الجهاز عند تجاوزه عتبة التشغيل.

طريقتان تُربك بهما خزانة خوادم الذكاء الاصطناعي جهاز التحكم عن بُعد (RCD):

تسريب مكثف Y في حالة الاستقرار. تحتوي جميع وحدات تزويد الطاقة ذات وضع التبديل على مكثفات Y في مرشح إدخال التوافق الكهرومغناطيسي، تقع بين السلك الحي والأرضي والسلك المحايد والأرضي. تعمل هذه المكثفات على تحويل ضوضاء التبديل عالية التردد إلى الأرض. كما أنها تمرر تيارًا صغيرًا بتردد 50 هرتز إلى الأرض كأثر جانبي - عادةً ما بين 0.5 و1 مللي أمبير لكل وحدة تزويد طاقة في وحدات ATX الاستهلاكية، وبين 1 و3 مللي أمبير لكل وحدة تزويد طاقة في وحدات CRPS الخاصة بالخوادم ذات الترشيح الأقوى. يحدد معيار IEC/EN 60950-1 والمعيار اللاحق له IEC 62368-1 هذا التيار بحد أقصى 3.5 مللي أمبير لكل جهاز تكنولوجيا معلومات لأسباب تتعلق بالسلامة. لذلك، يمكن أن يُظهر رف مزود بأربع وحدات تزويد طاقة تسريبًا أرضيًا في حالة الاستقرار يتراوح بين 4 و12 مللي أمبير قبل حدوث أي عطل. على قاطع تيار متبقي (RCD) بقوة 30 مللي أمبير، يُعتبر هذا "مقبولًا نظريًا" ولكنه يستهلك ما يقرب من نصف عتبة الفصل.

تسرب مكون التيار المستمر من تصحيح معامل القدرة النشط. تستخدم وحدات تزويد الطاقة الحديثة للخوادم تصحيح معامل القدرة النشط (PFC) - وهو عبارة عن محول رفع الجهد على المدخل يسحب تيارًا يتناسب مع شكل موجة جهد الخط، مما يحقق معامل قدرة أكبر من 0.95. تُنتج مرحلة تصحيح معامل القدرة مكون تيار مستمر صغيرًا ولكنه غير صفري في أي تسرب أرضي يحدث (في ظروف الأعطال غالبًا). تستجيب قواطع التيار المتبقي من النوع AC فقط لتيار متبقي جيبي نقي من التيار المتردد - ولن تكتشف أعطال مكون التيار المستمر. تكتشف قواطع التيار المتبقي من النوع A التيار المتردد والتيار المستمر النابض، وهو ما يغطي معظم الأحمال الإلكترونية أحادية الطور. تكتشف قواطع التيار المتبقي من النوع B أيضًا التيارات المتبقية السلسة من التيار المستمر ، وهو ما يمكن أن ينتجه تصحيح معامل القدرة النشط وأي مقوم ثلاثي الأطوار عند الحمل.

تُكلّف قواطع التيار المتبقي من النوع B من 3 إلى 5 أضعاف تكلفة النوع A. بالنسبة لخادم ذكاء اصطناعي واحد بأربعة معالجات رسومية في دائرة مكتبية قائمة، يُعدّ النوع A مناسبًا في الغالب ، حيث يهيمن تيار التيار المتردد الناتج عن مكثف Y على التسريب، ويكون مُكوّن التيار المستمر صغيرًا، ويصعب تبرير تكلفة استبدال اللوحة بالكامل بنوع B. أما بالنسبة لمختبر ذكاء اصطناعي مُخصّص يضمّ خوادم متعددة، فإنّ النوع B على خط التغذية هو الخيار الأمثل ، مع وجود قواطع تيار متبقي من النوع A بقدرة 30 مللي أمبير على مستوى المقابس لحماية الأفراد أثناء تنظيف المقابس وما شابه.

الانتقائية: مصيدة RCD في اتجاه المنبع/المصب

أحد عيوب أنظمة الحماية من التسرب الأرضي (RCD) الخطيرة في المختبرات التي تُركّب قواطع إضافية على لوحة التوزيع الكهربائية الموجودة: وجود قاطع تيار 30 مللي أمبير قبل قاطع تيار آخر بنفس القيمة لا يوفر أي تمييز انتقائي. قد يفصل أي من الجهازين أولاً عند حدوث عطل، وبمجرد فصل أحدهما، قد يفصل الآخر تبعاً لذلك مع إعادة توزيع التسرب عبر مسارات آلية الفصل. والنتيجة هي انقطاع التيار الكهربائي عن لوحة التوزيع بأكملها في حالة حدوث عطل موضعي في دائرة واحدة.

التصميم الأمثل لمختبر الذكاء الاصطناعي:

طوبولوجيا الانتقائية الصحيحة لقاطع التيار المتبقي: 100 مللي أمبير من النوع B انتقائي في اتجاه التيار قبل دوائر الذكاء الاصطناعي، 30 مللي أمبير من النوع A فقط على المقابس المساعدة ومقابس المكاتب.

يُضيف رمز "S" أو "انتقائي" على قاطع التيار المتبقي (RCD) في المنبع تأخيرًا زمنيًا مقصودًا يتراوح بين 40 و200 مللي ثانية لآلية الفصل، مما يضمن حصول الأجهزة المتصلة في المصب والتي تعمل بتيار 30 مللي أمبير على الوقت الكافي لإزالة العطل أولًا. بدون هذا التأخير الزمني، يتنافس قاطعا التيار المتبقي المتصلان على التوالي عند نفس العتبة. يُعدّ استخدام قاطع تيار متبقي انتقائي من النوع B في المنبع بقدرة 100 مللي أمبير، مع قاطع تيار متبقي من النوع A بقدرة 30 مللي أمبير في المصب على المقابس الإضافية فقط، وبدون قاطع تيار متبقي على دائرة الخادم المخصصة (بالاعتماد على قاطع التيار المتبقي في المنبع بقدرة 100 مللي أمبير لإزالة العطل)، هو التصميم الأمثل لرفوف الذكاء الاصطناعي متعددة الخوادم.

مثال عملي 1 - خادم Kentino AI ثماني وحدات معالجة رسومية 5090

الإعداد: جهاز Kentino AI 96 Turin واحد مع 4 × RTX 5090، و2 × 1500 واط ATX PSUs (توصيل منفصل لكل W04)، في مختبر صغير على دائرة مخصصة مثبتة حديثًا.

الحمل المستمر: حوالي 2.4 كيلوواط عند 230 فولت = 10.4 أمبير مستمر. عند تخفيض القدرة بنسبة 80%، يكون أصغر قاطع دائرة مناسب قانونيًا لهذا الحمل هو 13 أمبير؛ والحجم القياسي التالي هو 16 أمبير.

ذروة تيار البدء (أسوأ الحالات): 2 × 150 أمبير = 300 أمبير مجتمعة، تدوم أقل من 5 مللي ثانية. يفصل قاطع الدائرة AB 16 أمبير (مغناطيسي 48-80 أمبير) عند هذه الذروة. يفصل قاطع الدائرة AC 16 أمبير (مغناطيسي 80-160 أمبير) عند الحد الأعلى لأسوأ الحالات. يبقى قاطع الدائرة AC 20 أمبير (مغناطيسي 100-200 أمبير) موصولاً بالتيار.

قاطع التيار المتبقي (RCD): زوج واحد من وحدات التغذية، تسريب مكثف Y يُقدّر بحوالي 3-5 مللي أمبير في حالة الاستقرار. قاطع التيار المتبقي من النوع A بقدرة 30 مللي أمبير لديه هامش أمان يبلغ حوالي 25 مللي أمبير - وهذا جيد. إذا كان المبنى مزودًا فقط بحماية قاطع التيار المتبقي من النوع AC، فاستبدل الجهاز الموجود في اتجاه التيار بجهاز من النوع A أو B؛ ولا تقم بتركيب جهاز ثانٍ بقدرة 30 مللي أمبير.

المواصفات التي تم تسليمها لفني الكهرباء:

• دائرة كهربائية أحادية الطور مخصصة بجهد 230 فولت، C 20 A MCB (أو B 20 A إذا لم يكن المورد يخزن منحنى C بهذا التصنيف؛ ويفضل C).
• قاطع تيار تفاضلي من النوع A بقوة 30 مللي أمبير كحد أدنى، النوع ب إذا كان المبنى قيد التحديث على أي حال.
• مخرج Schuko (أو موصل أحادي الطور محلي 16 أمبير) في الخزانة. كابل C19/C20 من المخرج إلى وحدة توزيع الطاقة.
• لا توجد أحمال أخرى على نفس الدائرة.

ستتحمل هذه الدائرة خادم 5090 ذو 4 وحدات معالجة رسومية خلال عمليات بدء التشغيل البارد والتدريب المستمر وإعادة تشغيل الطاقة العرضية دون أي انقطاعات مزعجة.

مثال عملي 2 - خادم Kentino AI ثماني وحدات معالجة رسومية 5090

الإعداد: جهاز Kentino AI 256 Turin Dual واحد مع 8× RTX 5090، ووحدات CRPS 2+2 بقدرة 2 كيلو واط لكل منها، مخصصة للتدريب المستمر في غرفة خوادم صغيرة.

الحمل المستمر: حوالي 4.5 كيلوواط عند 230 فولت = 19.6 أمبير مستمر. عند تخفيض القدرة بنسبة 80%، يتطلب ذلك قاطع دائرة كهربائية لا يقل عن 25 أمبير؛ والحجم القياسي التالي هو 32 أمبير.

ذروة تيار البدء (أسوأ الحالات): 4 × 80 أمبير = 320 أمبير مجتمعة لوحدات CRPS، أقل من 5 مللي ثانية. قاطع التيار المتردد 32 أمبير (مغناطيسي 160-320 أمبير) على الحافة. ​​قاطع التيار المتردد 40 أمبير (200-400 أمبير) يتحمل التيار بهامش أمان.

قاطع التيار المتبقي (RCD): 4 × CRPS مع تصحيح معامل القدرة (PFC)، تسريب مكثف Y يُقدّر بحوالي 8-15 مللي أمبير في حالة الاستقرار، بالإضافة إلى مُكوّن تيار مستمر غير صفري. قاطع التيار المتبقي من النوع A بقدرة 30 مللي أمبير سيفصل بشكل غير مرغوب فيه في النهاية ، وقد لا يكتشف تيار العطل المستمر بشكل صحيح. النوع B الانتقائي بقدرة 100 مللي أمبير هو المواصفات الصحيحة.

خيارات المواصفات:

• الخيار أ - أحادي الطور: قاطع دائرة مصغر C 32 أمبير أو C 40 أمبير على دائرة مخصصة بجهد 230 فولت، وقاطع تيار متبقي انتقائي من النوع B بقدرة 100 مللي أمبير في اتجاه التيار. مخرج كهربائي أزرق CEE 32 أمبير (أحادي الطور IEC 60309) في الخزانة. يعمل هذا النظام ولكنه يقع على الحد الأعلى لتوزيع أحادي الطور؛ حيث يمر تيار كبير عبر مسار الكابل.
• الخيار ب - ثلاثي الأطوار (مفضل): مخرج أحمر CEE ثلاثي الأطوار 400 فولت 16 أمبير في الرف، مع توزيع وحدات CRPS الأربعة على الأطوار في وحدة توزيع الطاقة (لكل P02/P03تحمل كل مرحلة تيارًا مستمرًا يبلغ حوالي 6.5 أمبير، وهو أقل بكثير من أي قاطع دائرة مصغر من النوع C بقدرة 16 أمبير. يُوصى باستخدام قاطع تيار متبقي (RCD) لكل فرع أو قاطع تيار متبقي مشترك من النوع B بقدرة 100 مللي أمبير على التغذية ثلاثية الأطوار. هذا هو الحل الأمثل لأي نظام حاسوبي مزود بثماني وحدات معالجة رسومية (GPU) مع توفر تغذية ثلاثية الأطوار.

مثال عملي 3 - تخطيط مختبر بأربعة رفوف

الإعداد: تخطيط مختبر للروبوتات والذكاء الاصطناعي بأربعة رفوف، يحتوي كل منها على خادمين من نوع Kentino AI (ثماني وحدات معالجة رسومية لكل خادم)، وخادمين (أربع وحدات معالجة رسومية لكل خادم)، وشبكة، وشاحن للروبوتات البشرية. يبلغ استهلاك الطاقة التقريبي لكل رف: 2 × 4.5 + 2 × 2.4 = 13.8 كيلوواط؛ ومع إضافة الشبكة والمحولات والشواحن، يصل الاستهلاك إلى 15 كيلوواط لكل رف، أي 60 كيلوواط إجمالاً.

نظام التوزيع أحادي الطور غير قابل للتطبيق هنا، فالتكلفة المستدامة لكل وحدة تتطلب بالفعل نظام ثلاثي الأطوار. الخطة:

• تغذية المبنى: خدمة كهربائية ثلاثية الأطوار بجهد 400 فولت، وبحد أدنى 100 أمبير لكل طور. غالبًا ما تحتاج المباني القائمة إلى تحديثات في شبكة الكهرباء لتوفير هذه الخدمة؛ لذا يُرجى فحص لوحة التوزيع قبل توقيع عقد الإيجار.
• اللجنة الفرعية للمختبر: 400 فولت ثلاثي الأطوار، يتم تغذيته من المصدر الرئيسي على 4 × 63 أمبير أو 4 × 100 أمبير لكل كابل.
• لكل رف: تغذية حمراء من اللوحة الفرعية بجهد 400 فولت، ثلاثي الأطوار، 32 أمبير (قدرة نظرية 22 كيلوواط، قدرة مستمرة 17.6 كيلوواط - تناسب قدرة 15 كيلوواط لكل رف مع هامش أمان 17%). قاطع دائرة مصغر ثلاثي الأقطاب 32 أمبير قبل تغذية كل رف.
• استراتيجية RCD: حماية من الحرائق: قاطع تيار تفاضلي من النوع B بقدرة 100 مللي أمبير لكل وحدة تغذية، وقاطع تيار تفاضلي من النوع B بقدرة 300 مللي أمبير على اللوحة الرئيسية الفرعية. حماية شخصية: قواطع تيار تفاضلي من النوع A بقدرة 30 مللي أمبير فقط على المقابس الإضافية في المختبر (مكاتب محطات العمل، مقابس التنظيف)، وليس على تغذية الخوادم.
• موازنة الطور: إلى P03; وحدة توزيع الطاقة (PDU) ذات منافذ مقسمة حسب الطور لكل رف مع توثيق لربط المنافذ بالأطوار.
• بدء التشغيل التدريجي: انظر أدناه.

فخ بدء التشغيل المتدرج

سيناريو محدد يُسبب مشاكل للمختبرات عند أول استخدام: انقطاع التيار الكهربائي يُؤدي إلى فصل قاطع الدائرة الرئيسي، وعودة التيار الكهربائي، ومحاولة جميع الخوادم في الحامل بدء التشغيل البارد في نفس اللحظة. يبلغ إجمالي تيار البدء N × ذروة كل وحدة تزويد طاقة عبر جميع الخوادم في الحامل. بالنسبة لحامل يحتوي على أربعة خوادم، قد يصل هذا التيار لفترة وجيزة إلى 1000-2000 أمبير على خط التغذية الوحيد.

يستشعر قاطع الدائرة المصغر (MCB) هذا الأمر ويفصل التيار. تعود الغرفة إلى الظلام. يقوم مسؤول النظام بإعادة تشغيل اللوحة. ويتكرر الأمر نفسه.

حلان، نقوم بنشرهما افتراضياً على إصدارات Kentino متعددة الخوادم:

1. وحدة توزيع الطاقة المحولة مع تسلسل بدء التشغيل المتداخل (للحصول على P02تم ضبط منافذ وحدة توزيع الطاقة (PDU) لتشغيلها بالتتابع مع تأخير يتراوح بين 2 و5 ثوانٍ بين كل منفذ. يستغرق تشغيل أربعة خوادم ما بين 8 و20 ثانية؛ ولا تتداخل أحداث بدء التشغيل.
2. بدء تشغيل وحدة تزويد الطاقة "المتأخر" أو "بدء التشغيل التدريجي" في نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) / إدارة النظام المتكاملة للأجهزة (IPMI). تحتوي العديد من منصات الخوادم على خاصية تأخير استعادة الطاقة الكهربائية القابلة للتكوين، والتي تعمل على تغيير وقت بدء التشغيل بشكل عشوائي أو متداخل ضمن نطاق زمني قصير. وبالإضافة إلى تداخل وحدة توزيع الطاقة (PDU)، يوفر هذا طبقة ثانية من عدم الترابط.

بدون أحد هذه الأجهزة، سيتعطل حامل خوادم مكون من 8 خوادم موصول بقاطع دائرة مصغر واحد في كل مرة يتم فيها استعادة التيار الكهربائي. لقد رأينا ذلك، وهو أمر قابل للتكرار بشكل موثوق، ولا علاقة له بمتوسط ​​الحمل.

هذا جزء من موسوعة كينتينو، وهي سلسلة مرجعية حول الحوسبة الذكية، والروبوتات، والأنظمة التي تربط بينهما. نرحب بالتعليقات والتصويبات على البريد الإلكتروني info@kentino.com.