الطاقة أحادية الطور مقابل الطاقة ثلاثية الطور للحوسبة الذكية
أول نقاش يُعرقل مشروع تطوير الذكاء الاصطناعي لا يتعلق بوحدات معالجة الرسومات، بل يتعلق بالجدار. يطلب أحدهم خادمًا بثمانية وحدات معالجة رسومات، يصل الفني، يُلقي نظرة على الدائرة الكهربائية المتاحة، ويتوقف المشروع لثلاثة أسابيع ريثما يُجري فني كهربائي تعديلات على الغرفة. هذه المقالة هي النسخة التي ترغب في خوضها من ذلك النقاش. قبل تقوم بتوقيع أمر الشراء.
الجمهور المستهدف هم المشترون ومديرو المختبرات ومُكاملّو الأنظمة في أوروبا الذين يحتاجون إلى تحديد ما إذا كان نظامهم الكهربائي الحالي كافيًا، أو ما إذا كان تحديث النظام إلى نظام ثلاثي الأطوار ضروريًا. لن نفترض أي شيء عن خبرتكم في أنظمة الطاقة، لكننا سنكون صريحين بشأن الجوانب الحسابية المهمة.
أساسيات الطاقة الكهربائية المترددة، بأصغر جرعة فعالة
يحتوي التيار المتردد عند الحائط على ثلاثة أرقام جديرة بالمعرفة.
الجهد االكهربى. الضغط الذي تدفع به الشبكة الكهربائية الإلكترونات. تعمل أوروبا بجهد اسمي قدره 230 فولت بين الطور والحيادي. أما أمريكا الشمالية فتستخدم 120 فولت للمقابس العامة، و208 فولت أو 240 فولت للأجهزة ذات الطاقة العالية. يُقاس الجهد بين موصلين - إما بين سلك "موجب" وسلك محايد، أو بين سلكين موجبين من طورين مختلفين.
تكرر. كم مرة في الثانية ينعكس اتجاه الموجة الجيبية للتيار المتردد؟ 50 هرتز في أوروبا ومعظم آسيا، و60 هرتز في أمريكا الشمالية، مع بعض الاستثناءات. بالنسبة لوحدات تزويد الطاقة للخوادم، لا يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية، إذ تقبل جميع وحدات تزويد الطاقة الحديثة تقريبًا كلا الترددين. لكنه مهم للمحركات والمحولات وأي جهاز يعتمد على التردد المتزامن.
تيار. عدد الإلكترونات المتدفقة في الثانية الواحدة. يُقاس التيار بالأمبير. يمثل تصنيف قاطع الدائرة الموضح على الدائرة (16 أمبير، 32 أمبير، 63 أمبير) الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن أن يتحمله السلك وقاطع الدائرة بأمان.
الطاقة، وهي ما يُشغّل وحدات معالجة الرسومات (GPUs) فعليًا، هي حاصل ضرب الجهد والتيار. عند 230 فولت و16 أمبير، تحصل على قدرة نظرية تبلغ 3,680 واط. عمليًا، يتم تخفيض السحب المستمر إلى 80% من تصنيف قاطع الدائرة في معظم المناطق، لذا فإن دائرة 16 أمبير مناسبة لحمل مستمر يبلغ حوالي 2,950 واط. احتفظ بهذا الرقم في ذهنك، فهو الرقم الأكثر ذكرًا في هذه المقالة.
أحادي الطور، أحادي الطور المنفصل، ثلاثي الطور
تُزوّد الشبكة الكهربائية الطاقة بثلاث موجات جيبية، تفصل بين كل منها موجة وأخرى زاوية 120 درجة. وتعتمد الطاقة التي تصل إلى الحائط على كيفية توصيل المبنى من المحول.
- L1 المرحلة الأولى مباشرة
- L2 — المرحلة 2 مباشرة (إزاحة 120 درجة)
- L3 — المرحلة 3 مباشرة (إزاحة 240 درجة)
- N — محايد (عودة مشتركة)
- PE — الأرض الواقية
- على مرحلة واحدةL1 + N — 230 فولت
- ثلاث مراحلL1+L2+L3 + N — 400 فولت LL / 230 فولت LN
على مرحلة واحدة. سلك كهربائي حي وسلك محايد. هذا هو شكل كل مقبس كهربائي منزلي أوروبي: 230 فولت بين الطور والمحايد، قاطع دائرة واحد، دائرة واحدة. بسيط، شائع، محدود السعة. دائرة "أحادية الطور 16 أمبير" هي المقبس الافتراضي في غرف المعيشة في الاتحاد الأوروبي.
طور منفصل. من الأمور الغريبة في أمريكا الشمالية: محول كهربائي ذو ملف ثانوي بجهد 240 فولت، موصول بنقطة محايدة من المنتصف، مما يعطي 120 فولت على كل نصف و240 فولت على كليهما. هذا ما يُشغّل مجفف الملابس أو شاحن السيارات الكهربائية في الولايات المتحدة. لا يوجد هذا النوع من المنتجات في أوروبا. عندما يذكر منتدى أمريكي "240 فولت"، فإنه يقصد غالبًا نظام التيار الكهربائي ثنائي الطور 120/240 فولت، وليس نظام التيار الكهربائي أحادي الطور الأوروبي 230 فولت. تختلف الأسلاك والقواطع والمآخذ الكهربائية. ذُكر هذا هنا فقط لتجنب الخلط بين المعلومات الواردة من مصادر أمريكية على الإنترنت والواقع الأوروبي.
ثلاث مراحل. ثلاثة أسلاك حية (L1، L2، L3) بالإضافة إلى سلك محايد مشترك. في أوروبا، المعيار هو 400 فولت بين أي طورين و230 فولت من كل طور إلى السلك المحايد. هذا يعني أن مخرج التيار ثلاثي الأطوار يمنحك على حد سواء — نظام ثلاثي الأطوار عالي الجهد للمحركات الكبيرة ووحدات توزيع الطاقة، و ثلاث دوائر كهربائية مستقلة أحادية الطور بجهد 230 فولت، إذا تم تقسيمها بشكل صحيح. هذا هو النظام الذي تعمل عليه جميع المنشآت الصناعية، ومراكز البيانات، وورش العمل الجادة.
الرياضيات ثلاثية المراحل، النسخة التي تحتاجها:
| الكمية | المعادلة | مثال (400 فولت، 16 أمبير) |
|---|---|---|
| المرحلة إلى الجهد المحايد | V_LN = V_LL / √3 | 400 / 1.732 ≈ 230 فولت |
| إجمالي الطاقة ثلاثية الأطوار | P = √3 × V_LL × I × PF | 1.732 × 400 × 16 ≈ 11.1 كيلوواط |
| الطاقة لكل طور إلى المحايد | P_phase = V_LN × I | 230 × 16 ≈ 3.7 كيلوواط |
| إجمالي الطاقة يعادل 3 × أحادي الطور | 3 × طور P | 3 × 3.7 ≈ 11.1 كيلوواط |
العنوان الرئيسي: دائرة ثلاثية الأطوار 400 فولت 16 أمبير تحمل نفس القدرة 11 كيلوواط التي كانت ستتطلب تغذية أحادية الطور 230 فولت 48 أمبير. نفس النحاس، ثلاثة أضعاف القدرة، حمل متوازن على السلك المحايد.
الواقع الكهربائي للاتحاد الأوروبي
| نوع التثبيت | الدوائر النموذجية المتاحة | إجمالي الاستخدام المستمر |
|---|---|---|
| شقة سكنية | 1–4× 230 فولت 16 أمبير أحادي الطور | 3 - 12 كيلو واط |
| منزل سكني | دائرة فرعية ثلاثية الأطوار 400 فولت 25-32 أمبير | 14 - 22 كيلو واط |
| مكتب صغير / مختبر (تغذية واحدة) | 230 فولت 16 أمبير أو 32 أمبير أحادي الطور | 3 - 7 كيلو واط |
| مكتب صغير / مختبر (ثلاثي الأطوار) | 400 فولت 25 أمبير أو 32 أمبير ثلاثي الأطوار | 17 - 22 كيلو واط |
| ورشة عمل / صناعة خفيفة | 400 فولت 32 أمبير أو 63 أمبير ثلاثي الأطوار | 22 - 43 كيلو واط |
| صناعي / مركز بيانات / مركز بيانات | 400 فولت 63 أمبير+ ثلاثي الأطوار، تغذية متعددة | 43 كيلوواط أو أكثر لكل رف |
هذه معلومات نموذجية وليست مضمونة. أول ما يجب فعله قبل تحديد حجم تثبيت الخادم هو النظر إلى لوحة قواطع الدائرة الكهربائية الفعلية وحساب عدد الدوائر، وليس بناءً على ما "يفترض" أن يحتويه المبنى.
بعض الأمور التي قد تخدع المشترين:
- إن وجود مقبس طهي بجهد 400 فولت في شقة لا يعتبر تركيبًا ثلاثي الأطوار. تحتوي بعض الشقق في الاتحاد الأوروبي على مخرج كهربائي ثلاثي الأطوار واحد موصول بموقد حثي أو سخان مياه فوري. ولا يمكن لهذا المخرج تغذية خادم استدلال بشكل معقول دون إعادة توصيل الأسلاك وتركيب قاطع دائرة منفصل.
- "32 أ" وحدها لا معنى لها. دائرة أحادية الطور بقدرة 32 أمبير وجهد 230 فولت تُنتج حوالي 7.4 كيلوواط. أما دائرة ثلاثية الطور بقدرة 32 أمبير وجهد 400 فولت فتُنتج حوالي 22 كيلوواط. الجهد لا يقل أهمية عن التيار.
- لا يُعدّ قاطع الدائرة الحدّ الوحيد. يُحدد سُمك السلك، وتغذية اللوحة من الشارع، والفيوز الرئيسي للمبنى، جميعها القدرة الفعلية للتيار الكهربائي. فدائرة كهربائية بقدرة 32 أمبير على فيوز رئيسي بقدرة 25 أمبير، يفصل التيار في الدائرة التي تغذيها قبل الدائرة التي تغذيها.
عندما يكون الطور الواحد كافياً
بالنسبة لشريحة كبيرة من المشترين، يُعدّ التيار أحادي الطور بجهد 230 فولت مناسبًا. القواعد الأساسية:
خادم ذكاء اصطناعي واحد بأربعة وحدات معالجة رسومية، وبطاقات للمستهلكين. يستهلك جهاز مزود بأربع بطاقات رسومات RTX 5090 طاقة تتراوح بين 1.8 و2.4 كيلوواط بشكل مستمر تحت الضغط. على دائرة كهربائية 230 فولت 16 أمبير (بحد أقصى 2.95 كيلوواط مستمر)، لديك طاقة كافية لتشغيل الخادم نفسه بالإضافة إلى محطة عمل وشاشة وإضاءة الغرفة. معظم المكاتب المنزلية والمختبرات الصغيرة تستخدم هذا التكوين تحديدًا.
خادم واحد بأربعة معالجات رسومية، وبطاقات محطة عمل. تُعتبر أربع بطاقات رسومات RTX Pro 6000 Blackwell بقدرة 600 واط لكل منها حالةً على الحد الفاصل. يبلغ استهلاك الطاقة على مستوى البطاقة 2.4 كيلوواط؛ وعند إضافة استهلاك منصة الاستضافة والمراوح والمضخات، يصل الإجمالي إلى 2.8-3.0 كيلوواط. وهذا يُقارب الحد الأقصى للاستهلاك المستمر لدائرة كهربائية بقدرة 16 أمبير. لذا، نُفضل استخدام دوائر كهربائية بقدرة 32 أمبير كلما أمكن، أو وحدة توزيع طاقة ثلاثية المراحل مع خادم واحد لكل مرحلة.
بناء الاستدلال 8× L4 أو 8× L40. تُبقي بطاقات مراكز البيانات منخفضة الطاقة (L4 بقدرة 72 واط، وL40 بقدرة 300 واط) الخادم بأكمله ضمن نطاق استهلاك دائرة كهربائية واحدة بقدرة 16 أمبير. يستهلك نظام مكون من 8 بطاقات L4 حوالي 1.0 كيلوواط إجمالاً؛ بينما يستهلك نظام مكون من 8 بطاقات L40 حوالي 3.0 كيلوواط ويستفيد من تغذية كهربائية بقدرة 32 أمبير.
خادمان، دائرة كهربائية 32 أمبير. إذا كان لديك خط كهرباء أحادي الطور بجهد 230 فولت وتيار 32 أمبير (7.4 كيلوواط مستمر، وحوالي 5.9 كيلوواط بعد التخفيض)، يمكنك توصيل خادمين مزودين بأربع بطاقات رسومات (GPU) على خط واحد. هذا هو الحد الأقصى الواقعي للتشغيل على خط أحادي الطور. بعد خادمين، يصبح الأمر غير مجدٍ.
| الاعداد | تعادل مستمر | دائرة أحادية الطور |
|---|---|---|
| جهاز مزود بـ 4 بطاقات رسومات RTX 5090 / 4090 | 1.8 - 2.4 كيلو واط | 230 V 16 A |
| جهاز بلاكويل مزود بأربع بطاقات رسومات RTX Pro 6000 | 2.8 - 3.0 كيلو واط | يفضل 230 فولت 32 أمبير |
| جهاز مزود بـ 8 بطاقات رسومات RTX 5090 / 4090 | 3.5 - 4.5 كيلو واط | 230 فولت 32 أمبير (محكم) |
| 8× L4 استدلال | 1.0 - 1.2 كيلو واط | 230 V 16 A |
| 8× L40 استدلال | 2.8 - 3.2 كيلو واط | 230 V 32 A |
| خادمان (مستهلكان بأربعة معالجات رسوميات) على تغذية واحدة | 4.0 - 4.8 كيلو واط | 230 V 32 A |
إذا كان نظامك الكهربائي متوافقًا مع هذا الجدول ولن يتوسع، فلن تحتاج إلى نظام ثلاثي الأطوار. تخطَّ بقية هذه المقالة واتصل بفني الكهرباء لتوصيل خط مخصص بقدرة 16 أمبير أو 32 أمبير مع قاطع دائرة من النوع B.
عندما تحتاج إلى نظام ثلاثي الأطوار
يصبح استخدام التيار ثلاثي الأطوار إلزاميًا بمجرد تحقق أي من الشروط التالية:
يستهلك رف واحد أكثر من 7 كيلوواط بشكل مستمر. دائرة أحادية الطور بقدرة 32 أمبير عند جهد 230 فولت محدودة نظريًا بقدرة 7.4 كيلوواط، مع تخفيض القدرة المقدرة إلى حوالي 5.9 كيلوواط. أي شيء أعلى من ذلك يتطلب إما عدة مصادر تغذية أحادية الطور (وهو أمر غير عملي، وقبيح، ولا يزال يؤثر على تغذية لوحة التوزيع) أو نظام ثلاثي الأطوار. بالنسبة لخادم 5090 ذي 8 وحدات معالجة رسومية (4.5 كيلوواط) بالإضافة إلى المضيف والشبكة ووحدة تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS)، فإنك تصل بالفعل إلى 5-6 كيلوواط. صورة واحدة؟ الخادم. خادمان في رف واحد يستهلكان 10 كيلوواط. التيار ثلاثي الأطوار هو الحل الأمثل.
أنت بحاجة إلى سحب مستمر بقدرة 32 أمبير على تغذية واحدة. تُحدد معظم التركيبات الكهربائية السكنية والتجارية الصغيرة في الاتحاد الأوروبي الحد الأقصى لتيار الدوائر الفرعية أحادية الطور بـ 32 أمبير. وبعد ذلك، يُفترض في قياسات الأسلاك واختيار قواطع الدائرة وتصميم لوحة التوزيع وجود تيار ثلاثي الأطوار. فإذا طلبت من كهربائي تركيب مخرج كهربائي أحادي الطور بقدرة 63 أمبير لخادم، فسينظر إليك باستغراب ثم يُقدم لك عرض سعر لتيار ثلاثي الأطوار.
خوادم متعددة في غرفة واحدة. بمجرد تجاوز خادمين مزودين بثمانية وحدات معالجة رسومية، ستدخل في نطاق التيار ثلاثي الأطوار شئت أم أبيت. ببساطة، لا يمكن استيعاب القدرة الكهربائية على دوائر التيار أحادي الطور في الاتحاد الأوروبي دون حلول وسط غير مرغوب فيها.
أنت تريد وحدة توزيع طاقة واحدة لكل رف، وليس ثلاث وحدات. من الناحية النظرية، يُمكن توصيل ثلاثة خوادم بخزانة واحدة عبر ثلاث دوائر أحادية الطور منفصلة. لكن عمليًا، ستكون إدارة الكابلات سيئة للغاية، ولن تتمكن من موازنة الحمل، كما أن أي وحدة توزيع طاقة (PDU) مناسبة للخزانة بقدرة تزيد عن 5 كيلوواط تعمل بنظام ثلاثي الأطوار فقط. على أي حال، ستضطر إلى استخدام نظام ثلاثي الأطوار عبر وحدة توزيع الطاقة.
الاستعداد لاستيعاب خادم إضافي في المستقبل. هذه هي الحالة التي نراها في أغلب الأحيان عمليًا. يطلب المختبر جهازًا واحدًا بأربع وحدات معالجة رسومية، ويكون مُكامل الأنظمة موجودًا بالفعل، واللوحة الكهربائية بها مساحة كافية، والتكلفة الحدية لسحب تغذية ثلاثية الأطوار الان يُعدّ هذا جزءًا بسيطًا من تكلفة إعادة التثبيت بعد ثمانية عشر شهرًا عند وصول الخادم الثاني. إذا كنت تخطط للتوسع، فإنّ اعتماد نظام ثلاثي المراحل منذ البداية هو الخيار الأمثل.
مزايا المراحل الثلاث، بشكل ملموس
إلى جانب القدرة الخام، تتمتع الأنظمة ثلاثية الطور بثلاث مزايا هندسية حقيقية.
كمية أقل من النحاس للحصول على نفس القدرة. ينقل خط تغذية ثلاثي الأطوار بجهد 400 فولت وتيار 32 أمبير طاقة 22 كيلوواط عبر أربعة موصلات (L1، L2، L3، N) مصممة لتحمل 32 أمبير لكل منها. أما التغذية أحادية الطور المكافئة - 22 كيلوواط بجهد 230 فولت - فتتطلب 96 أمبير عبر زوج واحد من السلك الحي والمحايد، مما يستلزم كابلًا أثقل بكثير وقاطعًا كهربائيًا أكبر. بالنسبة لتمديدات الكابلات الطويلة في المباني الصناعية، فإن توفير النحاس يُعدّ مكسبًا حقيقيًا.
حمل متوازن، تيار محايد منخفض. عندما تتوزع الأحمال بالتساوي على الأطوار الثلاثة، يكون تيار العودة في الموصل المحايد شبه معدوم (حيث تلغي الموجات الجيبية الثلاث بعضها بعضًا). هذا يعني إمكانية استخدام موصل محايد أصغر حجمًا، وانخفاض درجة حرارة المحولات، والحفاظ على معامل قدرة سليم. في نظام أحادي الطور، يعود كل التيار المسحوب عبر الموصل المحايد.
التوزيع الطبيعي عبر أجهزة متعددة. توفر وحدات توزيع الطاقة ثلاثية الطور ثلاثة خطوط أحادية الطور مستقلة بجهد 230 فولت (L1+N، L2+N، L3+N). قم بتوصيل خادم واحد بكل خط، وستحصل على موازنة تلقائية للأحمال - بافتراض أن استهلاك الخوادم للطاقة متساوٍ تقريبًا. نراعي هذا الأمر عند تصميم رفوف الخوادم: ثلاثة خوادم متطابقة بأربع وحدات معالجة رسومية لكل وحدة توزيع طاقة ثلاثية الطور بقدرة 32 أمبير هي أنقى تصميم يمكنك إنشاؤه.
أشكال موجية أكثر وضوحًا تحت حمل التبديل الثقيل. وحدات تزويد الطاقة لوحدات معالجة الرسومات تعمل بنظام التبديل، وتسحب التيار على دفعات بتردد ضعف تردد التيار الكهربائي. تتعامل الأنظمة ثلاثية الأطوار مع هذا الحمل بشكل أفضل لأن كل طور لا يشهد سوى ثلث إجمالي نشاط التبديل. وينعكس ذلك في انخفاض التشوه التوافقي على تغذية المبنى، وفي الحالات القصوى، في تقليل حالات فصل قواطع التيار المتبقي (RCDs) غير المرغوب فيها.
المقابل: تركيب نظام ثلاثي الأطوار أكثر تكلفة، ويتطلب فني كهرباء معتمدًا وذو خبرة، ويزيد من تعقيد تحديد حجم وحدات توزيع الطاقة (PDU) ووحدات الإمداد بالطاقة غير المنقطعة (UPS). لا تُشكل أي من هذه العوامل عائقًا أمام استخدام النظام عند تجاوز 7 كيلوواط لكل رف. أما عند أقل من ذلك، فيُعدّ النظام أحادي الطور أبسط.
كيف تقوم وحدة توزيع الطاقة ثلاثية الأطوار بتوزيع الطاقة فعلياً
هذا هو الجزء الذي لا يراه معظم المشترين إلا في يوم التركيب، لذا يجدر توضيحه.
تستقبل وحدة توزيع الطاقة ثلاثية الطور المثبتة في الرف مدخلًا واحدًا بجهد 400 فولت ذي 5 دبابيس (L1، L2، L3، N، PE) وتُخرج شريطًا من منافذ C13 أو C19 القياسية. وتقوم داخليًا بتقسيم المدخل إلى ثلاث مجموعات:
= 230 V
(مثال: 7 منافذ بيع)
خادم 1
1× 4-GPU ~2.4 كيلو واط
= 230 V
(مثال: 7 منافذ بيع)
خادم 2
1× 4-GPU ~2.4 كيلو واط
= 230 V
(مثال: 7 منافذ بيع)
خادم 3
1× 4-GPU ~2.4 كيلو واط
تقوم وحدة توزيع الطاقة ثلاثية الأطوار بتقسيم مدخل 400 فولت واحد إلى ثلاثة بنوك مستقلة 230 فولت - خادم واحد لكل طور لتحقيق حمل متوازن.
بعض الآثار العملية:
- تظل الخوادم نفسها أجهزة أحادية الطور. تقبل وحدات تزويد الطاقة القياسية للخوادم من نوع ATX أو وحدات الخوادم الاحتياطية تيارًا أحادي الطور بجهد 100-240 فولت. لا يوجد ما يُسمى بوحدة تزويد طاقة ثلاثية الطور للخوادم في فئة بناء الذكاء الاصطناعي. يُعدّ استخدام التيار ثلاثي الطور خيارًا خاصًا بتوزيع الطاقة في المبنى، حيث تقوم وحدة توزيع الطاقة (PDU) بتقسيم التيار.
- توزيع الأحمال يقع على عاتقك. إذا قمت بتوصيل خادمين على الطبقة الأولى (L1) ولم تقم بتوصيل أي خادمين على الطبقتين الثانية (L2) أو الثالثة (L3)، فإنك تُفقد الغرض من ذلك. تُظهر وحدات توزيع الطاقة (PDUs) المزودة بعدادات أو مفاتيح التيار لكل طور؛ تحقق منها أثناء التثبيت وأعد توزيع الطاقة إذا لزم الأمر.
- أهمية قاطع الدائرة لكل طور. عادةً ما يكون لكل فرع من فروع وحدة توزيع الطاقة ثلاثية الأطوار بقدرة 32 أمبير منصهر داخلي بقدرة 16 أمبير أو 20 أمبير. لا يمكنك سحب 30 أمبير عبر مجموعة منافذ واحدة لمجرد أن تيار الإدخال 32 أمبير لكل طور. راجع ورقة مواصفات وحدة توزيع الطاقة.
- تصبح الخوادم المزودة بوحدتي تزويد طاقة على نظام ثلاثي الأطوار مثيرة للاهتمام. إذا كان لديك خادم مزود بوحدتي تزويد طاقة احتياطيتين وترغب في الحصول على طاقة A/B حقيقية، فأنت بحاجة إلى مصدرين منفصلين للتيار ثلاثي الأطوار (يفضل أن يكونا من قاطعين كهربائيين، وأحيانًا من مصدرين للتيار الكهربائي). يتم توصيل وحدة تزويد الطاقة الأولى (PSU 1) بوحدة توزيع الطاقة A (PDU A) على الخط L1 (على سبيل المثال)، بينما يتم توصيل وحدة تزويد الطاقة الثانية (PSU 2) بوحدة توزيع الطاقة B (PDU B) على الخط L1 (على سبيل المثال). هذا تصميم مناسب لمراكز البيانات؛ ونادرًا ما تحتاجه المختبرات الصغيرة.
400 فولت مقابل 230 فولت على جانب الخادم - قصة المعدات
سؤال منطقي: إذا كان التيار ثلاثي الأطوار يوفر 400 فولت بين الأطوار، فهل يعمل خادمي بطريقة ما على 400 فولت مباشرة؟
بالنسبة لخوادم الذكاء الاصطناعي من فئة Kentino - منصات Supermicro و Bone64c المزودة بوحدات تزويد طاقة احتياطية من نوع ATX أو CRPS - فإن الإجابة هي لا. تقبل وحدات تزويد الطاقة للخوادم تيارًا مترددًا أحادي الطور بجهد 100-240 فولت. يتم ضبط نطاقها تلقائيًا عبر هذا النطاق. يتم تزويدها بأحد خطوط 230 فولت الخارجة من وحدة توزيع الطاقة ثلاثية الأطوار، ولا تعلم وحدة تزويد الطاقة أو تهتم بأن المبنى يعمل بنظام ثلاثي الأطوار في المصدر الرئيسي.
تستخدم بعض معدات مراكز البيانات الضخمة وموفري خدمات الحوسبة السحابية مدخلات جهد 200-415 فولت أو ما يُعرف بـ"التيار المستمر عالي الجهد" (HVDC)، حيث يتم تغذية وحدة التزويد بالطاقة إما بشكل مباشر من ناقل تيار مستمر بجهد 380 فولت بعد تقويمه. هذه الحلول موجودة بالفعل، وهي أكثر كفاءة عند التوسع لأن كل خطوة تحويل تُفقد ما بين 1-3% من الطاقة، ولكنها ليست ما يُستخدم في مختبرات الاتحاد الأوروبي أو المنشآت التجارية الصغيرة. بالنسبة لمجموعة الخوادم التي تُصنّعها شركة كينتينو (خوادم بأربعة وثمانية وحدات معالجة رسومية متصلة بوحدات معالجة رسومية عبر منفذ PCIe، ووحدات تزويد طاقة CRPS قياسية)، يُفترض استخدام تغذية أحادية الطور بجهد 230 فولت لوحدة التزويد بالطاقة بغض النظر عن بنية الشبكة.
| فئة جامعة ولاية بنسلفانيا | مساهمة الجهد | أين يظهر |
|---|---|---|
| مستهلك / محطة عمل ATX | 100-240 فولت أحادي الطور | أجهزة سطح المكتب وأجهزة البرج المزودة بأربع وحدات معالجة رسومات |
| CRPS 1.6–2.4 كيلوواط فائض | 100-240 فولت أحادي الطور | رفّ يحتوي على 4 وحدات معالجة رسومية، ووحدات معالجة رسومية من المستوى الرابع/المستوى 40 تحتوي على 8 وحدات معالجة رسومية |
| CRPS 2.7–3.3 كيلوواط فائض | 200-240 فولت أحادي الطور | تجميعات بثمانية معالجات رسوميات 5090/Pro 6000 |
| مُزوّد خدمات الحوسبة السحابية عالية الجهد للتيار المستمر / 380 فولت تيار مستمر | 380 V DC | مقدمو الخدمات السحابية ليسوا ضمن نطاق عملنا |
| محطة اتصالات / مركز بيانات | -48 فولت تيار مستمر | غرف الاتصالات، ليست ضمن نطاق عملنا |
الواقع الذي نصبه الاتحاد الأوروبي بصدق
بعيدًا عن بريق المبيعات، فإن الصورة بالنسبة للمشترين الأوروبيين في عام 2026 هي:
- خادم واحد بأربع وحدات معالجة رسومية: تيار أحادي الطور 16 أمبير مناسب. هذا هو الجزء الأكبر من عمليات نشر المختبرات الصغيرة ومحطات العمل.
- خادم واحد بثمانية وحدات معالجة رسومية: يعمل التيار أحادي الطور 32 أمبير، أما التيار ثلاثي الأطوار فهو أنظف. لا تتوفر دائرة 32 أمبير في اللوحة دائمًا؛ إذا كنت مضطرًا لسحب سلك جديد على أي حال، فاسحب سلكًا ثلاثي الأطوار.
- خادمان مزودان بـ 8 وحدات معالجة رسومية أو أي شيء يزيد عن 7 كيلو واط بشكل مستمر: ثلاثي الأطوار، بدون استثناءات. تنهار حسابات الطور الواحد، واللوحة لا تدعمها، ووحدات توزيع الطاقة التي تريدها غير موجودة في متغيرات الطور الواحد.
- أي رف تنوي التوسع فيه: ثلاثي المراحل من اليوم الأول. تكلفة التركيب الهامشية ضئيلة، وتكلفة إعادة العمل لاحقاً كبيرة، وسوف تشكر نفسك في المستقبل.
يميل بعض المشترين الجدد إلى استخدام نظام التزويد بالطاقة أحادي المرحلة لأقصى حد ممكن، وذلك لتأجيل تركيب نظام التزويد بالطاقة ثلاثي المراحل. قد ينجح هذا مع خادم واحد، لكنه يفشل حتماً مع الخادم الثاني.
ما الذي يجب أن تسأل عنه فني الكهرباء؟
عندما يأتي فني الكهرباء لمعاينة التركيب، أعطه هذه القائمة. (يسعدنا القيام بذلك نيابةً عنك في حالة التركيب الذي قامت شركة كينتينو بتنفيذه، ولكن الكلمات مفيدة حتى بدون ذلك).
- السعة المتاحة في اللوحة الرئيسية. كم أمبير يسمح به التيار الكهربائي للمبنى؟ في المباني السكنية في الاتحاد الأوروبي، يكون المصهر الرئيسي عادةً 25 أمبير أو 32 أمبير. مجموعلا يمكنك تركيب دائرة خادم بقوة 32 أمبير إذا كانت الشقة بأكملها موصولة بخط رئيسي بقوة 25 أمبير.
- توافر التيار الكهربائي ثلاثي الأطوار الحالي. بعض المباني مزودة بلوحة توزيع كهربائية ثلاثية الأطوار، لكنها لا توزع إلا بنظام أحادي الطور. تكلفة تزويد مقبس محدد بنظام ثلاثي الأطوار أقل بكثير من تكلفة مدّ نظام ثلاثي الأطوار إلى المبنى من الشارع.
- دائرة مخصصة للخادم (الخوادم). غير مشترك مع الإضاءة أو أنظمة التكييف أو منافذ المكاتب. يُفضل استخدام قاطع دائرة من النوع B مُصمم خصيصًا ليتناسب مع تيار بدء التشغيل لوحدة التزويد بالطاقة - قاطع الدائرة من النوع C يفصل التيار بشكل أقل ولكنه يسمح بتيار أكبر قبل الفصل، بينما قاطع الدائرة من النوع A يفصل التيار بشكل مفرط بالنسبة لوحدات التزويد بالطاقة ذات الوضع التبديل.
- نوع وموقع المنفذ. بالنسبة للتيار ثلاثي الأطوار، حدد منافذ CEE 16 أمبير أو 32 أمبير حمراء (IEC 60309) إلا إذا كان لديك طراز محدد من وحدة توزيع الطاقة (PDU). أما بالنسبة للتيار أحادي الطور، فيكفي استخدام معيار Schuko CEE 7/4 (ألمانيا، النمسا، هولندا) أو المعيار المحلي (تستخدم جمهورية التشيك وسلوفاكيا معيار CEE 7/5، وهو المعيار الفرنسي/البلجيكي).
- فئة قاطع التيار المتبقي (RCD). تتميز وحدات تزويد الطاقة ذات الوضع التبديل مع تصحيح معامل القدرة بتيارات تسرب أرضي منخفضة. قد تتسبب قواطع التيار المتبقي من النوع AC في حدوث أعطال متكررة مع وجود عدة خوادم؛ لذا يُنصح باستخدام النوع A أو النوع B. يُرجى توضيح ذلك جيدًا - حيث يميل العديد من فنيي الكهرباء إلى استخدام النوع AC بشكل افتراضي.
- طول مسار الكابل. إذا كانت لوحة التوزيع بعيدة عن غرفة الخوادم، يصبح انخفاض الجهد مصدر قلق حقيقي عند التيارات العالية. يحتاج فني الكهرباء إلى معرفة مسافة التوصيل لتحديد حجم الكابل المناسب.
- إمكانية زيادة الطاقة الاستيعابية في المستقبل. اطلب أن يكون حجم قاطع الدائرة والأسلاك أكبر بدرجة واحدة من سحب التيار الحالي. الفرق في التكلفة بين أسلاك النحاس 25 أمبير و32 أمبير ضئيل، لكن تكلفة إعادة التركيب لاحقًا باهظة.
إذا لم يتمكن فني الكهرباء من الإجابة على الأسئلة من 1 إلى 3 بمجرد النظر إلى لوحة التوزيع، فابحث عن فني آخر. هذا عمل أساسي لأي تركيبات تجارية.
نداء أمني
سنقول هذا مرة واحدة، وبوضوح، لأنه أمر مهم.
لا تقم أبدًا بتركيب أنظمة كهربائية ثلاثية الطور، أو أنظمة كهربائية ثنائية الطور، أو أي شيء يتجاوز دائرة كهربائية منزلية أحادية الطور. الجهد الكهربائي المتضمن - 400 فولت بين الأطوار، مع تيارات عطل قد تصل إلى آلاف الأمبيرات قبل أن يفصل القاطع - قاتل في أجزاء من الثانية، لا في ثوانٍ. مسافات التخليص، وأحجام الموصلات، واختيار قاطع التيار المتبقي، ونظام التأريض ليست بديهية، وأنماط الأعطال لا تمنح فرصة ثانية.
في الاتحاد الأوروبي، يقتصر العمل على الدوائر الكهربائية ثلاثية الأطوار على الفنيين الكهربائيين المعتمدين (شهادة "revize" في جمهورية التشيك وسلوفاكيا، وشهادة "qualification BR/B2V" في فرنسا، وشهادة "Elektrofachkraft" في ألمانيا). ولا يُعدّ هذا الاعتماد إجراءً بيروقراطيًا، بل هو ضروري لأن عواقب التوصيل الخاطئ في دائرة كهربائية ثلاثية الأطوار بقدرة 32 أمبير تشمل خطر القوس الكهربائي والصعق الكهربائي وحرائق المباني. ولا تغطي شركات التأمين تكاليف الأعمال الكهربائية غير المصرح بها.
ينطبق هذا حتى لو كنتَ مُلِمًّا تقنيًّا بالإلكترونيات ذات الجهد المنخفض. فحتى هاوٍ يعمل بنظام 12 فولت، وقد قام بلحام مئات اللوحات الإلكترونية، لا يزال يفتقر إلى معدات الاختبار، والمعرفة التنظيمية، وسلوكيات السلامة اللازمة لتنفيذ تركيبات ثلاثية الطور على مستوى المباني. استعن بفني متخصص. فأجر الفني المعتمد في اليوم الواحد أرخص بكثير من تكلفة إصلاح حريق.
ماذا تفعل بعد ذلك
إذا كنت تقوم بتحديد حجم التجهيزات الكهربائية لتثبيت خادم الذكاء الاصطناعي، فإن الخطوات بالترتيب هي:
- احسب عدد الخوادم لديك واجمع الطاقة المستمرة. استخدم الجدول الموجود في قسم "متى يكفي التيار أحادي الطور". كن صادقًا بشأن ذروة الحمل - إذ ترتفع أحمال وحدات معالجة الرسومات بشكل كبير فوق معدل استهلاك الطاقة المُصنّف لفترات قصيرة.
- انظر إلى لوحة قواطع الدائرة الكهربائية الخاصة بك. صوّرها، واحسب عدد الدوائر، وسجّل قيمة المصهر الرئيسي. أرسل هذه المعلومات إلى مُكامل النظام قبل إتمام عملية التركيب.
- حدد ما إذا كان النظام أحادي الطور أم ثلاثي الطور بناءً على ميزانية الطاقة، وليس بناءً على "ما لدينا". إذا نصت الميزانية على نظام ثلاثي المراحل، فلا تحاول تطبيق نظام أحادي المرحلة.
- اتصل بفني كهرباء معتمد لإجراء مسح للموقع. المسح رخيص، لكن إعادة العمل ليست كذلك.
- حدد الدوائر الكهربائية بحيث يكون هناك هامش أمان كافٍ لخادم واحد. لا ينبغي تحديد حجم خادم 4-GPU بحيث يملأ دائرة 16 أمبير بنسبة 95٪؛ 32 أمبير هو الخيار الأفضل إذا كان متاحًا.
- بالنسبة لرفوف الخوادم المتعددة، خطط لوحدة توزيع الطاقة كجزء من التركيب الكهربائي. وحدة توزيع الطاقة ثلاثية الطور للرف بالإضافة إلى مخرج أحمر مطابق من نوع CEE 16/32 أمبير، بحجم مناسب لسحب الطاقة الكلي للرف بالإضافة إلى 20%.
- قم بتوثيق عملية التثبيت ليستفيد منها الشخص التالي. قم بتسمية قواطع الدائرة. دوّن تعيينات الأطوار. احتفظ بالمخطط الكهربائي في مكان يسهل على الفني التالي العثور عليه.
تتناول المقالات اللاحقة في هذه السلسلة بمزيد من التفصيل العناصر المهمة بمجرد توصيل الطاقة إلى الخزانة: أنواع وحدات توزيع الطاقة (PDU)P02)، موازنة الأطوار عملياً (P03) تحديد حجم قاطع الدائرة الكهربائية وسلوك بدء التشغيل (P04)، تحديد حجم وحدات UPS لأحمال الذكاء الاصطناعي (P05وتصميم المولدات ومفتاح التحويل للمواقع التي تحتاج إليه (P06).
هذا جزء من ويكي كينتينو، وهي سلسلة مرجعية حول الحوسبة الذكية، والروبوتات، والأنظمة التي تربط بينهما. نرحب بالتعليقات والتصويبات على info@kentino.com.