Guida rapida alle unità di distribuzione dell'alimentazione (PDU)

Le unità di distribuzione dell'alimentazione, note anche come PDU, sono un dispositivo dotato di uscite multiple progettato per controllare e distribuire l'energia elettrica, normalmente utilizzato nei rack delle apparecchiature di rete situate in un data center.

Una PDU di base svolge lo stesso compito di una power strip, fornendo a più dispositivi la corrente di un'unica fonte di alimentazione, come una presa a muro. La PDU a rack di cui parleremo oggi si monta direttamente sul rack delle apparecchiature per monitorare e controllare l'alimentazione, contribuendo a bilanciare i carichi di corrente per alcuni dispositivi specifici come server e switch. La larghezza è in genere di 19 o 23 pollici. A differenza di altri tipi di PDU progettati per essere montati a parete o attaccati al lato di un rack di apparecchiature, le PDU per rack riducono la distanza tra le uscite di alimentazione della PDU e gli ingressi di alimentazione dei dispositivi che riceveranno elettricità.

In base a diversi standard di classificazione, le PDU a rack sono di vari tipi per diverse applicazioni: PDU smart e non smart, PDU monofase e trifase, PDU verticali e orizzontali, ecc. Tipi di PDU disponibili sul mercato fornirà un'introduzione completa alle diverse PDU.

Vantaggi dell'utilizzo di una PDU

Riduce i costi energetici

L'uso di PDU significa gestire diverse uscite dalla stessa fonte. In questo modo è molto più facile canalizzare l'energia ed evitare inutili sprechi.

Garantisce l'affidabilità dei carichi di potenza

Le PDU possono aiutare a collegare ogni presa a un dispositivo informatico o di rete in modo da ottenere più uscite di alimentazione integrate. L'adozione di una soluzione PDU aiuta a proteggere dalla perdita di dati e dai tempi di inattività causati da una spina scollegata.

Crea una struttura organizzata

In poche parole, niente più ingombri. Il fattore di forma ottimale occupa meno spazio per un utilizzo efficiente dello spazio in rack. Inoltre, non esisterà più la situazione di massa di centinaia di fili diversi che corrono in giro e portano in posti diversi. La PDU sarà l'hub di controllo centrale di tutte le uscite di alimentazione.

Offre un'installazione ccomoda e flessibile

Le PDU per rack sono generalmente leggere da montare. Le PDU con circuiti codificati a colori consentono di identificare facilmente le fasi dei banchi di prese per facilitare l'isolamento dei guasti o il bilanciamento del carico. Le PDU da rack sono disponibili in formato verticale o orizzontale e possono essere costruite su misura per soddisfare requisiti di alimentazione specifici da alcuni fornitori. La maggior parte di esse è versatile e conveniente per soddisfare i vari requisiti di rete.

Quanti tipi di prese per le PDU?

Per quanto riguarda le prese delle PDU, la maggior parte di esse segue lo standard NEMA stabilito dall'Associazione Nazionale dei Produttori Elettrici degli Stati Uniti. I connettori NEMA, comprese le spine e le prese di alimentazione, sono utilizzati per la rete elettrica AC in Nord America e in altri paesi che utilizzano questi standard.

I dispositivi di cablaggio NEMA sono realizzati con valori di corrente da 15 a 60 ampere (A) e valori di tensione da 125 a 600 volt (V). Il numero seguito dal trattino indica la corrente nominale del dispositivo, mentre le lettere hanno significati diversi—R sta per "Receptacle" (presa), P rappresenta "Plug" (spina) e L indica la chiusura (presa o spina). Ad esempio, il modello 5-15R è una comune presa a due poli e tre fili da 125 V, con una potenza nominale di 15 A. A parità di potenza elettrica, il modello L5-15R è un modello con chiusura che non è fisicamente compatibile con il modello 5-15 a lamelle diritte. Il modello 5-30R presenta la stessa configurazione a due poli e tre fili e la stessa tensione di 125 V, ma con una corrente nominale di 30 A.

Ogni PDU a rack offre un certo numero di prese che variano in base alle dimensioni fisiche (cioè lunghezza, larghezza e profondità) della PDU, allo spazio totale disponibile e alla capacità di gestione della potenza della PDU. Ad esempio, una PDU montata su rack 1U ha spazio sufficiente per gestire otto prese NEMA 5-15R da 120V/15A. Una PDU a rack 2U, più grande, con maggiore spazio disponibile e in grado di gestire livelli di consumo energetico più elevati, può supportare venti prese NEMA 5-15R da 120V/15A.

Definito dalla Commissione Elettrotecnica (IEC), l'IEC 60320 è un altro standard che specifica i connettori non bloccanti per il collegamento dei cavi di alimentazione agli apparecchi elettrici. La tensione non deve superare i 250 V (c.a.), mentre la corrente nominale non deve superare i 16 A. Le prese standard C13 e C19 sono dotate del sistema di bloccaggio del cavo per evitare disconnessioni accidentali, che si trovano comunemente su server, router e switch. Le spine C14 per C13 e C20 per C19 sono una soluzione universale compatibile.

Ecco le cifre di alcuni tipi di recipienti comunemente utilizzati:

Quali sono i design di alimentazione tipici delle PDU?

Design tradizionale dell'alimentazione delle PDU

In un design di alimentazione tradizionale con PDU rack di base, viene normalmente utilizzato un UPS (Uninterrupted Power Supply) per supportare i server, gli switch e i dispositivi di storage. In caso di interruzione dell'alimentazione, manutenzione o sostituzione dell'UPS, le apparecchiature devono essere spente.

Questo tipo di design è facile da implementare con un rischio ridotto per i progettisti. Tuttavia, gli svantaggi di questo tipo di design sono evidenti, come il consumo di spazio, l'interruzione del flusso d'aria utilizzato per il raffreddamento e il rischio di errore umano quando si lavora con interruttori e cavi che non sono chiaramente associati a un determinato carico. Inoltre, questo tipo di implementazione tradizionale dell'alimentazione nei data center non è né flessibile né adattabile, comportando costi e tempi di aggiornamento.

Design dell'alimentazione della PDU MBP

La PDU con bypass di manutenzione (MBP) consente di trasferire senza soluzione di continuità un carico elettrico dall'alimentazione dell'UPS a quella di rete per garantire il funzionamento ininterrotto delle apparecchiature collegate. Senza spegnere l'apparecchiatura, è possibile togliere l'alimentazione all'UPS quando è necessario sostituirlo. L'UPS preleva l'alimentazione in ingresso dall'MBP attraverso una presa dedicata, separata dalle prese per i dispositivi collegati.

Design dell'alimentazione della PDU ATS

Le PDU ATS (Automatic Transfer Switches) forniscono ridondanza di alimentazione alle apparecchiature con una sola alimentazione. Distribuiscono un passaggio elettrico non filtrato alle prese da spine ridondanti. I cavi di alimentazione doppi possono essere collegati a fonti di alimentazione separate per fornire ridondanza alle apparecchiature collegate con un solo cavo. Se l'alimentazione della sorgente primaria supera le soglie inferiori o superiori, o in caso di interruzione dell'alimentazione, la PDU passa alla sorgente secondaria per garantire il funzionamento continuo. Quando l'alimentazione in entrata diventa stabile, la PDU passa nuovamente alla fonte di alimentazione primaria. L'assorbimento di corrente delle apparecchiature collegate viene visualizzato in ampere sul display LCD frontale per monitorare il carico in tempo reale.

Dopo aver confrontato questi tre design tipici, si può concludere che il primo design tradizionale è più adatto per alcune applicazioni semplici in scenari di rete di piccole dimensioni. Per alcuni data center di grandi dimensioni, questo tipo di design non è più adeguato per soddisfare gli accordi sui livelli di servizio IT. Le soluzioni PDU MBP e PDU ATS possono migliorare notevolmente l'affidabilità del sistema con un impatto marginale sui costi, il che è ottimale per le attuali distribuzioni di energia.

Dove installare le PDU?

Molte unità di distribuzione dell'alimentazione a rack sono disponibili in formato 0U, 1U o 2U. "U" indica l'unità di misura di rack, PDU e UPS. In generale, le PDU montate su rack possono essere montate in orizzontale o in verticale all'interno o all'esterno di un rack.

Le PDU orizzontali sono generalmente disponibili nelle altezze 1U o 2U e sono progettate per il montaggio nei rack di apparecchiature standard EIA-310 da 19 pollici di larghezza. A causa delle dimensioni ridotte, le PDU orizzontali hanno in genere un numero inferiore di uscite, ma possono essere montate sopra, sotto o tra i componenti del rack.

Le PDU verticali sono montate sulle guide verticali di un armadio rack, noto come 0U. Il montaggio verticale consente di non sottrarre spazio prezioso al montaggio orizzontale delle altre apparecchiature. Le PDU verticali sono solitamente più lunghe e dispongono di un massimo di 40 prese.

Confrontando questi due metodi di installazione, si conclude che le unità orizzontali sono limitate nel numero di prese che possono essere inserite nella PDU poiché sono limitate dalla larghezza del rack, mentre le unità verticali più lunghe possono offrire più prese.

Quali sono le prospettive future delle PDU?

I progettisti di data center si trovano spesso ad affrontare sfide nella gestione dell'alimentazione. Dopo aver subito continue rivoluzioni, le attuali PDU possono aiutare a regolare la tensione all'interno di un ambiente data center e offrire dati in tempo reale sulla potenza in ingresso e in uscita dell'infrastruttura IT, consentendo così una migliore gestione dell'alimentazione durante i guasti alle apparecchiature. Pertanto, le PDU continueranno a essere i componenti critici per la gestione e la distribuzione dell'alimentazione elettrica a switch, server e altri dispositivi di rete nei data center.

Secondo le statistiche, il mercato globale delle unità di distribuzione dell'energia è destinato a crescere a un tasso CAGR di circa il 7,1% per raggiungere circa 5,2 miliardi di dollari entro il 2024 durante il periodo di previsione. Per quanto riguarda il mercato globale delle PDU, il Nord America detiene ancora la quota maggiore, mentre si assiste a un significativo aumento della domanda da parte dei Paesi dell'APAC, come India e Cina. Si prevede che le PDU intelligenti, tra i vari tipi di PDU, rappresenteranno la quota di mercato maggiore dal 2020 al 2024 durante il periodo di previsione. La crescente adozione di Telecom e IT per i nuovi data center incoraggerà gli amministratori a investire maggiormente nell'aggiornamento delle strutture esistenti o nella costruzione di nuove strutture con promettenti prospettive per le PDU. L'analisi del mercato delle unità di distribuzione dell'energia (PDU) offre un rapporto di approfondimento del mercato sulle tendenze attuali e future delle PDU.