Измерение электрической мощности
Дата Автор ElectricianКомментироватьПросмотров: 52 277
Довольно часто возникает необходимость измерять мощность, потребляемую из сети, или же генерируемую в сеть. Это необходимо для учета потребляемой или генерируемой энергии, а также для обеспечения нормальной работы энергосистемы (избежание перегрузок). Измерять мощность можно несколькими способами – прямым и косвенным. При прямом измерении применяют ваттметр, а при косвенном амперметр и вольтметр.
Измерение мощности в цепи постоянного тока
Из-за отсутствия реактивной и активной составляющей в цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют очень редко. Как правило, величину потребляемой или отдаваемой энергии измеряют косвенным методом, с помощью последовательно включенного амперметра измеряют ток I в цепи, а с помощью параллельно подключенного вольтметра измеряют напряжение U нагрузки. После чего применив простую формулу P=UI и получают значение мощности.
Чтоб уменьшить погрешность измерений из-за влияний внутренних сопротивлений устройств, приборы могут подключать по различным схемам, а именно при относительно малом сопротивлении нагрузки R применяют такую схему включения:
А при большом значении R такую схему:
Измерение мощности в однофазных цепях переменного тока
Главным отличием цепей переменного тока от сетей постоянного тока, пожалуй, заключается в том, что в переменном напряжении существует несколько мощностей – полная, активная и реактивная. Полную измеряют зачастую тем же косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра и значение ее равно S=UI.
Замер же активной P=UIcosφ и реактивной Q=UIsinφ производится прямым методом, с помощью ваттметра. Для измерения ваттметр в цепь подключают по следующей схеме:
Где токовую обмотку необходимо подключить последовательно с нагрузкой Rн, и, соответственно, обмотку напряжения параллельно нагрузке.
Замер реактивной мощности в однофазных сетях не производится.
Такие опыты зачастую ставятся только в лабораториях, где ваттметры включают по специальным схемам.
Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока
Как и в однофазных сетях, так же и в трехфазных полную энергию сети можно измерять косвенным методом, то есть с помощью вольтметра и амперметра по схемам показанным выше. Если нагрузка трехфазной цепи будет симметричной, то можно применить такую формулу:
Uл – напряжение линейное, I- фазный ток.
Если же фазная нагрузка не симметрична, то производят суммирование мощностей каждой из фаз:
При измерении активной энергии в четырехпроводной цепи при использовании трех ваттметров, как показано ниже:
Общей энергией потребляемой из сети будет сумма показаний ваттметров:
Не меньшее распространение получил и метод измерения двумя ваттметрами (применим только для трехпроводных цепей):
Сумму их показаний можно выразить следующим выражением:
При симметричной нагрузке применима такая же формула как и для полной энергии:
Где φ – сдвиг между током и напряжением (угол фазового сдвига).
Измерение реактивной составляющей производят по той же схеме (смотри рисунок в)) и в этом случае она будет равна разности алгебраической между показателями приборов:
Если сеть не симметрична, то для измерения реактивной составляющей применяют два или три ваттметра, которые подключают по различным схемам.
Процесс измерения активной и реактивной мощности
Счетчиками индукционными или электронными производят измерения активной мощности цепи переменного напряжения. Они подключаются по тем же схемам что и ваттметры. Учет реактивной энергии в однофазных потребителей в нашей стране не ведется. Ее учет производят в трехфазных цепях крупных промышленных предприятий, потребляющих большие объемы электроэнергии. Счетчики активной энергии имеют маркировку СА, реактивной СР. Также широкое применение получают электронные счетчики электроэнергии.
Posted in ЭлектротехникаКалькулятор
PUE — что такое PUE и как его рассчитать
Сравнительный анализ энергоэффективности вашего центра обработки данных — это ключевой первый шаг к снижению энергопотребления и связанных с ним затрат на электроэнергию.
Сравнительный анализ позволяет понять текущий уровень эффективности в центре обработки данных, а по мере внедрения дополнительных рекомендаций по повышению эффективности помогает оценить эффективность этих усилий по повышению эффективности.
Эффективность использования энергии (PUE) и связанная с ней Эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCiE) — это общепринятые стандарты сравнительного анализа, предложенные Green Grid, чтобы помочь ИТ-специалистам определить, насколько энергоэффективны центры обработки данных, и контролировать влияние их усилий по повышению эффективности. Uptime Institute также рекомендует комплексный эталонный показатель под названием «Средняя корпоративная эффективность центра обработки данных» (CADE). В феврале 2009 г.Технический форум, Green Grid представила новые контрольные показатели под названием «Производительность центра обработки данных» (DCP) и «Энергопроизводительность центра обработки данных» (DCeP), которые исследуют полезную работу, производимую вашим центром обработки данных.
Все контрольные показатели имеют свою ценность, и при правильном использовании они могут стать полезным и важным инструментом для повышения энергоэффективности вашего центра обработки данных.
Калькулятор PUE и DCiE
Рассчитайте PUE (эффективность использования энергии) и DCiE и начните оценивать эффективность в своем центре обработки данных.
Введите общую ИТ-нагрузку
Введите общую нагрузку на объект
Выберите страну
Выберите штат
кВт/ч Стоимость
Текущее PUE900:
—
Текущий DCiE:
—
Теперь, когда у нас есть контрольный показатель вашего текущего уровня эффективности, давайте продолжим и рассчитаем потенциальную экономию, если вы улучшите этот показатель.
Что такое ПУЭ? Что такое DCiE?
PUE / DCiE — это контрольные показатели эффективности, сравнивающие инфраструктуру вашего центра обработки данных с существующей ИТ-нагрузкой.
Первоначальный бенчмаркинг PUE/DCiE дает оценку эффективности и устанавливает основу для повторного тестирования объекта. Сравнивая первоначальные и последующие оценки, руководители центров обработки данных могут оценить влияние того, что должно быть постоянной мерой по повышению эффективности. В любой момент времени они сравнивают мощность, используемую в настоящее время для ИТ-оборудования, в котором нуждается компания, с мощностью, используемой инфраструктурой, обеспечивающей охлаждение, питание, резервное копирование и защиту этого ИТ-оборудования.
PUE Пример:
Наличие объекта, который использует 100 000 кВт общей мощности, из которых 80 000 кВт используются для питания вашего ИТ-оборудования, будет генерировать PUE, равный 1,25. 100 000 кВт общей мощности объекта, разделенные на 80 000 кВт мощности ИТ.DCiE Пример:
Наличие того же объекта, который использует 100 000 кВт общей мощности, из которых 80 000 кВт используются для питания вашего ИТ-оборудования, будет генерировать DCiE 0,8.80 000 кВт ИТ-мощности разделить на 100 000 кВт общей мощности объекта.
Создание PUE/DCiE — это только начало пути к эффективности. Чтобы этот эталонный показатель был значимым, он должен генерироваться на регулярной основе и, желательно, также в разные дни недели и в разное время суток. Цель состоит в том, чтобы предпринять действенные действия по повышению эффективности на основе ваших фактических данных. Сравнивая ваш начальный тест с тестами, полученными после внесения изменений, вы сможете увидеть заметные улучшения в вашем PUE/DCiE.
Сократите эксплуатационные расходы за счет использования измерений, сравнительного анализа, моделирования и анализа для повышения энергоэффективности вашего центра обработки данных.
PUE = общая мощность оборудования / мощность ИТ-оборудования
| PUE | DCiE | Уровень эффективности |
| 3,0 | 33% | Очень неэффективно |
| 2,5 | 40% | Неэффективный |
| 2,0 | 50% | Средний |
| 1,5 | 67% | Эффективный |
| 1,2 | 83% | Очень эффективный |
DCiE и PUE Wars и Green Washing… чем PUE не является!
Возможно, вы слышали термины «PUE Wars» или «PUE Marketing».
Компания Green Grid, автор как PUE, так и DCiE, не собиралась использовать какой-либо показатель для сравнения одного объекта с другим. К сожалению, это не помешало некоторым людям публиковать свои значения PUE в попытке продать свои объекты или стратегии проектирования. Хотя их усилия по повышению эффективности центров обработки данных следует приветствовать, этих показателей самих по себе недостаточно для определения эффективности центров обработки данных. Разговор должен включать продуктивность. Получаете ли вы максимальную отдачу от своих серверов и хранилища? Вы максимизируете вычислительную мощность? Удаление простаивающих серверов? Консолидация и виртуализация?
Многие в отрасли хотели бы иметь контрольный показатель для центров обработки данных, аналогичный корпоративному среднему расходу топлива (CAFE), принятому Конгрессом в 1970-х годах, который сравнивает количество миль на галлон (MPG) от одного автомобиля к другому. PUE в настоящее время не является такой метрикой.
Быстрая иллюстрация продемонстрирует эту мысль:
В более ранних расчетах PUE и DCiE объект с общей мощностью 100 000 кВт и 80 000 кВт, предназначенными для ИТ-оборудования, имел PUE 1,25 и DCiE 0,8. Обычно это считается очень респектабельным эталоном. Но насколько значимо это измерение, если большая часть серверов просто простаивает или не очень продуктивна?
Сравнительный анализ PUE и DCiE с точки зрения неспециалистов:
Компаниям и организациям требуется ИТ-оборудование для предоставления своих продуктов и услуг, обработки транзакций, обеспечения безопасности, а также для ведения и развития своего бизнеса. Чем больше растет компания/организация, тем больше потребность в размещении их компьютерного оборудования в безопасной среде. ИТ-оборудование включает в себя компьютерные серверы, концентраторы, маршрутизаторы, коммутационные панели и другое сетевое оборудование. В зависимости от размера эта безопасная среда называется коммутационным шкафом, компьютерным залом, серверным помещением или центром обработки данных.
В дополнение к энергии, необходимой для работы этого ИТ-оборудования, электроэнергия используется для освещения, безопасности, резервного питания и климат-контроля, чтобы поддерживать уровни температуры и влажности, которые минимизируют время простоя из-за проблем с нагревом. Сравнивая PUE или DCiE, вы сравниваете мощность, необходимую для критически важных для бизнеса ИТ, с мощностью, обеспечивающей работоспособность и защиту этого ИТ-оборудования.
Все ИТ-оборудование (и все, что работает на электричестве) выделяет тепло. В помещении, заполненном стойками с компьютерами и другим ИТ-оборудованием, значительная часть ваших затрат на электроэнергию приходится на специализированное оборудование для охлаждения и питания центра обработки данных, развернутое для поддержания работоспособности ваших серверов и другого ИТ-оборудования. Проблемы с перегревом в центрах обработки данных являются основной причиной простоев.
Центры обработки данных представляют собой большие сложные среды, в которых часто работают разные стратегические группы, управляющие ключевыми компонентами: одна группа занимается управлением объектами, а другая — ИТ-оборудованием, развернутым на объекте.
В этих средах менеджеры объектов обычно определяют проблемы инфраструктуры, включая питание, охлаждение и воздушный поток, а ИТ-менеджеры определяют критически важные ИТ-системы, такие как серверы и сетевое оборудование.
Частота сравнительного анализа PUE / DCiE:
Чтобы иметь какое-либо истинное значение, PUE и DCiE также не являются эталонными тестами, которые можно проводить один раз или нечасто. Их следует измерять регулярно, если не в режиме реального времени, в разное время дня и недели. Чтобы подчеркнуть это значение, Green Grid вводит некоторые дополнительные идентификаторы, которые в сочетании с эталонным показателем PUE дадут вам гораздо лучшее представление о частоте и общей значимости результирующего показателя PUE или DCiE.
Вы не можете контролировать или управлять тем, что не измеряете
Наличие целостного понимания энергопотребления вашего компьютерного зала или центра обработки данных является ключевым первым шагом в способности определить соответствующие шаги, необходимые для повышения энергоэффективности.
. Измерение следует использовать в качестве постоянного инструмента в общей стратегии вашего центра обработки данных. Измерение CFD на разных высотах в ряду стоек вместе с измерением давления воздуха под напольной плиткой может не только помочь вам убедиться, что вы получаете достаточно холодного воздуха на вход ваших серверов, но и поддерживать поток воздуха на рекомендованном уровне ASHRAE для для всего ИТ-оборудования (текущие рекомендации ASHRAE по воздуху на входе относятся к диапазону окружающей среды от 18°C до 27°C (от 64,4°F до 80,6°F) и точке росы по влажности от 5,5°C до 15°C. Эти данные также могут помочь вам исключить горячий коридор / проблемы сдерживания холодных коридоров (утечка горячего воздуха в холодные коридоры и наоборот). При надлежащем измерении мощности всего ИТ-оборудования и инфраструктуры вашего центра обработки данных вы сможете определить свои PUE и DCiE. Поскольку PUE / DCiE являются отраслевыми стандартами , определение рейтинга энергоэффективности вашего центра обработки данных позволит вам сравнить эффективность вашего объекта с другими центрами обработки данных по всему миру.
ве. Обеспечение энергоэффективности вашего центра обработки данных должно быть непрерывным процессом. После определения рейтинга эффективности вашего объекта вы внедряете передовые методы питания и охлаждения для повышения эффективности, а затем отслеживаете, как эти изменения улучшают ваш показатель PUE/DCIE. И по мере того, как вы добавляете дополнительные энергоэффективные ИТ-активы, процесс продолжает показывать, насколько меньше энергии потребляет ваше предприятие. Улучшения в ваших DCiE и PUE коррелируют с повышением эффективности, что, в свою очередь, демонстрирует измеримое сокращение счетов за электроэнергию вашей компании или организации.
Как рассчитать PUE и DCiE:
PUE и DCiE: что измерять
Понятия PUE и DCiE кажутся простыми. Тем не менее, запутанный лабиринт трансформаторов, PDU и охладителей делает измерения более чем простыми арифметическими действиями.
Расчет PUE или DCiE имеет большее значение, когда он становится повторяемым процессом, отслеживаемым во времени.
Содержимое здесь предназначено для помощи профессионалам в области центров обработки данных при первом чтении, разработке протокола, который будет повторяться по мере продолжения усилий по повышению эффективности.
Шаг 1. Разработайте график тестирования
Частота измерения PUE/DCiE зависит от общей программы повышения эффективности. Если сбор данных автоматизирован с помощью программного обеспечения, должны быть возможны непрерывные измерения (час за часом, минута за минутой). Нагрузки могут колебаться в течение рабочего дня, и профессионалы могут найти ценность в сравнении PUE при пиковых нагрузках с измерениями в более медленные или холостые моменты дня.
Автор PUE и DCiE, The Green Grid дает следующие рекомендации по интервалам измерения:
- Программа базовой эффективности: Ежемесячно/еженедельно
- Программа средней эффективности: ежедневно
- Программа повышенной эффективности: непрерывная (час за часом)
Независимо от того, выполняются ли расчеты раз в месяц или раз в час, любое регулярное измерение является шагом в правильном направлении.
Шаг 2. Планируйте цели повышения эффективности
Ваш план повышения эффективности может быть базовым или подробным по вашему желанию. Например, выделенный центр обработки данных может получать поступающую электроэнергию прямо на счетчике, а ИТ-нагрузку — прямо с ИБП. Отсюда простое деление дает оценку эффективности.
| Базовый расчет | |
| Общая ИТ-нагрузка | 94 кВт |
| Общая нагрузка объекта | 200 кВт |
| ПУЭ | 2.13 |
| DCiE | 47% |
Но на общую нагрузку объекта влияет ряд компонентов. Инфраструктура охлаждения может потреблять 40% поступающей электроэнергии, как в примере ниже. По этой причине пользователь может захотеть специально измерить и отследить потребление на центральном заводе.
| Детальный расчет | |
| Общая ИТ-нагрузка | 94 кВт |
| Инфраструктура охлаждения | 80 кВт |
| Нагрузка энергосистемы | 24 кВт |
| Осветительная нагрузка | 2 кВт |
| Общая нагрузка объекта | |
| ПУЭ | 2. 13 |
| DCiE | 47% |
Современные технологии позволяют проводить очень точные измерения. Система управления зданием может отслеживать общее количество потребляемой электроэнергии, нагрузки на охладители и нагрузки на освещение. Технология Cisco EnergyWise, новые продукты для питания стоек и мониторинг ответвленных цепей позволяют отслеживать энергопотребление на уровне устройств. Удаленные датчики и программные продукты могут контролировать кВт и кВтч отдельных CRAC и CRAH. В результате пользователи могут нацеливаться и улучшать проблемные области центра обработки данных.
Этот уровень детализации в конечном счете зависит от ваших целей, возможностей и бюджета. Независимо от того, насколько проста или сложна программа, наиболее важной целью является последовательность. Вы не можете улучшить или контролировать то, что не измеряете.
Шаг 3: Знание компонентов распределения электроэнергии
Распределение электроэнергии занимает центральное место в этих измерениях.
Энергия проходит через различные компоненты, и на пути от служебного входа к ИТ-оборудованию возникают потери. Вот некоторые из ключевых компонентов питания:
Трансформатор
Электричество проходит через служебный вход и поступает в трансформатор, который питает все, что ниже по потоку: распределительное устройство, ИБП, освещение, CRAC/CRAH и, наконец, ИТ-оборудование. Поднятая сторона этого трансформатора представляет собой потенциальную точку для измерения общей мощности объекта.
Источник бесперебойного питания (ИБП)
После трансформатора, безобрывных переключателей, распределительного устройства. Это представляет собой потенциальную точку для измерения общей ИТ-нагрузки.
Блок распределения питания (PDU)
В отличие от стоечных блоков питания (от которых фактически питается ИТ-оборудование), эти напольные блоки распределяют питание через автоматические выключатели на шкафы и стойки, в которых размещается ИТ-оборудование.
Это местоположение, если оно доступно, представляет собой более полную точку для измерения ИТ-нагрузки, поскольку оно включает электрические потери как в ИБП, так и в PDU.
Шаг 4: Определите общую мощность объекта
Трансформаторы
Трансформаторы по своей природе не обладают интеллектом, поэтому измерение будет необходимо. Сложные портативные устройства могут обеспечить моментальное считывание поступающего электричества.
Однако цель состоит в том, чтобы отслеживать результаты и улучшения с течением времени. Накладные счетчики, установленные на верхней стороне трансформатора, могут количественно оценить повышение эффективности за счет непрерывных измерений. Устройства, размещенные в электрических коробках рядом с трансформатором, имеют выводы, которые устанавливаются вокруг каждого проводника и обеспечивают подробные показания каждой электрической фазы.
Трансформаторы чрезвычайно важны для работы центра обработки данных, и некоторые пользователи, обеспокоенные сложностью установки или восприятием времени простоя, могут не решиться устанавливать такие счетчики.
Тем не менее, грамотная и опытная инженерия может развеять эти опасения и позволить пользователю сэкономить на затратах на электроэнергию в течение всего срока службы его объекта.
Автоматический/статический переключатель ввода резерва (ATS / STS)
Несмотря на то, что измерение нагрузки на специализированном трансформаторе обеспечивает наиболее точную нагрузку объекта, существуют ситуации, когда измерение на этом этапе цепочки поставок невозможно. Выход АВР/СТС обеспечивает оптимальную точку учета мощности объектов. В среде, включающей резервный генератор, измерение мощности объекта на выходе АВР/СТС является предпочтительной точкой для сбора нагрузки всего объекта, так как все системы, необходимые для критически важных операций, питаются от этой точки.
Программное обеспечение для управления зданием
Пользователи могут уже использовать систему управления зданием, которая постоянно отслеживает энергопотребление. Если это так, общая мощность объекта может быть немного больше, чем несколько кликов, представляя значения через веб-интерфейс.
Шаг 5. Найдите общую ИТ-нагрузку
Измерение ИТ-нагрузки с помощью PDU
Выход PDU — еще одна точка измерения. Более новые PDU с читаемыми панелями или автоматическим мониторингом ответвленных цепей делают ИТ-нагрузку очень доступной. Как упоминалось ранее, PDU могут содержать несколько 42-контактных панелей, и без автоматизации установка счетчиков на каждом полюсе и управление полученными данными может оказаться затруднительной.
Имейте в виду, что каждое показание зависит от электрических потерь из-за неэффективности ИБП и PDU. При желании вы можете рассчитать потери, сравнив входные и выходные значения каждого устройства.
- Входная мощность ИБП (кВт) – Выходная мощность ИБП (кВт) = потери мощности ИБП (кВт)
- Входная мощность PDU (кВт) – Выходная мощность PDU (кВт) = Потери мощности PDU (кВт)
Измерение ИТ-нагрузки через ИБП
Выход ИБП является первым логическим местом для сбора ИТ-нагрузки.
Шаг 6. Предпримите осмысленные действия
После завершения начального чтения определите курс действий. Рассмотрите возможность использования инструментов моделирования или измерения для анализа воздушного потока на этаже центра обработки данных. Просмотрите взаимосвязанные настройки инфраструктуры охлаждения, начиная с температуры охлажденной воды и заканчивая температурой на входе в сервер. Устраните простаивающие серверы и по возможности используйте технологии виртуализации. Затем запустите тест еще раз.
Если ИТ поддерживает бизнес, в первую очередь улучшение PUE/DCiE имеет убедительный аргумент для бизнеса.
Меньше потребляемой энергии, меньше счет за электричество. Хорошо для окружающей среды. Хорошо для итоговой суммы.
Как PUE или DCiE могут помочь вам сократить эксплуатационные расходы в вашем центре обработки данных?
Значительная экономия энергии для эффективного центра обработки данных! После расчета текущего эталонного значения PUE/DCiE нажмите здесь, чтобы воспользоваться нашим интерактивным калькулятором экономии для центра обработки данных, чтобы выбрать различные цели эффективности и посмотреть, сколько ваша организация может сэкономить на затратах на электроэнергию за счет повышения эффективности.
Сколько ваша организация может сэкономить, используя более энергоэффективный центр обработки данных?
До 50 % счетов за электроэнергию центра обработки данных приходится на инфраструктуру (энергетическое и охлаждающее оборудование). Воспользуйтесь нашим интерактивным калькулятором эффективности центра обработки данных и узнайте, как снижение PUE приведет к значительной экономии энергии и затрат! 42U Калькулятор экономии эффективности центра обработки данных помогает ИТ-специалистам и руководителям высшего звена оценить краткосрочную и долгосрочную экономию, которая может быть достигнута за счет повышения энергоэффективности инфраструктуры их центра обработки данных.
Экономия за счет эффективности является как финансовой (капитальные затраты (CAPEX), так и эксплуатационные расходы (OPEX), а также сокращением выбросов углерода (углерода, выделяемого электричеством, используемым для питания оборудования в их центрах обработки данных). Также важно учитывать, но за рамками этого калькулятора находятся существенная экономия капитальных затрат за счет сокращения активов и отложенного строительства центра обработки данных, а также экономия других парниковых газов, отличных от CO2. комната, серверная или коммутационная
Функция PI — служба поддержки Microsoft
Excel для Microsoft 365 Excel для Microsoft 365 для Mac Excel для Интернета Excel 2021 Excel 2021 для Mac Excel 2019 Excel 2019 для Mac Excel 2016 Excel 2016 для Mac Excel 2013 Excel 2010 Excel 2007 Excel для Mac 2011 Excel Starter 2010 Дополнительно… Меньше
Описание
Возвращает число 3,14159265358979, математическую константу пи, с точностью до 15 цифр.
Синтаксис
ПИ()
Синтаксис функции PI не имеет аргументов:
Пример
Скопируйте данные примера из следующей таблицы и вставьте их в ячейку A1 нового рабочего листа Excel. Чтобы формулы отображали результаты, выберите их, нажмите F2, а затем нажмите клавишу ВВОД. При необходимости вы можете настроить ширину столбцов, чтобы увидеть все данные.
Данные | ||
Радиус | ||
3 | ||
Формула | Описание | Результат |
=ПИ() | Возвращает пи.  |
