Mối Liên Hệ Giữa Điện Áp, Dòng Điện Và Công Suất

/ / Kiến thức cơ bản

Tôi xin phép được nhắc lại một vài khái niệm và công thức cơ bản.

  • Hiệu điện thế: mức chênh lệch điện áp đặt giữa hai đầu của tải. Ký hiệu là V, đơn vị tính là Volt (V).
  • Dòng điện: được tạo thành từ sự chuyển động của các electron. Ký hiệu là I, đơn vị tính là Ampe (A).
  • Công suất : biểu thị lượng công việc mà điện có thể thực hiện. Ký hiệu là P, đơn vị tính là Watt (W).

Chúng ta có công thức như sau :
P = U.I

Ví dụ chúng ta có một máy chủ với công suất tiêu thụ là 500W. Hãy xem xét cường độ dòng điện trong 2 trường hợp:

  • Điện áp 208V: I = P/U = 500/208 = 2.4 (A)
  • Điện áp 110V: I = P/U = 500/110 = 4.6 (A)

Điều này có ý nghĩa như thế nào?

Biểu thức nguồn là rất quan trọng. Với máy chủ, công suất về cơ bản là một giá trị cố định, có nghĩa là chúng ta phải kiểm soát được giá trị dòng điện và hiệu điện thế. Trong hầu hết các trường hợp, giới hạn thực sự chính là cường độ dòng điện do dây dẫn (hoặc Power Distribution Unit – PDU) sinh ra nhiệt dựa trên giá trị của công thức I²*R.

Hãy xem xét một máy chủ tiêu thụ 300W: cường độ dòng điện là 1.5A khi U=208V và 2.5A khi U=120V. Mạch điện hoặc PDU sẽ sinh ra lượng nhiệt tương đương 2.25*R hoặc 6.25*R, và rõ ràng 2.25*R là một giá trị tốt hơn.

II.ĐIỂM KHÁC NHAU GIỮA WATT & VOLT-AMPS

Khái niệm

Nhiều người nhầm lẫn về sự khác biệt giữa WATT và VA khi lựa chọn công suất tải cho UPS. Một số nhà sản xuất UPS và thiết bị tải còn làm tăng thêm sự nhầm lẫn này bằng việc không phân biệt rõ ràng giữa 2 đơn vị đo lường này. Vì thế với phần giải thích về Watt và VA dưới đây, tôi hy vọng có thể giúp mọi người hiểu rõ hơn nhằm có quyết định đúng đắn khi mua thiết bị.

Công suất tiêu thụ bởi thiết bị được biểu thị là Watt hoặc VA. Trị số Watt là công suất được tiêu thụ thật sự bởi thiết bị tải. Trị số Volt-Amps còn được gọi là công suất biểu kiến, là kết quả của hiệu điện thế đặt vào thiết bị nhân với cường độ dòng điện.

Cả hai trị số Watt và VA đều có mục đích sử dụng nhất định. Công suất Watt xác định lượng điện thật sự mua từ công ty điện lực và tải nhiệt được sinh ra từ thiết bị. Công suất VA thường được dùng để định cỡ dây dẫn và bộ ngắt mạch (Circuit Breaker – CB).

Công suất Watt và VA cho một số loại thiết bị điện, như bóng đèn, là đồng nhất. Tuy nhiên, đối với thiết bị tin học thì Watt và VA khác nhau một cách đáng kể, trong đó giá trị VA luôn bằng hoặc lớn hơn giá trị Watt. Tỉ số giữa Watt/VA được gọi là “Power Factor” và được biểu thị bằng một con số (ví dụ 0.7) hoặc dạng phần trăm (ví dụ 70%).

Giá trị Watt của một máy tính có thể không bằng giá trị VA

Tất cả các thiết bị công nghệ thông tin bao gồm cả máy tính đều sử dụng bộ nguồn chuyển mạch điện tử. Về cơ bản, chúng được phân chia thành 2 loại bộ cấp nguồn là Power Factor Corrected hoặc Capacitor Input. Không thể nói chính xác loại nguồn nào được sử dụng trong loại thiết bị nào, và những thông tin này cũng thường không được cung cấp trong phần đặc tính của thiết bị.

  • Bộ nguồn Power Factor Corrected (PFC) được giới thiệu vào giữa thập niên 1990, có đặc tính là giá trị Waltt và VA gần như bằng nhau (power factor từ 0.99 đến 1.0).
  • Bộ nguồn Capacitor Input có đặc tính là giá trị Watt bằng khoảng 0.55 đến 0.75 lần giá trị VA (power factor trong khoảng 55%-75%).

Tất cả những thiết bị tin học lớn như router, switch, drive array, server… được sản xuất khoảng sau năm 1996 đều được trang bị bộ nguồn kiểu PFC, vì thế với loại thiết bị này thì giá trị Power Factor là 1.
Các thiết bị tin học cỡ lớn sản xuất trước năm 1996, hub cỡ nhỏ, máy tính cá nhân và các phụ kiện thường sử dụng bộ nguồn kiểu Capacitor Input, vì thế Power Factor lúc này sẽ nhỏ hơn 1, thông thường là vào khoảng ở mức 0.65.

Trị số công suất của UPS

UPS có cả hai trị số công suất không thể vượt quá là Watt tối đa và VA tối đa.

Đối với các UPS loại nhỏ dùng cho máy tính cá nhân, một số nhà sản xuất chỉ công bố trị số công suất VA của UPS. Khi đó người dùng cần phải hiểu rằng trị số công suất Watt của UPS chỉ ở vào khoảng 60% trị số VA. Ví dụ: bạn mua một UPS loại 1000VA thì bạn chỉ có thể gắn vào đó thiết bị tải có công suất tiêu thụ tối đa là 600Watt.

Đối với các hệ thống UPS lớn, người ta lại tập trung vào trị số Watt nhiều hơn, nhà sản xuất thường sẽ ghi rõ cả 2 trị số trong phần thông số kỹ thuật của UPS. Thông thường với các hệ thống UPS cao cấp thì trị số Watt đạt rất gần hay thậm chí là bằng với trị số VA. Tôi xin lấy ví dụ với một số dòng sản phẩm của hãng APC:

  • Smart-UPS model SUA1000RMI1U: 640Watt/1000VA – tỉ lệ 0.64
  • Symmetra LX model SYA12K16I: 8400Watt/12000VA – tỉ lệ 0.7
  • Symmetra PX model SY10K40H : 10kW/10kVA – tỉ lệ 1.0

Khi lựa chọn UPS cho thiết bị, chúng ta cần chú ý cả 2 trị số công suất của UPS và thiết bị tải để tránh tình trạng UPS không đủ khả năng cấp nguồn cho thiết bị, có thể gây hư hỏng cho cả hai. Phải đảm bảo rằng trị số Watt và VA của thiết bị tải luôn nhỏ hơn (hoặc bằng) trị số Watt và VA của UPS, tốt nhất là dành một hệ số an toàn khoảng 25%.

Tài liệu tham khảo:

  • IBM: Power Concepts and Solutions for IBM® System x™ Servers
  • APC: Watts and Volt-Amps – Powerful Confusion

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *