Dimensionnement des disjoncteurs et du courant d'appel pour les serveurs d'IA
Le problème le plus fréquent après l'installation d'un serveur d'IA est une variante du problème de disjoncteur qui saute sans arrêt. Environ une fois sur deux, le rack fonctionne correctement : les GPU sont opérationnels, le BMC reste allumé et les graphiques SNMP sont normaux. Pourtant, de manière imprévisible, le disjoncteur saute et la salle est plongée dans le noir. Plus rarement, le disjoncteur différentiel (DDR) est en cause, ce qui est encore plus frustrant car la charge semble équilibrée et le matériel en bon état.
D'après notre expérience, aucun de ces symptômes n'est généralement lié à une surcharge. Environ une fois sur deux, c'est le cas. courbe de voyage erronée sur le disjoncteur magnétothermique (MCB) — généralement un disjoncteur à courbe en B installé par un électricien qui supposait que l'informatique basée sur l'IA se comportait comme l'informatique de bureau. Dans environ 30 % des cas, c'est le cas. type de RCD incorrectDans ce cas, un appareil de type AC ou A est chargé de détecter les fuites de courant continu provenant d'un ensemble d'alimentations serveur à correction PFC. Les 20 % restants correspondent à une surcharge réelle, survenant presque toujours au moment où plusieurs alimentations démarrent à froid simultanément et où le courant d'appel dépasse brièvement les prévisions de consommation moyenne.
Cet article est le complément, côté électrique, de W04 (dimensionnement de l'alimentation) et P02 (Types d'unités de distribution d'alimentation). Ce document explique la signification des courbes de déclenchement selon la norme IEC 60898, le comportement réel du courant d'appel des alimentations que nous livrons, le moment où la réduction de puissance à 80 % en charge continue entre en jeu, et le type de disjoncteur différentiel (DDR) à spécifier pour un rack d'alimentations à découpage pour serveurs d'IA. Des exemples pratiques pour une configuration à 4 GPU 5090 et une configuration à 8 GPU sont présentés en fin de document.
Ce que mesure réellement un disjoncteur miniature (MCB) : deux mécanismes de déclenchement dans un seul appareil
Chaque disjoncteur miniature IEC 60898 possède deux mécanismes de protection intégrés dans le même boîtier.
Le élément thermique Il s'agit d'une lame bimétallique qui chauffe sous l'effet du courant pendant plusieurs secondes. Elle modélise le profil I²t qui détermine si un câble surchauffe. Selon la norme IEC 60898, les points thermiques conventionnels sont les suivants : à 1.13 fois le courant nominal du disjoncteur (In), le dispositif doit pas le trajet dans le délai conventionnel (généralement > 1 heure pour les puissances ≤ 63 A), et à 1.45 × Dans doit Le déclenchement se produit dans le délai normal. C'est ce composant qui protège le câble contre une surcharge prolongée.
Le élément magnétique Il s'agit d'une bobine électromagnétique qui ouvre les contacts en une fraction de demi-cycle lorsque le courant dépasse un seuil prédéfini. C'est elle qui protège contre les courts-circuits et qui détermine si le pic de courant de votre serveur d'IA est une simple surtension passagère ou une panne grave.
La lettre de la courbe de déclenchement (B, C, D) indique la bande de seuil magnétique. La caractéristique thermique est identique pour toutes les courbes à une même valeur d'In ; seul le point magnétique diffère.
| Curve | Bande de déclenchement magnétique | Cas d'utilisation typique | Réaction à une brève augmentation ≤ 100 ms |
|---|---|---|---|
| B | 3–5 × dans | Charges résistives résidentielles, éclairage, prises | Déplacements lors de toute augmentation soutenue supérieure à 5× Dans |
| C | 5–10 × dans | Moteurs inductifs mixtes commerciaux, petits moteurs, serveurs d'IA | Contient jusqu'à 10 fois plus. En bref |
| D | 10–20 × dans | Matériel industriel, transformateurs, soudeuses, gros moteurs | Contient jusqu'à 20 fois plus. En bref |
Pour un disjoncteur de 16 A, les seuils magnétiques sont approximativement les suivants : B16 se déclenche au-dessus de 48–80 A ; C16 se déclenche au-dessus de 80–160 A ; D16 se déclenche au-dessus de 160–320 A. Le point exact à l’intérieur de chaque plage dépend du fabricant et de la température.
La plupart des bâtiments résidentiels et commerciaux de petite taille de l'UE sont équipés par défaut de disjoncteurs à courbe B. Ce choix est approprié pour les prises de courant de bureau, l'éclairage et les charges résistives. Il s'agit d'une valeur par défaut incorrecte pour un circuit de serveur d'IA pour des raisons que nous allons détailler.
Comportement réel du courant d'appel de l'alimentation — les fiches techniques des composants sous-estiment
Lorsqu'un bloc d'alimentation de serveur est branché et mis sous tension à froid, la première tâche de l'étage d'entrée est de charger les condensateurs de découplage côté courant continu. Ces condensateurs, généralement de 470 µF à 2200 µF et de 400 V ou 450 V, sont placés après le pont redresseur. Au démarrage, ils se comportent comme un quasi-court-circuit avec le secteur pendant quelques centaines de microsecondes, jusqu'à ce que la tension à leurs bornes approche la tension de crête du secteur.
| classe PSU | pic de démarrage à froid | Durée | Remarques |
|---|---|---|---|
| Alimentation grand public ATX 850–1200 W (limiteur NTC) | 30–60 A | <5 ms | La plupart des alimentations « gaming » |
| Alimentation grand public ATX 1500–2000 W (limiteur NTC) | 60–100 A | <5 ms | Corsair AX haut de gamme, Seasonic PRIME class |
| Serveur CRPS 1600–2400 W (NTC + actif) | 40–80 A | <5 ms | Inférieur aux équivalents ATX |
| ATX grand public bon marché (sans limiteur) | 100–200 A | <2 ms | À éviter dans les racks à plusieurs alimentations |
| ATX industriel de 2 kW, faible impédance de source | 80–150 A | <5 ms | Dans le pire des cas, à la prise murale |
Le mécanisme présent dans la plupart des alimentations de qualité est un thermistance NTC (coefficient de température négatif) En série avec l'entrée, la thermistance présente une résistance de 5 à 20 Ω à froid. Le courant d'appel la chauffe en quelques millisecondes, sa résistance chute à quelques pourcents de sa valeur à froid et elle devient pratiquement transparente en régime permanent. L'inconvénient est qu'une thermistance NTC doit refroidir après une coupure de courant : une alimentation qui vient de fonctionner puis d'être éteinte pendant dix secondes peut présenter un courant d'appel quasi identique à celui d'une thermistance sans limiteur, car celle-ci est encore chaude et sa résistance est faible.
Les modules CRPS de qualité serveur ajoutent souvent un limiteur de courant d'appel actifUn relais ou un MOSFET court-circuite une résistance de limitation de courant une fois les condensateurs chargés. Ce dispositif combine la protection contre le démarrage à froid d'une thermistance NTC avec l'absence de temps de refroidissement d'un interrupteur mécanique. Les modules CRPS de 1.6 à 3 kW présentent généralement un meilleur comportement au courant d'appel que les modules ATX de même puissance, notamment grâce à un circuit actif standard et à une hypothèse d'impédance de source plus restrictive (230 V en centre de données).
Deux conséquences pour la conception des racks d'IA :
- Le courant de crête indiqué dans la fiche technique correspond à une tension nominale et à une impédance de source « typique ». À 245 V (limite supérieure de la tolérance européenne) sur une alimentation courte et à faible impédance provenant d'un panneau proche, le pic peut atteindre 1.5 à 2 fois la valeur indiquée. Nous avons mesuré des pics de 180 A sur un groupe électrogène ATX de 1 500 W spécifié à 100 A.
- Le démarrage simultané de plusieurs alimentations entraîne l'addition de leurs pics de courant d'appel. Le cycle de courant est identique pour tous les blocs d'alimentation ; si quatre blocs sont branchés sur le même circuit et que leurs interrupteurs d'entrée se ferment simultanément, le disjoncteur est soumis à un courant environ quatre fois supérieur à la crête par bloc. Un serveur équipé de quatre processeurs 5090 et de deux blocs d'alimentation ATX de 2 kW (environ 150 A en crête chacun dans le pire des cas) démarre avec une brève crête d'environ 300 A. Un disjoncteur B16 (seuil magnétique : 48–80 A) se déclenche. Un disjoncteur C16 (80–160 A) se déclenche dans le pire des cas. Un disjoncteur C32 (160–320 A) reste en place.
Voici le mécanisme à l'origine du problème le plus fréquent : « Mon nouveau serveur d'IA fait disjoncter le disjoncteur. » La charge continue est acceptable. C'est le courant d'appel au démarrage à froid qui provoque le déclenchement.
Réduction continue de la puissance en cas de charge — la règle des 80 % qui concerne les charges de travail d’IA
La pratique européenne (et l'esprit de la norme CEI 60364) consiste à réduire le pouvoir de coupure d'un disjoncteur à environ 80 % de sa valeur nominale pour les charges consommant un courant continu pendant plus de trois heures. En Amérique du Nord, cette pratique est codifiée dans la norme NEC 210.20(A) ; en Europe, elle est appliquée comme une bonne pratique plutôt que comme une règle stricte, mais les principes physiques sous-jacents — échauffement du bilame dans le disjoncteur, échauffement du conducteur dans le câble — sont identiques.
| Calibre du disjoncteur | Valeur théorique maximale à 230 V | 80% continu | Ce que cela convient |
|---|---|---|---|
| B/C 10 A | 2.3kW | 1.84kW | Poste de travail, petit boîtier de développement |
| B/C 16 A | 3.68kW | 2.94kW | Un serveur 4 GPU 5090 (2.4 kW en continu) |
| B/C 20 A | 4.6kW | 3.68kW | Un serveur à 4 GPU avec marge |
| B/C 25 A | 5.75kW | 4.6kW | Un serveur 8 GPU 5090 (4.5 kW en continu) à pleine capacité |
| B/C 32 A | 7.36kW | 5.89kW | Un serveur à 8 GPU avec marge ou deux serveurs à 4 GPU |
L'inférence et l'entraînement des IA constituent des charges continues. Un point de terminaison vLLM exécutant un modèle de 70 octets sous une charge de requêtes stable consomme 80 à 95 % de la puissance nominale du GPU pendant des heures. Une session d'entraînement est encore plus uniforme. La réduction de 80 % s'applique intégralement. — il n’existe pas de « surcharge intermittente » pour les charges de travail d’IA, car la charge correspond précisément au type de sollicitation soutenue contre lequel la réduction de puissance existe pour protéger.
Un serveur équipé de 4 GPU 5090, avec une consommation continue de 2.4 kW, atteint 81 % du pouvoir de coupure d'un disjoncteur de type B/C de 16 A, soit la limite de sa capacité. Avec un disjoncteur de type B, la tension est généralement suffisante et le disjoncteur se déclenche lors des pics de courant d'appel. Avec un disjoncteur de type C, la tension est généralement suffisante et le disjoncteur se déclenche occasionnellement lors de pics transitoires simultanés sur les quatre GPU. Avec un disjoncteur de type C de 20 A ou 25 A, la tension est largement suffisante et le disjoncteur ne se déclenche jamais. C'est pourquoi nous recommandons par défaut, pour une configuration à 4 GPU 5090, d'utiliser un disjoncteur de type C. circuit dédié C 20 A ou C 25 A, et non le circuit de 16 A sur lequel les calculs « s'adaptent ».
Sélection de la courbe de voyage pour la gamme K-AI
| Se construisent | Accéléré | nombre d'alimentations | Pic de démarrage à froid (cas le plus défavorable) | Disjoncteur recommandé |
|---|---|---|---|---|
| 1 poste de travail 4090 / 5090 | 0.7kW | 1× ATX 1200 W | 60–100 A | B 10 A ou C 10 A |
| Serveur 4× 5090 (2× 1500–2000 W ATX) | 2.4kW | 2× ATX | 200–400 A combinés | C 20 A ou C 25 A |
| 4× RTX Pro 6000 (2× 2000 W ATX) | 2.8kW | 2× ATX | 200–400 A combinés | C25A |
| Serveur 8× 5090 (2+2 CRPS @ 2 kW) | 4.5kW | 4× CRPS | 200–320 A combinés | C 32 A ou triphasé |
| 8× RTX Pro 6000 (2+2 CRPS @ 2.4 kW) | 5.5kW | 4× CRPS | 200–320 A combinés | Courbe en C triphasée 16 A |
| 8× Inférence L40 (2× 1500 W ATX) | 2.6kW | 2× ATX | 200–400 A combinés | C20A |
| 8× Inférence L4 (1× 1200 W ATX) | 0.7kW | 1× ATX | 60–100 A | B 10 A ou C 16 A |
Deux remarques concernant ce tableau :
- La courbe en D est rarement la bonne réponse. Le courant d'appel D (10–20× In) est destiné à la mise sous tension du transformateur et au démarrage du moteur, qui peut durer plusieurs centaines de millisecondes. Le courant d'appel de l'alimentation est de l'ordre de la submilliseconde à quelques millisecondes. Un disjoncteur à courbe en D tolère très bien ce courant d'appel, mais perd en sensibilité pour la protection contre les courts-circuits côté charge sur une longue distance. Privilégiez un disjoncteur à courbe en C, sauf raison particulière.
- Augmenter la taille du disjoncteur d'un cran est presque toujours moins coûteux que de passer à un cran supérieur. Un câble de section appropriée pour une alimentation de 20 A en courant alternatif (CA) représente un remplacement de composant d'une alimentation de 16 A en courant continu (C) pour 15 €. Passer d'une alimentation de classe B à une alimentation de classe C pour la même intensité nominale implique également un remplacement de composant, mais remet en question le choix initial de l'électricien. Les deux solutions fonctionnent ; nous procédons généralement de la même manière : passage à une alimentation de classe C et augmentation de l'intensité nominale d'une unité, afin de prévoir la marge nécessaire pour l'ajout ultérieur d'une seconde alimentation.
Pourquoi les fiches techniques des fournisseurs sous-estiment le nombre réel
Trois raisons pour lesquelles la valeur du courant d'appel indiquée dans la fiche technique est un plancher et non un plafond :
- Les mesures du fournisseur sont effectuées à une tension nominale de 230 V CA. La tension du réseau électrique européen peut atteindre 245 V, voire plus, dans certaines régions et pendant les heures creuses. Le courant d'appel est proportionnel à la tension du réseau au-delà de la tension du condensateur partiellement chargé. Un courant d'appel de 100 A à 230 V correspond à 107 A à 245 V ; l'effet est faible, mais il s'accumule avec les autres.
- L'impédance de la source supposée dans la fiche technique est une source de laboratoire « typique ».L'impédance de la source est souvent de quelques centaines de milliohms. Dans une installation réelle, avec le panneau dans la même pièce que le rack et un câble d'alimentation court, on peut obtenir une impédance de source inférieure à 100 mΩ. Une impédance de source plus faible signifie une chute de tension moindre lors du démarrage, et donc un courant de crête plus élevé. Nous avons constaté qu'une même alimentation consommait 80 A en crête avec un câble long et 140 A en crête avec un câble court.
- L'état de précharge du bus CC a une importance lors d'un cycle d'alimentation rapide. Une alimentation éteinte pendant quelques secondes puis rallumée peut présenter des condensateurs chauds avec une charge résiduelle ; généralement, cela réduit le courant d'appel. Mais une alimentation éteinte pendant quelques secondes avec un du froid CNT qui ne s'est pas réinitialisée et partiellement démobilisé Les condensateurs peuvent générer une surtension anormale lors d'une seconde mise sous tension, dépassant la valeur de démarrage à froid. Ce phénomène est rare, mais il se produit dans les baies où l'alimentation est redémarrée via une unité de distribution d'alimentation (PDU) commutée lors du débogage.
La réponse pratique consiste à supposer La valeur maximale dans le pire des cas est environ 2 fois supérieure à la valeur indiquée dans la fiche technique. Lors du dimensionnement de la courbe du disjoncteur miniature (MCB), il est important de tenir compte de cette contrainte. C'est pourquoi le tableau ci-dessus indique une capacité de 20 à 25 A pour les configurations à 4 GPU et de 32 A (ou triphasée) pour les configurations à 8 GPU, même si les calculs en régime permanent permettraient d'utiliser des disjoncteurs de plus faible capacité.
Protection différentielle : type RCD pour baies de serveurs IA
Le DDR (dispositif différentiel résiduel) protège contre les courants de fuite à la terre dépassant un seuil de sécurité, généralement 30 mA pour les circuits de protection individuelle. Son mécanisme repose sur un transformateur de courant qui additionne les courants de phase et de neutre ; en fonctionnement normal, cette somme est nulle, et tout déséquilibre (courant circulant à la terre) se traduit par un courant résiduel qui déclenche le dispositif au-delà de son seuil de déclenchement.
Deux façons dont un rack de serveurs IA perturbe un disjoncteur différentiel :
Fuite du condensateur Y en régime permanent. Chaque alimentation à découpage possède des condensateurs Y dans son filtre d'entrée CEM, placés entre la phase et la terre, et le neutre et la terre. Ces condensateurs dérivent les parasites de commutation haute fréquence vers la terre. Ils laissent également passer un faible courant de 50 Hz vers la terre, généralement de 0.5 à 1 mA par alimentation pour les modèles ATX grand public, et de 1 à 3 mA par alimentation pour les serveurs CRPS dotés d'un filtrage plus poussé. Les normes IEC/EN 60950-1 et IEC 62368-1, qui lui ont succédé, limitent ce courant à 3.5 mA par périphérique informatique pour des raisons de sécurité. Un rack de quatre alimentations peut donc présenter un courant de fuite à la terre de 4 à 12 mA en régime permanent avant tout défaut. Sur un disjoncteur différentiel de 30 mA, cela ne pose pas de problème théorique, mais réduit de près de moitié le seuil de déclenchement.
Fuite de la composante continue provenant du PFC actif. Les alimentations modernes pour serveurs utilisent une correction active du facteur de puissance (PFC) : un convertisseur élévateur en entrée absorbe un courant proportionnel à la forme d'onde de la tension secteur, atteignant un facteur de puissance supérieur à 0.95. L'étage PFC génère une faible composante continue, non nulle, en cas de fuite à la terre (principalement en cas de défaut). Les disjoncteurs différentiels de type AC réagissent uniquement aux courants de fuite alternatifs sinusoïdaux purs. pas Détectent les défauts de composante continue. Les disjoncteurs différentiels de type A détectent le courant alternatif et le courant continu pulsé, ce qui couvre la plupart des charges électroniques monophasées. Les DDR de type B détectent également les résidus CC lisses., ce que peuvent produire un PFC actif et n'importe quel redresseur triphasé au niveau de la charge.
| Équipement | Type de RCD minimum | Pourquoi |
|---|---|---|
| Prises de bureau, éclairage | Type CA | Charges CA pures |
| Alimentation ATX monophasée (grand public / station de travail) | Type A | Courant continu pulsé provenant du redresseur |
| Alimentation serveur CRPS avec PFC actif | Type B | Fuite possible de la composante continue |
| Plusieurs baies de serveurs d'IA | Sélectif de type B + aval de type A | Discrimination sélective |
| Chargeur pour véhicules électriques, variateur de fréquence, onduleur photovoltaïque | Type B | Même famille de charges |
Les disjoncteurs différentiels de type B coûtent 3 à 5 fois plus cher que ceux de type A. Pour un serveur d'IA à 4 GPU intégré dans un circuit électrique de bureau existant, le type A est d'habitude C'est acceptable — la fuite est principalement due au courant alternatif du condensateur Y, la composante continue est faible et le coût d'une rénovation de type B sur l'ensemble du panneau est difficilement justifiable. Pour un laboratoire d'IA dédié avec plusieurs serveurs, Le type B sur l'alimentation en amont est la bonne réponse., avec des disjoncteurs différentiels de type A de 30 mA en aval au niveau de la prise pour la protection individuelle lors du nettoyage des prises, etc.
Sélectivité : piège RCD amont/aval
Un mode de défaillance particulièrement problématique dans les laboratoires qui ajoutent des disjoncteurs différentiels supplémentaires à un tableau existant : un disjoncteur différentiel de 30 mA en amont de une Un disjoncteur différentiel de 30 mA ne permet aucune discrimination. En cas de défaut, l'un ou l'autre peut se déclencher en premier, et une fois l'un déclenché, l'autre peut suivre, le courant de fuite se redistribuant par le biais de son propre mécanisme de déclenchement. Il en résulte une panne générale du tableau électrique, alors qu'il devrait s'agir d'un défaut localisé sur un seul circuit.
La topologie idéale pour un laboratoire d'IA :
- Circuit serveur 1 (pas de disjoncteur différentiel supplémentaire)
- Circuit serveur 2
- Surveillance/auxiliaires des PDU
Protection personnelle — pas sur le flux du serveur
Topologie de sélectivité RCD correcte : 100 mA de type B sélectif en amont des circuits AI, 30 mA de type A uniquement sur les prises auxiliaires et de bureau.
La désignation « S » ou « sélective » sur un DDR en amont ajoute un délai intentionnel de 40 à 200 ms au mécanisme de déclenchement, garantissant ainsi que les dispositifs de 30 mA en aval aient le temps d'éliminer d'abord un défaut. Sans temporisation, deux DDR en série au même seuil entrent en compétition. Un courant amont sélectif de type B de 100 mA, avec un courant aval de type A de 30 mA uniquement sur les prises auxiliaires et aucune Le disjoncteur différentiel (RCD) sur le circuit serveur dédié (s'appuyant sur le 100 mA en amont pour l'élimination des défauts) est la topologie qui fonctionne réellement pour un rack d'IA multi-serveurs.
Exemple fonctionnel 1 — Serveur K-AI 4 GPU 5090
Configuration : un seul K-AI 96 Turin avec 4× RTX 5090, 2× 1500 W ATX PSUs (livraison fractionnée par W04), dans un petit laboratoire sur un circuit dédié fraîchement installé.
Charge continue : environ 2.4 kW à 230 V = 10.4 A. À 80 % de réduction de puissance, le disjoncteur minimal autorisé est de 13 A ; le disjoncteur supérieur est de 16 A.
Pic de courant d'appel (cas le plus défavorable) : 2 × 150 A = 300 A combinés, d'une durée inférieure à 5 ms. Le disjoncteur AB 16 A (magnétique 48–80 A) se déclenche. Le disjoncteur AC 16 A (magnétique 80–160 A) se déclenche à la limite supérieure du cas le plus défavorable. Le disjoncteur AC 20 A (magnétique 100–200 A) reste en place.
DDR : une seule paire d'alimentation, courant de fuite du condensateur Y estimé à environ 3–5 mA en régime permanent. Un DDR de type A de 30 mA offre une marge de sécurité d'environ 25 mA, suffisante. Si le bâtiment est uniquement protégé par un DDR de type AC, remplacez le dispositif en amont par un modèle de type A ou B ; n'installez pas un deuxième dispositif de 30 mA en série.
Spécifications remises à l'électricien :
- Circuit monophasé dédié de 230 V, Disjoncteur miniature C 20 A (ou B 20 A si le fournisseur ne stocke pas de courbe C dans cette valeur nominale ; C est préféré).
- DDR de type A 30 mA au minimum, de type B si le bâtiment fait de toute façon l'objet d'une rénovation.
- Prise Schuko (ou connecteur monophasé 16 A du pays concerné) sur le rack. Câble C19/C20 reliant la prise à l'unité de distribution d'alimentation (PDU).
- Aucune autre charge sur le même circuit.
Ce circuit supportera le serveur 4-GPU 5090 lors de démarrages à froid, d'entraînements prolongés et de cycles d'alimentation occasionnels sans déclenchement intempestif.
Exemple fonctionnel 2 — Serveur K-AI 8 GPU 5090
Configuration : un seul K-AI 256 Turin Dual avec 8 modules RTX 5090, 2+2 CRPS de 2 kW chacun, destiné à un entraînement continu dans une petite salle serveur.
Charge continue : environ 4.5 kW à 230 V = 19.6 A en continu. À 80 % de sa capacité réduite, un disjoncteur d’au moins 25 A est nécessaire ; le calibre standard suivant est de 32 A.
Courant d'appel maximal (cas le plus défavorable) : 4 × 80 A = 320 A au total pour les modules CRPS, < 5 ms. Le disjoncteur 32 A (magnétique 160–320 A) est limite. Le disjoncteur 40 A (200–400 A) est hors tension.
RCD : 4× CRPS avec PFC, fuite du condensateur en Y estimée à environ 8–15 mA en régime permanent combiné, plus une composante CC non nulle. Un disjoncteur différentiel de type A de 30 mA finira par se déclencher intempestivement sur ce circuit.et risque de ne pas détecter correctement le courant de défaut continu. Le type B 100 mA sélectif correspond à la spécification appropriée.
Options de spécification :
- Option A — monophasée : Disjoncteur miniature C 32 A ou C 40 A sur un circuit dédié de 230 V, avec un disjoncteur différentiel sélectif de type B de 100 mA en amont. Prise CEE 32 A bleue (monophasée IEC 60309) au niveau du rack. Cette installation est fonctionnelle, mais se situe à la limite supérieure de la distribution monophasée ; le câble est parcouru par un courant important.
- Option B — triphasée (préférée) : Prise triphasée 400 V 16 A CEE rouge au niveau du rack, avec les quatre modules CRPS répartis sur les phases au niveau du PDU (par P02/P03Chaque phase transporte environ 6.5 A en continu, ce qui est largement inférieur à la valeur protégée par un disjoncteur 16 A. Un disjoncteur différentiel (DDR) par phase ou un disjoncteur sélectif de type B de 100 mA partagé sur l'alimentation triphasée est recommandé. C'est la solution la plus propre pour toute configuration à 8 GPU disposant d'une alimentation triphasée.
Exemple pratique 3 — planification d'un laboratoire à quatre racks
Configuration : planification d’un laboratoire de robotique et d’IA avec quatre baies, chacune accueillant deux serveurs K-AI à 8 GPU, deux serveurs à 4 GPU, le réseau et la recharge des humanoïdes. Consommation électrique approximative par baie : 2 × 4.5 kW + 2 × 2.4 kW = 13.8 kW ; avec le réseau, les commutateurs et les chargeurs, on arrive à environ 15 kW par baie, soit 60 kW au total.
La distribution monophasée est vouée à l'échec ici : la consommation par rack, qui se maintient, exige déjà une alimentation triphasée. Le plan :
- Flux RSS du bâtiment : Alimentation triphasée 400 V, 100 A minimum par phase. Les bâtiments existants nécessitent souvent une mise à niveau de leur installation électrique ; vérifiez le tableau électrique avant de signer le bail.
- Sous-comité du laboratoire : 400 V triphasé, alimenté par le réseau principal sur 4 conducteurs de 63 A ou 4 conducteurs de 100 A par longueur de câble.
- Par rack : Alimentation triphasée 400 V 32 A CEE rouge provenant du sous-tableau (puissance théorique d'environ 22 kW, puissance continue de 17.6 kW – compatible avec 15 kW par rack avec une marge de 17 %). Disjoncteur tripolaire 32 A en amont de chaque alimentation de rack.
- Stratégie RCD : Protection incendie par disjoncteur différentiel de type B de 100 mA par rack et par disjoncteur différentiel de type B de 300 mA sur le tableau secondaire. Protection individuelle par disjoncteur différentiel de type A de 30 mA uniquement sur les prises auxiliaires du laboratoire (postes de travail, prises de nettoyage), et non sur les alimentations des serveurs.
- Équilibrage de phase : / P03; PDU à prise de courant divisée par phase par rack avec cartographie documentée des prises aux phases.
- Démarrage échelonné : voir ci-dessous.
Le piège du démarrage échelonné
Un scénario typique qui met les laboratoires à rude épreuve : une coupure de courant provoque le déclenchement du disjoncteur en amont, le courant est rétabli et tous les serveurs de la baie tentent de redémarrer simultanément. Le courant d'appel total est alors égal à N fois le courant de crête par alimentation pour l'ensemble des serveurs. Pour une baie de quatre serveurs, ce courant peut brièvement atteindre 1 000 à 2 000 A sur le seul circuit d'alimentation.
Le disjoncteur en amont détecte le problème et se déclenche. La pièce replonge dans le noir. L'administrateur système redémarre le tableau électrique. Le même problème se reproduit.
Deux solutions, que nous déployons toutes deux par défaut sur les configurations multi-serveurs de Kentino :
- PDU commuté avec séquence de démarrage échelonné (Pour P02Les prises du PDU sont configurées pour s'allumer séquentiellement avec un délai de 2 à 5 secondes entre chaque prise. Le temps total de mise en service de quatre serveurs est de 8 à 20 secondes ; les pics de consommation ne se chevauchent pas.
- Alimentation « démarrage différé » ou « démarrage progressif » Dans le BIOS/IPMI, de nombreuses plateformes serveur disposent d'un délai de rétablissement de l'alimentation secteur configurable, qui randomise ou décale l'heure de démarrage dans une petite plage. Combiné au décalage des PDU, cela constitue un second niveau de décorrélation.
Sans ce dispositif, un rack de 8 serveurs alimenté par un seul disjoncteur déclenchera systématiquement lors du rétablissement du courant. Nous l'avons constaté ; le problème est reproductible à 100 % ; il est indépendant de la charge moyenne.
Que faire ensuite ? – Liste de vérification avant installation électrique
Remettez ce document à l'électricien chargé de l'installation. S'il ne peut pas s'y conformer ou s'il conteste un point précis, demandez-lui pourquoi ; certaines variations locales sont justifiées, mais rejeter systématiquement les courbes de déclenchement ou les types de disjoncteurs différentiels est le signe d'une personne n'ayant jamais utilisé d'ordinateur.
Par circuit serveur
- Charge soutenue cumulée à l'allongement de travail réaliste, et non à la valeur nominale.
- Dimensionnement du disjoncteur choisi à 80 % de la réduction de puissance continue de la somme des tirages, plus une taille standard supérieure lorsque cela est possible.
- Courbe de trajet spécifiée en C par défaut. Courbe en B uniquement sur les circuits alimentant un seul poste de travail. Courbe en D quasi inexistante ; elle n’apparaît que si un moteur ou un transformateur spécifique est également présent sur le circuit.
- Section transversale du câble dimensionnée pour le disjoncteur choisi (1.5 mm² pour 16 A, 2.5 mm² pour 20–25 A, 4 mm² pour 32 A, 6 mm² pour 40 A sur les lignes standard de l'UE ; les lignes plus longues nécessitent une surdimensionnement pour la chute de tension).
- Circuit dédié par serveur. Ne pas partager avec les prises de courant, l'éclairage ou le système de chauffage, ventilation et climatisation des bureaux.
sélection du DDR
- Type A minimum pour tout circuit de serveur d'IA ; Type B préféré pour tout rack comportant 4 alimentations ou plus.
- Deux disjoncteurs différentiels de 30 mA ne doivent pas être montés en série. Utilisez un transformateur sélectif de type B de 100 mA en amont et un transformateur de type A de 30 mA uniquement sur les prises auxiliaires, ou un seul transformateur de type B de 30 mA au niveau de la charge, jamais les deux.
- Protection individuelle par disjoncteur différentiel 30 mA sur le poste de travail, l'éclairage et les prises de nettoyage — pas sur l'alimentation du serveur.
Atténuation des courants d'air
- PDU configuré pour un démarrage échelonné des prises (2 à 5 s entre les prises) sur des racks multi-serveurs.
- Délai de rétablissement de l'alimentation secteur du BIOS/IPMI du serveur configuré sur chaque nœud.
- Spécifications de l'alimentation vérifiées : rail unique 12 V, limiteur de courant d'appel NTC ou actif, qualité serveur lorsque cela est possible.
Documentation
- Schéma électrique unifilaire mis à jour pour indiquer le calibre, la courbe et le type de disjoncteur différentiel par circuit.
- Chaque disjoncteur du tableau doit être étiqueté en fonction du rack qu'il alimente.
- Courant d'appel maximal par circuit documenté (fiche technique × 2 comme hypothèse du pire cas).
- Affectation des phases par prise sur les alimentations triphasées, inscrite sur la porte du rack (par P03).
En résumé : la réduction de puissance de 80 % et le disjoncteur à courbe en C sont indispensables, le disjoncteur différentiel de type A ou B l’est également, et le démarrage échelonné est obligatoire dès que la baie comporte plus de deux serveurs. Une fois ces quatre éléments correctement configurés, les problèmes de déclenchement intempestif du disjoncteur disparaîtront.
Références croisées : W04 traite du dimensionnement des alimentations et de la topologie de distribution divisée à deux alimentations ; P01 couvre le choix entre monophasé et triphasé ; P02 couvre les types de PDU et la sélection des prises commutées/mesurées ; P03 couvre l'équilibrage de phase sur les racks ; P05 (Le prochain article de la série P) traite du dimensionnement des onduleurs pour le calcul IA, où la même logique de courant d'appel s'applique un étage en amont.
Ceci fait partie du Kentino Wiki, une série de référence sur l'intelligence artificielle, la robotique et les systèmes qui les connectent. Commentaires et corrections bienvenus. info@kentino.com.