Nhiều bạn đã nhiều lần hỏi nguồn điện PoE có ổn định không?Cáp tốt nhất để cung cấp năng lượng PoE là gì?Tại sao dùng switch PoE để cấp nguồn cho camera vẫn không hiển thị?v.v., trên thực tế, những điều này có liên quan đến việc mất điện của nguồn điện POE, điều này rất dễ bị bỏ qua trong dự án.
1. Nguồn điện POE là gì
PoE đề cập đến việc truyền dữ liệu cho một số thiết bị đầu cuối dựa trên IP (như điện thoại IP, AP điểm truy cập mạng LAN không dây, camera mạng, v.v.) mà không thực hiện bất kỳ thay đổi nào đối với cơ sở hạ tầng cáp Ethernet Cat.5 hiện có.Đồng thời, nó còn có thể cung cấp công nghệ cấp nguồn DC cho các thiết bị đó.
Công nghệ PoE có thể đảm bảo hoạt động bình thường của mạng hiện tại đồng thời đảm bảo tính bảo mật của hệ thống cáp có cấu trúc hiện có và giảm thiểu chi phí.
Một hệ thống PoE hoàn chỉnh bao gồm hai phần: thiết bị cấp nguồn và thiết bị thu nguồn.

Thiết bị cấp nguồn (PSE): Bộ chuyển mạch Ethernet, bộ định tuyến, hub hoặc các thiết bị chuyển mạch mạng khác hỗ trợ chức năng POE.
Thiết bị hỗ trợ (PD): Trong hệ thống giám sát chủ yếu là camera mạng (IPC).
2. Tiêu chuẩn cấp nguồn POE
Tiêu chuẩn quốc tế mới nhất IEEE802.3bt có hai yêu cầu:
Loại thứ nhất: Một trong số đó là công suất ra của PSE phải đạt 60W, công suất tới thiết bị nhận nguồn là 51W (xem bảng trên có thể thấy đây là dữ liệu thấp nhất) và tổn thất điện năng là 9W.
Loại thứ hai: yêu cầu PSE phải đạt được công suất đầu ra là 90W, công suất tới thiết bị nhận điện là 71W và tổn thất điện năng là 19W.
Từ các tiêu chí trên có thể biết rằng khi nguồn điện tăng lên thì tổn thất điện năng không tỷ lệ thuận với nguồn điện mà tổn thất ngày càng lớn, vậy làm thế nào để tính được tổn thất PSE trong ứng dụng thực tế?
3. POE mất điện
Vậy chúng ta hãy cùng tìm hiểu cách tính tổn thất điện năng của dây dẫn trong môn vật lý THCS.
Định luật Joule là một mô tả định lượng về sự chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt bằng dòng điện dẫn.
Nội dung là: nhiệt lượng sinh ra bởi dòng điện đi qua dây dẫn tỷ lệ với bình phương dòng điện, tỷ lệ với điện trở của dây dẫn và tỷ lệ với thời gian nó được cấp điện.Đó là, mức tiêu thụ nhân viên được tạo ra trong quá trình tính toán.
Biểu thức toán học của định luật Joule: Q=I2Rt (áp dụng cho tất cả các mạch) trong đó Q là công suất bị mất, P, I là dòng điện, R là điện trở và t là thời gian.
Trong sử dụng thực tế, vì PSE và PD hoạt động đồng thời nên tổn thất không liên quan gì đến thời gian.Kết luận là tổn thất điện năng của cáp mạng trong hệ thống POE tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện và tỷ lệ thuận với độ lớn của điện trở.Nói một cách đơn giản, để giảm điện năng tiêu thụ của cáp mạng, chúng ta nên cố gắng làm cho dòng điện trên dây nhỏ hơn và điện trở của cáp mạng nhỏ hơn.Trong số đó, tầm quan trọng của việc giảm dòng điện là đặc biệt quan trọng.
Sau đó chúng ta hãy xem các thông số cụ thể của tiêu chuẩn quốc tế:
Trong tiêu chuẩn IEEE802.3af, điện trở của cáp mạng là 20Ω, điện áp đầu ra PSE yêu cầu là 44V, dòng điện là 0,35A và tổn thất điện năng là P=0,35*0,35*20=2,45W.
Tương tự, trong tiêu chuẩn IEEE802.3at, điện trở của cáp mạng là 12,5Ω, điện áp yêu cầu là 50V, dòng điện là 0,6A và tổn thất điện năng là P=0,6*0,6*12,5=4,5W.
Cả hai tiêu chuẩn đều không gặp vấn đề gì khi sử dụng phương pháp tính toán này.Tuy nhiên, khi đạt đến tiêu chuẩn IEEE802.3bt thì không thể tính toán theo cách này.Nếu điện áp là 50V thì công suất 60W phải cần dòng điện 1,2A.Lúc này tổn thất điện năng là P=1,2*1,2*12,5=18W, trừ đi tổn thất để đạt tới PD Công suất của thiết bị chỉ là 42W.
4. Nguyên nhân gây mất nguồn POE
Vậy lý do là gì?
So với yêu cầu thực tế là 51W thì công suất ít hơn 9W.Vậy chính xác điều gì đã gây ra lỗi tính toán.
Chúng ta hãy nhìn lại cột cuối cùng của biểu đồ dữ liệu này và quan sát cẩn thận rằng dòng điện trong tiêu chuẩn IEEE802.3bt ban đầu vẫn là 0,6A, sau đó nhìn vào nguồn điện cặp xoắn, chúng ta có thể thấy rằng bốn cặp nguồn điện xoắn đôi nguồn cung cấp được sử dụng (IEEE802.3af, IEEE802. 3at được cấp nguồn bằng hai cặp xoắn đôi) Theo cách này, phương pháp này có thể được coi là một mạch song song, dòng điện của toàn mạch là 1,2A, nhưng tổng tổn thất là hai lần của hai cặp nguồn điện đôi xoắn,
Do đó, tổn thất P=0,6*0,6*12,5*2=9W.So với 2 cặp cáp xoắn đôi, phương pháp cấp nguồn này tiết kiệm được 9W điện năng, nhờ đó PSE có thể khiến thiết bị PD nhận điện khi công suất ra chỉ 60W.Công suất có thể đạt tới 51W.
Vì vậy, khi lựa chọn thiết bị PSE, chúng ta phải chú ý giảm dòng điện và tăng điện áp càng nhiều càng tốt, nếu không sẽ dễ dẫn đến tổn thất điện năng quá mức.Chỉ riêng sức mạnh của thiết bị PSE có thể được sử dụng nhưng trên thực tế thì không có.
Một thiết bị PD (chẳng hạn như máy ảnh) cần sử dụng nguồn điện 12V 12,95W.Nếu sử dụng PSE 12V2A, công suất đầu ra là 24W.
Trong sử dụng thực tế, khi dòng điện là 1A thì tổn thất P=1*1*20=20W.
Khi dòng điện là 2A, tổn thất P=2*2*20=80W,
Lúc này, dòng điện càng lớn thì tổn thất càng lớn và phần lớn điện năng đã bị tiêu hao.Rõ ràng, thiết bị PD không thể nhận được nguồn điện do PSE truyền đến, camera sẽ không đủ nguồn điện và không thể hoạt động bình thường.
Vấn đề này cũng thường gặp trong thực tế.Trong nhiều trường hợp, dường như nguồn điện đủ lớn để sử dụng nhưng tổn thất không được tính.Kết quả là camera không thể hoạt động bình thường do nguồn điện không đủ và không phải lúc nào cũng tìm được nguyên nhân.
5. Điện trở nguồn POE
Tất nhiên, điều được đề cập ở trên là điện trở của cáp mạng khi khoảng cách cấp nguồn là 100 mét, là công suất khả dụng ở khoảng cách cấp nguồn tối đa, nhưng nếu khoảng cách cấp nguồn thực tế tương đối nhỏ, chẳng hạn như chỉ 10 mét thì điện trở chỉ là 2Ω, tương ứng. Suy hao 100 mét chỉ bằng 10% tổn thất của 100 mét, vì vậy, việc cân nhắc đầy đủ mục đích sử dụng thực tế khi lựa chọn thiết bị PSE cũng rất quan trọng.
Điện trở của 100 mét cáp mạng bằng nhiều loại vật liệu siêu năm loại đôi xoắn:
1. Dây thép mạ đồng: 75-100Ω 2. Dây nhôm mạ đồng: 24-28Ω 3. Dây bạc mạ đồng: 15Ω
4. Cáp mạng đồng bọc đồng: 42Ω 5. Cáp mạng đồng không oxy: 9,5Ω
Có thể thấy cáp càng tốt thì điện trở càng nhỏ.Theo công thức Q=I²Rt, tức là lượng điện năng bị mất trong quá trình cấp nguồn là ít nhất, vì vậy nên sử dụng tốt cáp.Hãy an toàn.
Như chúng tôi đã đề cập ở trên, công thức tổn thất điện năng Q=I2Rt, để bộ nguồn PoE có tổn thất ít nhất từ đầu nguồn PSE đến thiết bị nhận nguồn PD thì cần có dòng điện tối thiểu và điện trở tối thiểu để đạt được hiệu quả tốt nhất trong toàn bộ quá trình cung cấp điện.
Thời gian đăng: 17-03-2022