USV Anlagen
Unterbrechungsfreie Stromversorgungen – kurz USV-Anlagen genannt – werden eingesetzt, um bei Störungen im Stromnetz die Energieversorgung kritischer elektrischer Lasten weiterhin stabil sicherzustellen.
Typische Einsatzgebiete von modularen Anlagen sind Serverräume, IT-Netzwerke und Produktionsprozesse in der Industrie. Je nach Technologie schützt eine USV die angeschlossenen Systeme vor folgenden Störungen: Stromausfall, Unterspannung, Überspannung, Frequenzänderungen und Oberschwingungen.
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Was sind USV-Anlagen?
USV bedeutet unterbrechungsfreie Stromversorgung – englisch Uninterruptible Power Supply (UPS). Ein USV-System wird eingesetzt, um bei Störungen im Stromnetz die Versorgung elektrischer Last sicherzustellen. USV-Geräte finden vor allem in Krankenhäusern, Leitstellen und Rechenzentren Verwendung. Ebenso häufig kommen sie in der produzierenden Industrie zum Einsatz. Auch in kleinen Büros oder Zuhause ist eine stabile Stromversorgung sehr wichtig. Hier werden USV-Anlagen in die Stromzuleitung der zu sichernden Anlagen oder Geräte eingefügt.
Wie funktionieren USV-Systeme?
Weit verbreitet sind batteriegestützte USV-Systeme. Aufgrund ihrer kritischen Komponenten erzielen diese bei 20°C Betriebstemperatur die beste Leistung. Man sollte die USV-Batterien, wie auch die USV-Anlage selbst, regelmäßig überprüfen lassen. Bisher werden Blei-Säure-Akkus am häufigsten verwendet. Vielversprechend ist auch die moderne Lithium-Ionen-Technologie. Die höhere Leistungsdichte, die 2-3 mal längere Lebensdauer und der geringere Platzbedarf sprechen für eine Lithium-USV.
Wie lange liefert eine USV-Anlage Energie?
USV-Anlagen gibt es bereits ab 200 VA bis hin zu mehreren MVAs. Ein weiteres wesentliches Merkmal einer USV ist die maximale Überbrückungszeit (=Autonomiezeit), die von der Kapazität der Akkumulatoren abhängt. Sie kann, je nach Anforderung, wenige Sekunden oder mehrere Stunden betragen.
Computer in kleineren Rechenzentren werden bei einem Stromausfall automatisch heruntergefahren, bevor die Überbrückungszeit abgelaufen ist: Geöffnete Dateien werden kontrolliert geschlossen, um Datenverlust zu verhindern. Server und USV kommunizieren zu diesem Zweck standardmäßig über Ethernet bzw. SNMP, vereinzelt auch über die Schnittstelle RS-232 oder über USB. Die USV kann über diese Verbindung überwacht, gesteuert und eingestellt werden. Bei einer Verbindung über Ethernet ist dazu üblicherweise keine spezielle Software, sondern lediglich ein Webbrowser notwendig.
Verschiedene Arten von USV-Anlagen
1. Offline-USV (VFD – Voltage and Frequency Dependent)
Offline-USV-Anlagen werden verwendet um PCs gegen Netzausfälle, Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen zu schützen. Im Normalmodus versorgt die USV den Verbraucher direkt aus dem Netz, zwar gefiltert, jedoch ohne aktive Umwandlung. Die Batterie wird aus dem Netz geladen. Im Falle eines Netzausfalls oder einer Netzschwankung liefert die USV eine stabile Versorgung aus der Batterie.
2. Line interactive USV (VI – Voltage Independent)
Line interactive USV-Geräte werden verwendet um Netzwerke in Unternehmen sowie andere IT-Anwendungen gegen Netzausfälle, Spannungseinbrüche, Spannungsspitzen, Überspannung und Unterspannung zu schützen. Im Normalmodus wird das Gerät durch einen Mikroprozessor gesteuert, der die Qualität der Stromversorgung überwacht und auf Änderungen reagiert. Eine Kompensationsschaltung sorgt dafür, dass die Versorgungsspannung erhöht oder verringert wird, wodurch die Netzschwankungen ausgeglichen werden. Der Hauptvorteil dieser Line interactiven Topologie ist, dass der Ausgleich von Über- und Unterspannungen ohne den Gebrauch der Batterien vorgenommen wird.
3. Online-USV (VFI – Voltage and Frequency Independent)
Das Online-USV-System beruht auf der Doppelwandler Topologie. Es ist darauf ausgelegt, einen kontinuierlichen Schutz der Stromversorgung von kritischen Verbrauchern gegen alle auftretenden Probleme zu gewährleisten. Dadurch wird eine durchgängige Qualität der Stromversorgung, ungeachtet der Störungen im Versorgernetz, sichergestellt. Die Ausgangsspannung wird vollständig durch Doppelwandlung mittels Gleichrichtung und nachfolgender Wechselrichtung aufbereitet, um eine Stromversorgung ohne jede elektrische Störung zu erzeugen. Online-USVs können für jede Art von Verbrauchern genutzt werden, da sie beim Übergang auf Batteriebetrieb störungsfreie Umschaltvorgänge garantieren.
Weshalb werden modulare USV-Systeme für größere Anwendungen empfohlen?
Gerade in dynamischen Umfeldern ist Flexibilität ein wichtiger Punkt. Gegenüber einer Stand-Alone USV-Anlage mit fixer Leistung kann ein modularer USV-Schrank bis zu seiner geplanten Endleistung flexibel, je nach Bedarf, mit Leistungsmodulen bestückt werden.
Zusätzlich bieten modulare USV-Systeme folgende Vorteile:
• Einfache Skalierbarkeit
• Reduzierte Investitionskosten
• Minimierte Ausfallzeiten
• Niedriger Flächenbedarf
• Hohe Verfügbarkeit mit Redundanzen