Unterbrechungsfrei Stromversorgung

Ununterbrochene Stromversorgung

APC unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) schützen Sie vor Stromschwankungen, Datenverlust und Stromausfall. mw-headline" id="St.C3.B6rungen">Code editieren]> Die USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) dient zur Sicherstellung der Stromversorgung von kritischen elektrischen Verbrauchern im Falle eines Stromausfalls. Dies ist von der allgemeinen Notstromversorgung (AEV, auch "Notstromanlage" genannt) zu trennen, da diese während der Umstellung eine kurzzeitige Stromunterbrechung hat.

Diese werden in die Stromversorgungsleitung der zu schützenden Systeme oder Einrichtungen eingesteckt.

Im Gegensatz zum exakten Bezeichnungstext kann bei einfacheren Versionen der USV die Stromversorgung kurzzeitig unterbrechen, was von den anzuschließenden Lasten ohne Funktionsverlust ertragen wird. In Westeuropa sind große Energieausfälle verhältnismäßig rar. Aufgrund des Schaltens hoher Stromstärken kommt es jedoch immer wieder zu unerwünschten Auswirkungen auf das Netz.

An den Einspeisestellen regulieren die Energieversorgungsunternehmen kontinuierlich die Spannung und die Frequenz des Netzes, kompensieren aber nur die Höhe der Störeinflüsse. Die USV kann örtliche Fluktuationen und Fehler kompensieren, indem sie die angeschlossenen Verbraucher mit Strom aus Batterien versorgt, die permanent aus dem Netz geladen werden.

Die batteriebetriebene USV umfasst Akkus, für Einzelplatz-USV von Blei-Vlies-Batterien (AGM) oder Bleigelbatterien, für Stromversorgungen von Bleiakkus, Stromwandler und elektronische Steuerung. Der Stromverbrauch ist im Grunde genommen von der Tragfähigkeit der Stromwandler abhaengig. Eine weitere wesentliche Eigenschaft einer USV ist die maximal mögliche Brückenzeit, die von der Batteriekapazität abhängen kann.

Die USV, deren Überbrückungsdauer durch weitere Akkus erweitert werden kann, ist ab einer Leistungsaufnahme von ca. 1500 Volt zu haben. Im Falle einer hohen Nachfrage nach Elektrizität und Überbrückungszeiten werden auch Stromgeneratoren zum Aufladen der Batterien verwendet. Heute gibt es auch USV-Anlagen, die die benötigte elektrische Spannung aus Bewegungsenergie erzeugen. Dieser wird von einem mehrere 100 Kilogramm schweren Schwungrad versorgt, das von der Versorgungsspannung angesteuert wird und bei einem Stromausfall die eingespeicherte Kraft wieder ausgibt.

Dadurch kann ein Netzausfall jedoch nur für eine begrenzte Zeit überbrückt werden. Aus diesem Grund werden diese Systeme in der Regel in Kombination mit einem Dieselaggregat ausgeliefert, um eine zeitunabhängige Stromversorgung garantieren zu können. Rechner in kleinen Datenzentren werden bei Netzausfall vor Ablauf der Brückenzeit abgeschaltet. In größeren Datenzentren gibt es Notstromaggregate; die Speisung aus Akkus wird nur zur überbrückung der Zeit bis zum Start der Aggregate auf Nennstrom verwendet.

Zu den Basisfunktionen einer USV gehört in der Regel ein automatischer Lasttest alle 24 Std., bei dem die Batterien während des Betriebs mit der verbundenen Leistung entleert werden. Dabei ist zu beachten, dass Kondensator und Spule der Netzgeräte für einige wenige ms ausreichen. Mit einer USV dieser Art wird der Input unmittelbar an einen Stromrichter geleitet, der die Akkus versorgt.

Die Versorgung des Ausgangs erfolgt ausschliesslich über einen Umrichter, der im normalen Betrieb, d.h. bei verfügbarer Versorgungsspannung am USV-Eingang, die erforderliche Leistung über den Stromrichter (GR) entnimmt und im Falle eines Stromausfalls über das Batteriesystem (Akkumulatoren) bereitstellt. Aus der DC-Spannung des so genannten Gleichspannungszwischenkreises wird über einen nachfolgenden Umrichter ( "WR") immer die AC-Spannung am Eingang generiert - ungeachtet der Güte der Eingangsspannung.

Treten am USV-Ausgang Überlastungen auf oder tritt ein interner Fehler im Gleichrichter-/Wechselrichterzweig auf, wird die angeschlossenen Last ohne Unterbrechung auf diesen Bypass-Zweig geschaltet und damit weitergespeist. Weil Gleich- und Umrichter immer mit dem gesamten Arbeitsstrom beladen sind, müssen sie von besonders hoher Qualität sein und diese Ausführung am kostspieligsten machen. Die meisten USVs sind jedoch nicht vollständig genutzt, so dass der allgemein geringere Wirkungsgrad bei Teillastbetrieb für die richtige Kalkulation des Energieverbrauchs und der Energiekosten ausschlaggebend ist.

Neben den Konsequenzen von Netzausfall, Unter- und Überspannungen bietet eine VFI USV auch Schutz vor Frequenzschwankungen und Oberwellen. VFI USVs werden vorzugsweise in Anwendungsbereichen mit hohen Anforderungen an tolerierbare Stillstandszeiten verwendet, z.B. in der Stromversorgung eines Datenzentrums. Im Leerlaufbetrieb (ohne Anschlusswerte ) verbraucht z.B. eine 650 VA VFD USV ca. 5 W, eine 850 VA VI USV mit ca. 15 W, eine VFI USV verbraucht auch im Leerlauf deutlich mehr Leistung (eine Faustformel sagt, dass sie ca. 10 Prozent ihrer Nominalleistung verbraucht, d.h. eine 850 VA VFI USV verbraucht ca. 85 W Eigenleistung im Leerlaufbetrieb).

Bei einer USV dieser Art wird ein Zweirichtungswechselrichter als zentrale Komponente verwendet. Je nach Anforderung generiert er die Ladegleichspannung der Batterien aus der Eingangswechselspannung oder die Ausgangswechselspannung aus der Batteriespannung. Da der Antrieb zudem die Ausgangsspannung kontinuierlich limitiert, ist er weitestgehend von der Eingangsspannung abhängig.

Steht jedoch eine Eingangsspannung an, legt deren Häufigkeit die Häufigkeit der Ausgangsspannung fest. Bei Spannungsunterbrechung ist die Schaltzeit geringer als bei Verwendung von WFD-USV und beträgt ca. 2 bis 4 msec. VI-UPS schützt nicht nur vor den Konsequenzen eines Netzausfalls, sondern auch vor Unter- und Unterspannungen. Bei einer USV dieser Leistungsklasse wird der aktuelle Wert im normalen Betrieb unmittelbar vom Eingangs- zum Ausgangswert weitergeleitet.

Zusätzlich wird vom Eingangssignal ein Stromrichter eingespeist, der die Akkus auflädt. Bei Netzunterbrechung wird der Strom auf einen Inverter geschaltet, der von den Akkus eingespeist wird. Bei normalem Betrieb sind Pegel und Häufigkeit der Ausgabespannung unmittelbar von der Eingabespannung abhängt.

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