Unterbrechungsfreie Stromversorgung - DC USV
Unterbrechungsfreie Stromversorgung - DC USV
Der Einsatz einer DC USV ( für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ) ist immer dann unabdingbar, wenn Maschinenstillstände vermieden oder relevante Sicherheitsfunktionen aufrechterhalten werden sollen.
Ein Anlagenausfall, sei es nun im Maschinenbau, in Verkehrsleitsystemen oder in der Medizintechnik, kann mit hohen Kosten verbunden sein. Oftmals dauert es einige Minuten, bis ein Notstromaggregat anspringt - eine USV überbrückt die Zeit bis zum Start des Aggregates. Eine USV - System sichert daher Datenübertragungen oder gezielte shut down Operationen von Leitrechnern, Anlagen und Systemsteuerungen ab und hat wichtige Überwachungs- und Kontrollfunktionen.
In den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten werden USV - Geräte eingesetzt, so beispielsweise in der Medizintechnik, in der Gebäudetechnik
oder in Logistiksystemen, weiterhin in der Brandschutztechnik oder bei Lichtrufsystemen, um ein paar Schlüsselbranchen zu nennen.
Die in einer USV implementierte Technik sorgt dafür, dass unterschiedlichste elektronische Komponenten unabhängig von der Netzspannungsversorgung einwandfrei funktionieren - und das sowohl beim totalen Blackout als auch bei auf den ersten Blick unauffälligen Spannungsschwankungen.
Auf Versorgungsbetrieb - USV Betrieb - wird immer dann geschaltet, wenn die Spannung wegfällt oder einen zuvor definierten Bereich verlässt. Binnen Millisekunden wird der Gleichstrom der Batterie über eine elektrische Schaltung in die benötigte Wechselspannung umgewandelt, sodass an die USV angeschlossene Geräte weiterhin in Betrieb bleiben. Alle Systeme der Konzept Energietechnik GmbH arbeiten als Online USV, d.h. bei Spannungsausfall
erfolgt eine absolut unterbrechnungsfreie Umschaltung auf Batteriebetrieb.
Blei-Vlies-Batterien (AGM)
Blei-Vlies-Batterien (AGM) oder auch Lithium-Ionen- oder Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden üblicherweise als Energiespeicher eingebaut. Da diese Batterien eine begrenzte Lebensdauer haben, wurde vor wenigen Jahren die Kondensator-USV entwickelt. Die hier verbauten Superkondensatoren sind weniger temperaturempfindlich, umweltfreundlicher und aufgrund der Lebensdauer kosteneffizienter, denn Wartung, Austausch und Entsorgung einer Bleibatterie bedeuten für den Anwender ein nicht unerheblicher Kostenfaktor.
Je nach Dimensionierung kann die Überbrückungszeit - also die Dauer des USV Betriebes - zwischen wenigen Sekunden und einer Stunde liegen. Die maximale Überbrückungszeit hängt von der Kapazität der verbauten Akkumulatoren ab.
Eine der Grundfunktionen
Eine der Grundfunktionen jeder USV ist es, in zyklischen Abständen einen automatischen Batteriebelastungstest zu machen. Dabei werden der Zustand der Batterieanschlüsse überwacht und ein ggf. erforderlicher Batteriewechsel angezeigt. USV - Systeme der Konzept Energietechnik GmbH verhindern serienmäßig eine Tiefentladung der Batterie durch Lasttrennung bei Erreichen einer definierten unteren Batterieausgangsspannnug.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung
Eine USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung stellt die Versorgung kritischer elektrischer Lasten bei Störungen im Stromnetz sicher, englisch Uninterruptible Power Supply (UPS). Davon zu unterscheiden ist die Netzersatzanlage (auch als „Ersatzstromversorgung“ bezeichnet), da diese bei der Umschaltung eine kurze Unterbrechung der Stromversorgung hat.
USV-Geräte finden aufgrund der Kosten und zusätzlichen Komplexität vor allem in Krankenhäusern, Leitstellen, Eisenbahn-Stellwerken und Rechenzentren Verwendung, in Regionen mit schlechter Stromversorgung aber ebenso in kleinen Büros oder zu Hause (SoHo).
Bei einfachen Ausführungen der USV kann die Stromversorgung für einige Millisekunden unterbrochen sein. Dies wird von den meisten Verbrauchern ohne Funktionseinbußen toleriert.
Größere Stromausfälle sind in der EU relativ selten, in Deutschland 14 Minuten pro Jahr.[1] Durch das Schalten großer Ströme treten aber ständig ungewollte Rückwirkungen auf das Stromnetz auf. Zum Beispiel rufen Kurzschlüsse und die Einschaltströme von Schweißstromquellen oder größeren Elektromotoren Spannungsabsenkungen hervor. Spannungsanhebungen treten zum Beispiel durch das Abschalten großer Lasten oder durch entfernte Blitzeinschläge auf. Empfindliche Geräte können dadurch in ihrer Funktion beeinträchtigt oder beschädigt werden. Die Energieversorger regeln die Netzspannung und die Netzfrequenz an den Einspeisepunkten ins Stromnetz zwar ständig nach, gleichen dadurch aber nur die Summe der Störungen aus. Eine USV kann lokale Schwankungen und Ausfälle ausgleichen, indem sie angeschlossene Geräte mit elektrischer Energie aus Akkumulatoren speist, welche ständig aus dem Stromnetz nachgeladen werden.
Eine batteriegestützte USV besteht aus Akkumulatoren, bei Einzelplatz-USV aus Blei-Vlies-Batterien (AGM) oder Blei-Gel-Batterien, bei Leistungs-USVen aus Bleiakkumulatoren, Stromrichtern und einer elektronischen Regelung. Als Energiespeicher werden auch NiCd-Akkus, die unempfindlicher gegenüber Temperaturschwankungen sind, und in seltenen Fällen Li-Ionen-Batterien eingesetzt.
In Serie hergestellte USVen sind ab einer Leistung von etwa 300 VA bis hin zu mehreren 100 kVA erhältlich.[2] Die Leistung ist im Wesentlichen von der Belastbarkeit der Stromrichter abhängig. Ein weiteres wesentliches Merkmal einer USV ist die maximale Überbrückungszeit, die von der Kapazität der Akkumulatoren abhängt. Sie kann je nach Anforderung wenige Sekunden oder mehrere Stunden betragen. Eine USV, deren Überbrückungszeit durch zusätzliche Akkumulatoren verlängert werden kann, ist ab einer Leistung von etwa 1500 VA erhältlich. Bei großem Bedarf an Leistung und Überbrückungszeit kommen auch Stromerzeugungsaggregate zum Nachladen der Akkumulatoren zum Einsatz. Dazu werden heutzutage auch USV-Anlagen angeboten, die den benötigten Strom aus kinetischer Energie gewinnen. Diese wird durch eine mehrere 100 kg schwere Schwungscheibe geliefert, welche durch die Netzspannung angetrieben wird und bei Stromausfall die gespeicherte Energie wieder abgibt. Jedoch ist dadurch die zeitliche Überbrückung eines Stromausfalls nur begrenzt möglich. Deswegen werden diese Anlagen meist in Verbindung mit einem Diesel-Aggregat geliefert, um eine zeitraumunabhängige Stromversorgung gewährleisten zu können. Dabei ist zu beachten, dass die USV-Anlage nur den Zeitraum überbrückt, den das Diesel-Aggregat zum Anlaufen benötigt. Diese Art der USV-Anlage ist allerdings erst ab einer gewissen Größe lieferbar und nicht für private Haushalte ausgelegt.
Computer in kleineren Rechenzentren werden bei einem Stromausfall automatisch heruntergefahren, bevor die Überbrückungszeit abgelaufen ist. Geöffnete Dateien, zum Beispiel sensible Datenbanken, werden so kontrolliert geschlossen, um Datenverlust zu verhindern. Server und USV kommunizieren zu diesem Zweck standardmäßig über Ethernet bzw. SNMP, vereinzelt aber auch über die Schnittstelle RS-232 oder auch über USB. Über diese Verbindung kann die USV auch überwacht, gesteuert und eingestellt werden. Bei einer Verbindung über Ethernet ist dazu üblicherweise keine spezielle Software, sondern lediglich ein Webbrowser notwendig. Die entsprechenden Funktionen sind in der Firmware der USV angelegt. Größere Rechenzentren haben Notstromgeneratoren; die Versorgung aus Akkumulatoren dient hier nur dem Zweck, die Zeit zu überbrücken, bis die Generatoren gestartet und auf Nennleistung gebracht wurden.
Die Grundfunktionen einer USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung umfassen in der Regel alle 24 Stunden einen automatischen Belastungstest, bei dem die Akkumulatoren im laufenden Betrieb mit der angeschlossenen Last entladen werden. Bei 10-Jahres-Batterien sollten die Akkus spätestens nach acht Jahren, bei 5-Jahres-Batterien sollten die Akkus nach spätestens vier Jahren komplett ausgetauscht werden, um einem Ausfall der USV-Anlage durch eine defekte Batterieanlage vorzubeugen.
Bei der Frage der Umschaltzeiten ist zu berücksichtigen, dass Kondensatoren und Spulen der Netzteile ausreichend Energie für einige Millisekunden speichern. So müssen beispielsweise ATX-Netzteile Ausfälle bis 17 ms überbrücken können.
Bei empfindlichen Geräten, die nur sehr kurze oder gar keine Umschaltzeiten tolerieren, ist entweder eine Line-Interactive-USV (VI) oder eine Online-USV (VFI) erforderlich.
Beim Einsatz einer USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Absicherung von Laserdruckern oder Kopierern ist Vorsicht geboten. Diese Geräte verbrauchen in der Aufwärmphase ein Mehrfaches ihres normalen Energiebedarfs. Ist die Leistung der USV nicht auf diese Lastspitzen ausgelegt, kann es zu Beschädigungen kommen.
Text: https://de.wikipedia.org/wiki/Unterbrechungsfreie_Stromversorgung
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