USV – Strom aus, Server an

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In diesem Beitrag möchten wir die grundsätzliche Funktionsweise sowie die je nach Klassifizierung auftretenden Unterschiede von USVs erläutern.
Zunächst einmal zur Begriffsklärung:

USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) wird eingesetzt um bei Störungen bzw. Ausfällen im Stromnetz die Versorgung kritischer Systeme zu gewährleisten.

Sie sollen vor allem vor folgenden Arten von Netzstörungen schützen:

  1. Stromausfall
  2. Unterspannung
  3. Überspannung
  4. Frequenzänderungen
  5. Oberschwingungen

Man unterscheidet zwischen folgenden drei Klassen von USVs:

1. VFI (Voltage and Frequency Independent from main supply, Spannung und Frequenz unabhängig vom Netz)

2. VI (Voltage Independent from main supply, Spannung unabhängig vom Netz)

3. VFD (Voltage and Frequency Dependent on main supply, Spannung und Frequenz abhängig vom Netz)

VFI-USV

Im Folgenden möchte ich auf die 1. Klasse, die VFI-USVs näher eingehen, da diese aufgrund der extrem niedrigen Ausfallzeiten mit am häufigsten angewendet werden.

Auch bekannt als „Online“, „Double-Conversion“ oder „Doppelwandler“.

Bei diesen USVs ist der Eingang direkt auf einen Gleichrichter geführt, der die Akkumulatoren speist.

Der Ausgang wird ausschließlich von einem Wechselrichter versorgt, der im Normalbetrieb, also bei vorhandener Netzspannung am USV-Eingang, die notwendige Energie über den Gleichrichter (GR) bezieht und bei Netzausfall über die Batterieanlage (Akkumulatoren) versorgt wird.

Die Wechselspannung am Ausgang wird in jedem Fall – unabhängig von der Qualität der Eingangsspannung – über einen nachgeschalteten Wechselrichter (WR) aus der Gleichspannung des sogenannten Zwischenkreises erzeugt. Zur Erhöhung der Versorgungssicherheit verfügt eine VFI-USV über eine so genannte Bypass-Schaltung, die parallel zur Gleichrichter/Wechselrichter-Kombi geschaltet ist.

Sollte der USV-Ausgang überlasten oder es zu einem internen Fehler kommen, so wird der Gleichrichter/Wechselrichter-Zweig umgangen und es wird der Bypass-Weg geschaltet.

Die hochwertigen Gleichrichter und Wechselrichter, welche für diese Bauart USV benötigt werden, da diese Teile konstant unter vollem Betriebsstrom stehen, machen die VFI USVs zur teuersten Preisart.

Eine VFI-USV schützt neben den Folgen eines Stromausfalls, Unterspannung und Überspannung auch vor Schwankungen der Frequenz und vor Oberschwingungen. Sie bieten ebenfalls sporadischen Schutz vor Blitzeinwirkungen und Spannungsverzerrungen.

VFI-USVs werden vorrangig in Bereichen eingesetzt, welche eine extrem niedrige Toleranz bzgl. Der Ausfallzeiten haben, wie bspw. Rechenzentren und Systeme in Krankenhäusern.

VFI-USVs haben unter allen Klassen die höchste eigene Leistungsaufnahme.
Man kann in etwa von 5-10 % der Nennleistung ausgehen.

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