USV-Anlagen Knowledgebase
Hier finden Sie Informationen rund um’s Thema USV. Bei Fragen bzgl. bestehender oder geplanter USV-Anlagen sind wir jederzeit gerne Ihr Ansprechpartner.
Eine USV – Unabhängige (o. Unterbrechungsfreie) Strom-Versorgung schützt Endverbraucher in erster Linie gegen Netzausfälle. Sie schafft Überbrückungszeit um z.B. Server geordnet herunterzufahren (verhindert so Datenverlust) oder z.B. bis ein Generator bei Netzausfall hochgefahren ist. Sie kann Zeitpuffer für unternehmenskritische Anwendungen schaffen und so die Verfügbarkeit erhöhen.
Darüber hinaus schützen USVen je nach Topologie/Modell gegen weitere Probleme der Stromversorgung, bis hin zur dauerhaften Filterung des Stroms und damit Sicherstellung gleichbleibender Stromqualität, unabhängig vom Zustand des Stromnetzes.
Passive Standby / Off-Line
Im Normalmodus versorgt die USV den Verbraucher und lädt den Akku direkt aus dem Netz. Erst bei Netzausfall oder Netzschwankungen liefert die USV stabilen Strom aus dem Akku. Preiswert und i. d. R. ausreichend für unkritische Anwendungen, Office- und Home-Geräte. Nicht geeignet wenn die generelle Stromversorgung von niedriger Qualität ist.
Line-interactive
Im Normalmodus wird die USV 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 Netzschwankungen ausgeglichen werden. Der Hauptvorteil ist, dass der Ausgleich von Überspannung und Unterspannung ohne Gebrauch der Batterien erfolgt. Wird verwendet um IT-Anwendungen gegen Netzausfälle, Spannungseinbrüche, Spannungsspitzen, Überspannung und Unterspannung zu schützen.
(Online) Doppelwandler
Kontinuierlicher Schutz der Stromversorgung von kritischen Endverbrauchern gegen alle auftretenden Probleme. Die Ausgangsspannung wird vollständig durch Doppelwandlung mittels Gleichrichtung und nachfolgender Wechselrichtung aufbereitet und erzeugt eine Stromversorgung ohne jede elektrische Störung. Doppelwandler USVen können für jede Art von Verbrauchern genutzt werden, da sie beim Übergang auf Batteriebetrieb störungsfreie Umschaltvorgänge gewährleisten. Durch Online Doppelwandler USVen wird eine durchgängige Qualität der Stromversorgung, ungeachtet von Störungen im Versorgungsnetz, sichergestellt.
1. Ausfall des Stromnetzes
Blitzschlag, zerstörte Leitungen, Netzüberlastung, Unfälle und Naturkatastrophen führen z. B. zum Netzausfall.
2. Kurzzeitige Unterspannung
Bspw. durch das Einschalten von großen Verbrauchern, Schaltvorgängen im Versorgungsnetz, Ausfall von Netzanlagen, Blitzschlag oder Stromversorgungsanlagen, die den Anforderungen nicht gewachsen sind. Zusätzlich zu reinen Ausfällen kann auch Hardware beschädigt werden.
3. Kurzzeitige Überspannung
I. d. R. durch Blitzschlag verursacht und kann die Netzspannung kurzzeitig auf Werte von über 6.000 Volt bringen. Eine Spannungsspitze bewirkt fast immer Datenverlust oder Hardwareschäden.
4. Langandauernde Unterspannung
Wenn z. B. die Netzspannung zur Reduzierung der Leistung während Spitzenverbrauchszeiten absichtlich gesenkt wird oder wenn die angeschlossene Last die Versorgungskapazität übersteigt.
5. Langandauernde Überspannung
Ausgelöst durch starke Lastreduzierung, Abschaltung großer Verbraucher und andere Schaltvorgänge im Netz. Hardware kann dadurch zerstört werden.
6. Elektrische Störsignale mit höheren Frequenzen
Können durch Funkenstörungen (EMI) oder durch Hochfrequenzstörungen (RFI) von Schweißgeräten, Sendeanlagen, Druckern, Gewittern usw. ausgelöst werden.
7. Instabilität der Netzfrequenz
Z. B. durch Lastwechsel bei Generatoren, insbesondere bei kleineren. Frequenzabweichungen können fehlerhafte Abläufe, Datenverluste, Systemzusammenbrüche und Schäden an Geräten bewirken.
8. Spitzen durch Schaltvorgänge
I. d. R. im Bereich von Nanosekunden dauernde Spitzen.
9. Harmonische Verzerrung (Oberwellen) durch nichtlineare Belastung
Schaltnetzteile, Schrittmotoren, Kopierer und Faxgeräte z. B. sind nichtlineare Verbraucherlasten. Sie können Kommunikationsfehler, Überhitzung und Hardwareschäden hervorrufen.
I. d.R. decken Offline-USVen die Punkte 1-3 ab, Lineinteractive-USVen die Punkte 1-5 und (Online) Doppelwandler-USVen die Punkte 1-9 ab.
Doppelwandler USVen filtern den Strom in jedem Fall und stellen eine durchgängig gleichbleibende Stromqualität sicher. Sie sind daher die beste Wahl für kritische Anwendungen.
Die Energieversorgung aus einem Kraftwerk besteht zunächst immer aus Dreiphasen-Wechselstrom. Einphasen-Wechselstrom kann zwischen einer der drei Phasen und dem Nulleiter bzw. Neutralleiter entnommen werden. Praktisch alle PCs sowie kleine Elektronikgeräte verwenden die Einphasen-Stromversorgung. Große Klimaanlagen oder andere Großverbraucher verwenden zumeist Dreiphasen-Wechselstrom, auch Drehstrom genannt. Was Ihr Netz bietet, wie dieses abgesichert ist, welche Leitungsquerschnitte und Absicherungen zur Verfügung stehen und ähnliche Themen, bzw. im Zweifelsfall auch was Ihre Verbraucher benötigen, muss zumindest bei der Planung größerer USV-Anlagen mit einem Elektriker abgeklärt werden. Dieser wird, außer bei Plug-’n-play-USVen, auch für die Installation benötigt.
USVen gibt es in unterschiedlichen Formfaktoren: Kleine Standby-/Offline-USVen sind in der Regel Tischgeräte, oft ähnlich einer etwas dickeren Steckdosenleiste oder einem Mini-Tower.
Lineinteractive-USVen gibt es meist als Stand(Tower)- oder rackeinbaufähige Modelle, oft auch als Kombinationslösung aus beiden Formfaktoren, seltener sind Wandgeräte vertreten.
Online Doppelwandler-USVen gibt es ebenfalls als Rack- oder Towergerät, bei größeren bzw. stärkeren Anlagen landet man schnell in Schrankgröße bis hin zu großen Anlagen die schnell neben einer großen benötigten Standfläche ein erhebliches Gewicht (v. a. durch die benötigten Akkus) mitbringen.
Bestimmen Sie die Gesamtleistung (in Watt) Ihrer Verbraucher, die geschützt werden sollen. Wichtig: hier wird der ggfs. benötigte Maximalstrom benötigt, d. h. es müssen z. B. höhere Anlaufströme etc. berücksichtigt werden, nicht nur der Regelbetrieb/Durchschnitt. Datenblätter der Hardware-Hersteller oder Messungen geben hier einen guten Anhaltspunkt, nicht geeignet sind die Werte von Netzteilen, da diese in der Regel (z. B. bei den meisten Servern) deutlich überdimensioniert sind.
Um künftige Erweiterungen zu ermöglichen, empfehlen wir die Installation einer USV mit ungefähr 75 % Auslastung. Außerdem wird die Kapazität von Batterien im Laufe der Zeit geringer, auch hier hilft eine entsprechende Überdimensionierung Problemen vorzubeugen.
Achtung: Die Nennleistung einer USV lässt sich nicht erweitern (bzw. nur bei größeren skalierbaren Anlagen) und muss daher gut und zukunftssicher geplant werden.
Bei der Auswahl der USV ist auch zu berücksichtigen, welche Anschlüsse die Verbraucher benötigen. Bei kleineren USV-Anlagen werden die Verbraucher meist direkt an die USV angeschlossen, hier ist zu klären welche Art und Menge der einzelnen Anschlüsse benötigt werden (z. B. wie viele Schuko- oder Kaltgeräteanschlüsse). Oft werden PDUs als Unterverteilung eingesetzt, hier werden dann auch die entsprechenden Anschlüsse passend zum PDU-Stecker benötigt, oft wird aber auch eine Unterverteilung oder ein größerer Endverbraucher vom Elektriker festverdrahtet installiert, hierfür benötigt die USV dann ein entsprechendes Feld/Modul zur Festverdrahtung.
Bei einem Netzausfall benötigen Sie genügend Überbrückungszeit oder Autonomiezeit, um ein ordnungsgemäßes Herunterfahren Ihrer Systeme oder Umschalten auf einen Backup-Generator zu gewährleisten.
In Einzelfällen soll eine USV auch länger Strom zur Verfügung stellen können, z.B. um ein Kassenterminal in Betrieb zu halten, auch hier werden die benötigten Watt und die benötigte Dauer für das Sizing genutzt.
Sie können bei vielen USV-Modellen bei Bedarf ein zusätzliches externes Batteriemodul (EBM) hinzufügen, um die Überbrückungszeit (nicht jedoch die Gesamtleistung) der USV zu vergrößern.
… sind vor allem bei größeren USV-Anlagen ein wichtiges Thema: Stellen Sie sicher, dass die USV an ihrem endgültigen Platz gebracht werden kann. Passen die USV-Komponenten durch die Türen? Gibt es Treppen zu überwinden? Die USV und die Batterieschränke können schwer sein, deshalb vergewissern sie sich, dass der Fußboden das Gewicht der Anlage tragen kann. USVen nutzen interne Lüfter für die Kühlung, Akkus können ausgasen – die USV sollte nicht in einem abgedichteten Container oder in einem kleinen unbelüfteten Raum installiert werden. Stellen Sie sicher, dass die USV die örtlichen Gebäudevorschriften erfüllt, hier kann der Gebäudemanager die benötigten Infos liefern.
Eine Netzwerkkarte in der USV ermöglicht den Zugriff auf die USV von entfernten Arbeitsplätzen oder Lokationen aus. Darüber hinaus ist sie die Basis für die Nutzung von Softwarelösungen und vielen Services.
Software und Services sind ein sehr vielschichtiges Thema in Zusammenhang mit USVen. Während die Range im Bereich Software von Power Management über Monitoring, Alarmierung etc. reicht, geht es bei Services angefangen von einer ggfs. notwendigen Inbetriebnahme, ext. Monitoring und Wartung bis hin zu Reparatur. Kurz: Nennen Sie Ihre Anforderungen/Wünsche.
Eines der zentralen Elemente jeder USV sind die Akkus – sie sorgen dafür dass und wie lange Ihre USV Ersatz-Strom liefern kann. Der gebräuchlichste Batterietyp zur Verwendung in USV-Anlagen ist die (wartungsfreie) ventilregulierte Bleibatterie (VRLA). Die Standardlebensdauer von Blei-Akkus beträgt ca. 3-5 Jahre (es gibt auch LongLife-Varianten mit 8-10 bzw. 10-12 Jahren), ist aber stark abhängig von Umweltbedingungen (v. a. Temperatur) und Anzahl der Entladungsvorgänge. Die meisten USVen überwachen den Batteriezustand und geben frühzeitige Warnmeldungen über das bevorstehende Ende der Akku-Lebensdauer. Bei vielen USVen sind die Akkus hot-swappable, d. h. im laufenden Betrieb austauschbar. Vor allem bei kleineren Anlage kann der Tausch vom User selbst vorgenommen werden, ohne besondere Vorkenntnisse und Werkzeuge. Akkus müssen ggfs. immer im Set getauscht werden, nie einzeln.
Lithium-Ionen-Akkus werden auch immer mehr in USVen eingesetzt. Der höhere Anschaffungspreis amortisiert sich hier mittelfristig durch etwa 2-3x längere Lebensdauer, weniger bzw. unter Umständen gar kein benötigter Akkutausch und bietet weitere Vorteile wie ca. 15% Gewichtseinsparung und ca. 3x schnellere Aufladung als bei VRLA-Akkus.
Weitere Aspekte…
… und Fragen wie z. B. Redundanz, ob zentrale oder dezentrale USV, Betrieb einer kleinen USV hinter einer großen oder wie USV und Generator zusammenarbeiten, Skalierbarkeit oder was Ihnen sonst noch so unterkommt, klären wir am Besten im persönlichen Gespräch.
Generell empfehlen wir beim Thema USV immer Beratung in Anspruch zu nehmen und sich nicht lange mit Suchen nach der richtigen Lösung aufzuhalten – wir finden sie für Sie!
