Konzept Energietechnik GmbH goes all about automation

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Die Fachmesse "all about automation" zu Hamburg konzentriert sich auf Komponenten, Systeme sowie Software für industrielle Automation und Kommunikation. Dabei liegt der Fokus auf Industrie 4.0.

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"Mehr als nur Stromversorgungen"

Konzept Energietechnik, Ihr kompetenter Partner für DC USV Systeme und Stromversorgungen in Serienbauweise und Sonderanfertigungen.

DC USV Systeme Stromversorgungen - Konzept Energietechnik
Inhaber

Konzept Energietechnik GmbH

Die Konzept Energietechnik GmbH entwickelt und produziert seit mehr als 20 Jahren Geräte, Anlagen und Systeme für die sichere Stromversorgung unserer weltweit angesiedelten Kunden.

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unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), englisch Uninterruptible Power Supply (UPS), wird eingesetzt, um bei Störungen im Stromnetz die Versorgung kritischer elektrischer Lasten sicherzustellen. Davon zu unterscheiden ist die allgemeine Ersatzstromversorgung (AEV, auch als „Netzersatzanlage“ bezeichnet), da diese bei der Umschaltung eine kurze Unterbrechung der Stromversorgung aufweist.

USV-Geräte finden daher vor allem in Krankenhäusern, Leitstellen, modernen Eisenbahn-Stellwerken und Rechenzentren Verwendung, mittlerweile aber ebenso in kleinen Büros (SoHo) oder zu Hause. Sie werden in die Stromzuleitung der zu sichernden Anlagen oder Geräte eingefügt.

Entgegen dem genauen Wortlaut der Bezeichnung kann bei einfachen Ausführungen der USV die Stromversorgung für einen kurzen Zeitraum unterbrochen werden, der von den angeschlossenen Verbrauchern ohne Funktionseinbußen toleriert wird. Normalerweise beträgt dieser Zeitraum aber nur wenige Millisekunde

 

Ausstattung

Weit verbreitet sind Batterie-gestützte USV-Geräte. Es gibt noch andere Bauweisen, wie z. B. rotationsgestützte USV-Anlagen, die die Schwungradspeicherung nutzen. Letztere kommen üblicherweise als Teil von größeren Ersatzstrom-Anlagen zur kurzfristigen Ausfall-Überbrückung zum Einsatz.

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. 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 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 zur Absicherung von Laserdruckern oder Kopierern ist äußerste Vorsicht geboten. Diese Geräte verbrauchen in der Aufwärmphase ein Mehrfaches ihres normalen Energiebedarfs. Im schlimmsten Fall kann es zur Zerstörung der USV und der angeschlossenen Geräte kommen. Wenn überhaupt kann hier nur eine Online-USV zum Einsatz kommen. Jedoch raten namhafte Hersteller generell von der Verwendung einer USV zur Absicherung von Laserdruckern ab und verweigern mitunter jegliche Garantie.