Grundlagenwissen zur Stromversorgung in Rechenzentren, Teil 3

Die USV – effizient soll sie sein

| Autor / Redakteur: Bernd Dürr* / Ulrike Ostler

On- oder Offline - die richtige USV

USV ist die Abkürzung für Unterbrechungsfreie Strom- beziehungsweise Spannungs-Versorgung. Im Englischen findet man die Bezeichnung UPS (Uninterrupted Power Supply).

USV-Anlagen haben zwei große Aufgaben zu erfüllen:

1. Sie sorgen für einen nahezu oder vollständig unterbrechungsfreien Betrieb der nachgeschalteten Anlagen bei Netzausfall

2. Sie filtern je nach Anlagentyp die Netzstörungen aus dem Normalnetz

Damit sorgen sie dafür, dass je nach Ausstattung der USV-Anlage die Netzstörungen wenig bis keinen Einfluss auf die nachgeschalteten kritischen Verbraucher haben.

Ergänzendes zum Thema
 
Bernd Dürr - der Autor

Statische USV-Anlagen

Eine statische USV-Anlage besteht aus den Hauptkomponenten Energiespeicher und System zur Umwandlung in elektrische Energie. Sie werden in Rechenzentren sehr häufig eingesetzt.

Der größte Vorteil der statischen Anlagen gegenüber dynamischen Anlagen ist der vergleichsmäßig geringe Anschaffungspreis. Nachteile der statischen Anlagen sind die verhältnismäßig geringen Kurzschlussströme und eine relativ schwierige Selektivität im Versorgungsnetz.

Bei statischen Klein-USV-Anlagen ist der Ausgangsbereich selektiv fast gar nicht mehr beherrschbar. Die Energiespeicherung erfolgt entweder in Form elektrochemischer Energiespeicherung mittels speziellen Akkumulatoren oder in Form von kinetischer Energiespeicherung mittels Schwungrädern.

Ausgehend von ihrem Wirkungsprinzip werden die USV-Anlagen in drei Kategorien unterteilt (siehe: Abbildung 3):

  • 1. VFD (Voltage and Frequency Dependent) – Offline USV-Anlage
  • 2. VI (Voltage Independent) – Netzinteraktive USV-Anlage
  • 3. VFI (Voltage and Frequency Independent) – Online USV-Anlage

Voltage and Frequency Dependent – die Offline USV

Bei der Form der USV wird der Strom im Normalbetrieb direkt vom Eingang an den Ausgang geleitet. Es erfolgt somit keine Entkopplung zwischen dem vorgeschalteten Verteilsystem und der Last.

Zusätzlich versorgt der Eingang den Gleichrichter, der die Akkus lädt beziehungsweise den Energiespeicher versorgt. Wird die Netzversorgung unterbrochen, wird der Ausgang auf den Wechselrichter umgeschaltet und aus den Akkus oder dem Energiespeicher gespeist.

Die Umschaltung ist unterbrechungsbehaftet, das heißt: Die nachgeschalteten Verbraucher sind bis zu zehn Millisekunden spannungslos. Für empfindliche Geräte kann dies bereits zu lange sein.

Richtig dimensioniert

Diese Art USV kompensiert nur die ersten drei Netzstörungen (siehe: Abbildung 1) Somit erfüllt diese USV nur ihren Zweck bei Netzausfällen und Netzschwankungen.

Alle sonstigen Netzstörungen wirken unmittelbar und in voller Höhe auf die Verbraucher. Lediglich der Ladestrom des Akkus beziehungsweise die notwendige Energie des Energiespeichers erzeugt den USV-Verlust. Logischerweise hat dieser USV-Typ auch den größten Wirkungsgrad, der bei 99 Prozent liegen kann.

Aufgrund des relativ unkomplizierten Aufbaus des Geräts ist sie auch verhältnismäßig günstig in der Anschaffung. Typische Einsatzbereiche sind Lasten bis 2 Kilovolt-Amper, einzelne PC’s und Peripheriegeräte sowie Notlampen und kleinere TK-Anlagen.

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