Grundlagenwissen zur Stromversorgung in Rechenzentren, Teil 3

Die USV – effizient soll sie sein

| Autor / Redakteur: Bernd Dürr* / Ulrike Ostler

Voltage and Frequency Independent – die Online USV

Im Unterschied zu den beiden vorherigen Typen von USV-Systemen sind VFI-USV-Anlagen eigenständige, komplett isolierte Stromerzeuger. Sie sind die einzigen USV-Systeme, die wirklich unterbrechungsfrei sind.

Der Eingang ist direkt und ausschließlich an den Gleichrichter angeschlossen, welcher die Akkus oder den Energiespeicher dauerhaft speist. Der Ausgang wird ausschließlich über den Wechselrichter versorgt.

Die nachgeschalteten Verbraucher sind komplett vom vorgeschalteten Verteilernetz isoliert. Im Normalbetrieb wird die notwendige Energie direkt vom Gleichrichter bezogen.

Die Versorgungssicherheit

Bei Netzausfall erfolgt die Versorgung über die Akkus oder Energiespeicher. Die Wechselspannung am Ausgang wird unabhängig von der Eingangsspannung über den Wechselrichter aus der Gleichspannung des so genannten Zwischenkreises erzeugt.

Zur Erhöhung der Versorgungssicherheit verfügt die USV-Anlage über einen internen Bypass, der parallel zur Gleichrichter-/Wechselrichter-Kombination geschaltet ist. Bei Überlast am USV-Ausgang oder bei Auftreten eines internen Fehlers wird unterbrechungsfrei auf den Bypass geschaltet und die Verbraucher weiter versorgt, allerdings direkt vom vorgeschalteten Verbrauchernetz (siehe: Abbildung 8).

Ergänzendes zum Thema
 
Bernd Dürr - der Autor

Diese USV-Anlagen schützen vor allen Arten von Netzstörung. Es entsteht keine Umschaltzeit bei der Umstellung von Netz- auf Batteriebetrieb. VFI-USV-Anlagen haben durch die ständige Wandlung den höchsten Verlust und liegen bei ihrem Wirkungsgrad um die 90 bis 95 Prozent.

Durch die aufwändige Technik sind diese Anlagen in der Anschaffung auch die Teuersten. Am Markt werden sie auch unter den Begriffen „Online“, „Double-Conversion“ und „Doppelwandler“ angeboten.

Trotz des relativ geringen Wirkungsgrades liefern diese USV-Anlagen die höchste Stromqualität. Sie werden am häufigsten im IT-Bereich eingesetzt.

Weitere Auswahlkriterien

Bei der Dimensionierung und Auswahl der USV-Anlage ist nicht nur die Ausgangsleistung und die Überbrückungszeit wichtig, sondern auch der Wirkungsgrad, der bei USV-Anlagen gleichen Typs durch unterschiedliche Techniken recht unterschiedlich sein kann.

Ebenso wichtig für den wirtschaftlichen Betrieb ist die Tatsache, dass der größte Wirkungsgrad bei Nennlast erzielt wird. Werden die USV-Anlagen nur in Teillast betrieben, sinkt der Wirkungsgrad teilweise rapide ab. Damit muss die Maxime gelten, USV-Anlagen eher im Hot-Stand-by-Betrieb (also im Leerlauf) mitlaufen zu lassen und bei Bedarf zuzuschalten, als alle parallel geschaltete USV-Anlagen mit reduzierten Lasten zu betreiben.

Durch die getakteten Netzteile in der Hardware im Rechenzentrum hat man heutzutage auf der Sekundärseite der USV ein eher kapazitives Netz, während man auf der Primärseite ein vorzugsweise induktives Netz hat. Zu beachten ist, dass die USV-Anlagen für den kapazitiven Sekundärbetrieb ausgelegt sind und für den Fall der Bypass-Schaltung keine Probleme auftreten, wenn kapazitives und induktives Netz zusammen geschaltet werden.

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