Das ABC der USV_ Frank Repper, Country Manager Germany Eaton Power Quality GmbH

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1 Das ABC der USV Stromausfälle sind in den meisten Ländern der westlichen Welt erfreulicherweise eher selten. Trotzdem treten bei der Stromversorgung und Stromqualität Schwankungen auf, die den Betrieb von empfindlichen elektronischen Systemen schädlich beeinflussen. Rund 60 Prozent aller Computerprobleme sind beispielsweise auf Störungen der elektrischen Stromversorgung zurückzuführen. Auch Wetterbedingungen wie Sturm, Blitz, Schneefall oder starker Regen wirken sich immer wieder sehr negativ auf das Stromversorgungsnetz der Energieversorger aus. Als Basisfunktion liefert eine USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) bei einem vollständigen Stromausfall weiterhin Spannung für die angeschlossenen Systeme, so dass ausreichend Zeit bleibt, kritische Daten zu sichern und alle Dateien geordnet zu schließen. Ein Systemabsturz wird somit verhindert. Auf einer komplexeren Ebene wird die elektrische Versorgung durch die USV aufbereitet und gefiltert, damit die Verbraucher ausschließlich mit sauberer Spannung versorgt werden. Es gibt immer noch Installationen, die nur den Hauptserver einer IT-Anlage schützen Router, Bridges oder auch Hubs, über die der Datenverkehr läuft, werden jedoch häufig vernachlässigt. Darüber hinaus gibt es Anwender, die Daten an ihrem PC vor Ort verarbeiten müssen und somit die zusätzliche Sicherheit einer einzelnen USV benötigen. Grundsätzlich sollten USV-Installationen bereits bei der Planung, vor der Errichtung eines Gebäudes oder einer IT-Infrastruktur berücksichtigt werden. 1

2 Welche USV-Technologien gibt es? Bei der Auswahl einer geeigneten Spannungsschutzlösung gilt es, einige Aspekte zu beachten. Am Markt sind verschiedene USV-Typen mit vielen unterschiedlichen Schutzstufen und Technologien verfügbar. Grundsätzlich werden drei Arten von USV-Technologien unterschieden: Offline, Line-Interaktive und Online. Offline-Systeme, auch Standby genannt, sind für den Schutz eines einzelnen PCs oder einer einzelnen Workstation konzipiert. Dies sind normalerweise die preisgünstigsten USV-Anlagen. Sie bieten aber nur bei einem vollständigen Stromausfall eine Absicherung und enthalten keine herausragenden Funktionen zur Spannungsaufbereitung. Sie werden als Offline - Systeme bezeichnet, da der eingebaute Wechselrichter nur bei einem Spannungsausfall aktiv wird. Unterschreitet die Spannung einen bestimmten Wert, wechseln diese Einheiten über einen Schalter zur Versorgung des Wechselrichters durch Batteriespannung. Dabei kommt es zu Verzögerungen von zwei bis drei Millisekunden, die jedoch von vielen Computern überbrückt werden können. Der Wechselrichter in der USV wandelt die Gleichspannung der Batterien in Wechselspannung um, die dann die Stromversorgung des Computers sichert. Die Line-Interaktiven USVs bieten kostengünstig einen besseren Schutz als die Offline-Systeme. Im Gegensatz zur Online-Technologie können sie jedoch Frequenzabweichungen nicht korrigieren. Sie bieten neben dem Schutz bei Stromausfall auch die Spannungssaufbereitung, welche Spitzen und 2

3 Unebenheiten des Stromversorgungsnetzes glättet. Sinkt die Spannung unter einen festgelegten Pegel, wird ein Umschalt-Relais aktiviert und der Wechselrichter versorgt nun mithilfe des Batteriestromes den USV-Ausgang und die angeschlossenen Geräte mit Wechselspannung. Online-USV-Anlagen (Double Conversion) sind unabdingbar für alle Bereiche, bei denen geschäftskritische Anwendungen geschützt werden müssen. Bei dieser USV-Technologie gibt es keine auch noch so kurzen Umschaltzeiten von Netz- auf Batteriebetrieb mehr, da die Double-Conversion- Methode kontinuierlich Netzspannung in Gleichspannung umwandelt. Diese gewandelte Eingangsspannung wird dann über die Batterie durch einen Wechselrichter wieder in die Wechselspannung für ihre angeschlossenen Verbraucher zurückgewandelt. Ein Online-System säubert und filtert Spannung, sodass das System sauberen, rein sinusförmigen Strom erhält. Die Online-Technologie ist die umfassendste Spannungsschutz-Lösung und deswegen für anspruchsvolle Anwendungen geeignet. Die Sicherheit kann nochmals gesteigert werden durch eine komfortable USV-Überwachungssoftware. Der verantwortliche IT-Manager wird nicht nur über potenzielle Spannungsprobleme umgehend informiert, auch im Normalbetrieb kann er jederzeit alle relevanten Daten an jedem Terminal mit Netzanschluss abrufen, kontrollieren oder steuern. 3

4 Eaton 9130 USV Spannungsprobleme/Strom-Qualitätsminderungen Eaton unterscheidet bei Spannungsproblemen und Qualitätsminderungen bei Strom neun Kategorien. Hierzu gehören: Spannungsausfall, -einbrüche, -stöße, Unter- und Überspannung, Schaltspitzen, Störspannungen, Frequenzabweichungen und harmonische Oberwellen. Ein Spannungsausfall wird als Nullspannungsbedingung definiert, die mehr als zwei Zyklen dauert. Dies kann auf die Auslösung eines Unterbrechungsschalters sowie auf Spannungsverteilungs- oder Netzspannungsfehler zurückzuführen sein. Spannungseinbrüche sind Spannungen, die kurzzeitig 80 bis 85 Prozent unter dem Normalwert liegen. Sie können auftreten, wenn schwere Anlagen eingeschaltet, große elektrische Motoren gestartet und Starkstromleitungen geschaltet werden. Spannungsstöße treten bei einer plötzlichen, kurzzeitigen Spannungsspitze von bis zu Volt auf. 4

5 Diese Spannungsspitzen gehen häufig auf Blitzschläge in der näheren Umgebung zurück. Dagegen bedeutet Unterspannung, dass die Spannung unter den zulässigen Grenzwert absinkt für einige Sekunden oder sogar andauernd. Eine Überspannung tritt auf, wenn die Spannung 110 Prozent über dem Normalwert liegt. Die häufigste Ursache ist die Abschaltung großer elektrischer Anlagen. Schaltspitzen treten bei einer kurzzeitigen Spannungsspitze von bis zu Volt von 10 bis 100 Mikrosekunden Dauer auf. Sie werden häufig durch Schaltungsvorgänge und statische Entladung verursacht. Elektrische Störspannungen, definiert als Hochfrequenzstörungen und elektromagnetische Störungen, haben unerwünschte Auswirkungen auf Schaltungen in Computersystemen oder anderen elektronischen Anlagen. Bei Frequenzabweichungen handelt es sich um eine Abweichung von der normalerweise konstanten Netzfrequenz (in Deutschland 50 Hertz oder zum Beispiel in den USA 60 Hertz). Als letzter Punkt sind Harmonische Oberwellen aufzuführen. Dies sind Verzerrungen der normalen Wellenform und werden in der Regel von nichtlinearen Lasten (zum Beispiel Leuchtstoffröhren) erzeugt und in die Netzleitungen rückgespeist. 5

6 Eaton 9395 USV Je nach Sensibilität, Umfang und Wichtigkeit der zu schützenden Systeme steigt auch der Sicherungsbedarf gegenüber einer steigenden Anzahl von Stromproblemen. Eaton stellt USV-Anlagen mit dem Schutz für alle Anforderungen zur Verfügung. Beispielsweise sichert die Eaton 3105 USV vor Spannungsausfall, -einbrüchen und -stößen. Diese USV findet vor allem im Heim- und Bürobereich bei Audio- und Video-Equipment, Workstations und Computern Verwendung. Fünf Kategorien deckt beispielsweise die Eaton 5130 USV ab, die in IT- und Rechenzentren Spannungsprobleme vermeidet. Dagegen schützen die Eaton USVs der 9er-Serie wie die Eaton 9395 vor allen neun Stromproblemen und wird daher bei Industriesystemen, im Gesundheitswesen (z.b. in Krankenhäusern) und sogar in der Schifffahrt eingesetzt. 6

7 Autor: Frank Repper, Country Manager Germany bei der Eaton Power Quality GmbH 7