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Mit einer USV sind Sie stets auf der sicheren Seite

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, kurz USV, spielt eine besondere Rolle, wenn angeschlossene Systeme beziehungsweise Geräte Probleme mit der örtlichen Stromversorgung bekommen. Fällt beispielsweise der Strom aus, übernimmt die USV die Rolle eines Notstromaggregates. Kritische Systeme erhalten somit die Möglichkeit, ordnungsgemäß und verlustfrei vom Netz genommen zu werden, bis die Lage sich wieder beruhigt. Überwiegend werden USVs in Krankenhäusern, Leitstellen, modernen Eisenbahn-Stellwerken und vor allem innerhalb von Rechenzentren sämtlicher Branchen genutzt. Darüber hinaus sind sie immer häufiger in einzelnen Büros oder sogar innerhalb den heimischen vier Wänden zu finden.

Grundlegende Funktion und Aufbau einer USV

Eine USV erfüllt im Wesentlichen zwei Aufgaben. Neben dem Schutz vor unvorhergesehenen Spannungsausfällen filtern bestimmte Geräte zusätzlich die Spannung, um etwaige Differenzen auszugleichen. Diese Differenzen können in Form von Unter- und Überspannung, Frequenzänderungen oder auch Oberschwingungen entstehen. Die Filterung der Spannung ist notwendig, da das Versorgungsnetz nicht immer die perfekte Spannung liefert. Von dieser Filterung profitieren vor allem empfindliche Geräte, die nur sehr kurze oder gar keine Umschaltzeiten erlauben.

Aufbau

Der prinzipielle Aufbau einer USV setzt sich zusammen aus Akkumulatoren, Stromrichtern und einer elektronischen Regelung. Die Akkus übernehmen dabei die Rolle des Speichers für die Übergangsversorgung. Der Stromrichter wandelt die eingespeiste Energie um und die elektronische Regelung sorgt dementsprechend für die Signalverarbeitung der erhaltenen Informationen.

Leistung

Die Leistung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung ist abhängig von der Belastbarkeit des verwendeten Stromrichters. Seriengeräte sind hierbei ab ca. 300 Voltampere bis hin zu mehreren 100 kVA verfügbar. Aus der Größe des Akkus und der damit verbundenen Systeme ergibt sich auch die maximale Überbrückungszeit. Diese Zeit kann wenige Sekunden oder sogar mehrere Stunden betragen. Weiterhin besitzen moderne USV auch die Möglichkeit des sogenannten Hot-Swaps. Das heißt, dass die Batterien im Bedarfsfall während des laufenden Betriebs ausgewechselt werden können. Bei großen USV-Anlagen lassen sich sogar Stromerzeugungsaggregate zum Nachladen der Akkumulatoren hinzufügen. Beide Methoden verlängern die Überbrückungszeit.

Im Einsatz bei Computern und in kleinen Rechenzentren

Das Tolle an einer unterbrechungsfreien Stromversorgung ist, dass sie erlaubt, die Systeme und Anwendungen kontrolliert zu beenden. Dies geschieht meistens sogar automatisch. Je nach Modell kommunizieren Server und USV beispielsweise über Ethernet, SNMP, RS-232 oder auch über USB. Sobald der Super-GAU identifiziert wird, leitet das System automatisch, mithilfe einer Software, einen kontrollierten Shut-Down-Vorgang ein. Im Idealfall sind nicht nur die Daten, sondern auch die verbundenen Geräte geschützt, da sie ordnungsgemäß abgeschaltet werden.

Mögliche Spannungsprobleme

Spannungsprobleme können sehr vielfältiger Natur sein. Sie treten so gut wie immer ungewollt und unvorhergesehen auf. Nicht nur Umweltbedingungen können ein Problem sein. Auch die Betriebsbedingungen, die mit der Firma wachsen, werden oft unterschätzt. Besonders in industriellen Umgebungen, wo große Schweißgeräte und Elektromotoren ständig genutzt werden, besteht ein höheres Ausfallrisiko.

Spannungsausfall

Zu den häufigsten Problemursachen zählt beispielsweise der Spannungsausfall. Netzspannungs- oder Spannungsverteilungsfehler sind hierbei weit verbreitete Ursachen.

Spannungseinbrüche

Auch Spannungseinbrüche können auftreten, wenn schwere Verbraucher im Netz eingeschaltet werden, wodurch der Normalwert der Spannung kurzzeitig um bis zu 20% sinken kann.

Spannungsstöße

Das Gegenteil sind die Spannungsstöße, die beispielsweise auf Blitzeinschläge zurückzuführen sind. Während Spannungsstöße bei maximal 6.000 Volt kategorisiert werden, sind es bei den Schaltspitzen bis zu 20.000 Volt. Diese sind meistens in Form von Lichtbögen oder statischen Entladungen wahrnehmbar. Unterschreitet die Spannung den zulässigen Grenzwert für eine unbestimmte Dauer, entsteht die sogenannte Unterspannung. Im Umkehrfall kann, wenn beispielsweise große Verbraucher ausgeschaltet werden, der Normalwert der Spannung auf 110% klettern. Dann spricht man von einer Überspannung.

Störspannung

Bei einer Störspannung liegt das Problem in Hochfrequenzstörungen und elektromagnetischen Störungen. Schaltungen in diversen Systemen, wie bei Computern etwa, reagieren darauf besonders empfindlich. Obwohl in Deutschland eine konstante Netzfrequenz von 50 Hz regiert, kann es dennoch einmal zu Abweichungen kommen.

Frequenzabweichung

Ein Fehler dieser Art wird Frequenzabweichung bezeichnet. Auch harmonische Oberwellen können ein Störfaktor sein. Diese Verzerrungen können von nicht linearen Lasten, wie sie etwa Leuchtstoffröhren erzeugen, verursacht werden. Je nachdem welcher Fehlertyp am häufigsten vorkommt oder zu erwarten ist, kann ein spezieller USV die perfekte Lösung sein. Außerdem muss eine USV auf die vorhandene Infrastruktur zugeschnitten werden.

Unterscheidung von USV

Die europäische Normung klassifiziert nach drei USV-Technologien. Zur Auswahl stehen Offline-Systeme, Online-Systeme und Line-Interaktive USV. Wichtig ist, dass man Schutzbedarf und Kostenfaktor gegeneinander abwägt. Dabei spielen vor allem für Unternehmen nicht nur die Anschaffungs-, sondern auch Betriebs- und Instandhaltungskosten eine entscheidende Rolle. Gleichzeitig sollten die Sicherheitsanforderungen nicht vernachlässigt werden.

Online-USV liefern permanenten Schutz auch in kritischen Situationen

Die in der Industrie am weitesten verbreiteten USV-Anlagen werden wohl die VFI-USV sein. VFI steht dabei für Voltage and Frequency Independent. Weiterhin ist die VFI-USV auch als Online USV-Anlage bekannt. Diese Anlagen sind für den Rund-um-die-Uhr-Schutz konzipiert. Zum Anwendungsbereich gehören nicht nur sensible Server und IT-Anwendungen. Auch messtechnische sowie industrielle Anlagen, Prozessautomatisierungs-, Steuerungs- und Sicherheitssysteme profitieren enorm von den Fähigkeiten eines VFI-USV. Die Online-USV gewährleisten neben durchgängiger Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit auch gleichzeitig eine saubere Sinus-Ausgangsspannung. Für spezielle Anforderungen gibt es dabei Rackmount- und Blade-USVs, die besonderen Formfaktoransprüchen gerecht werden. Durch die permanente Wandlung der Spannung ergeben sich keine Umschaltzeiten, wovon besonders sensible Geräte profitieren, die keine Verzögerung bei Umschaltzeiten erlauben. Dank der permanenten Funktion des Geräts muss aber auch mit ein wenig mehr Stromverbrauch gerechnet werden.

Line-Interaktive-USV für zuverlässigen Schutz gerade in Unternehmensumgebungen

Netzinteraktiven USV-Anlagen werden auch als Voltage Independent, kurz VI, kategorisiert. Diese USV-Anlagen sind eine Mischung aus Elementen von Offline- und Online-USV-Systemen. USV-Anlagen dieser Kategorie sind nicht auf die Spannungsaufbereitung spezialisiert. Sie eignen sich dennoch sehr gut für kleine Serverumgebungen, Speichersysteme oder auch Netzwerkkomponenten, aber nicht für größere Projekte. Die Line-Interaktive USVs bieten zwar wie bereits erwähnt keine Spannungsaufbereitung, sind aber dementsprechend günstiger als die zuvor bereits vorgestellten Online-USV. Der Funktionsumfang im Vergleich mit den Offline-USVs ist sehr ähnlich, jedoch bieten die netzinteraktiven USVs neben kleineren Vorteilen vor allem zusätzlichen Schutz vor Unter- und Überspannung.

Für kleine Projekte mit einer Offline USV-Anlage auf der sicheren Seite sein

In die letzte Kategorie fallen die Offline USV-Anlagen. Sie werden auch als VFD kategorisiert, was so viel wie Voltage and Frequency Dependent bedeutet. Diese Systeme bieten den Basisschutz für einzelne PC-Systeme oder Workstations und sind deswegen sehr häufig bei Privatpersonen zu finden. Die Kernfunktion besteht darin, einen Stromausfall zu erkennen und schnellstmöglich die Notversorgung mit Hilfe von Batterien für die Überbrückungsphase einzuleiten. Der Umschaltvorgang kann mehrere Millisekunden in Anspruch nehmen, wobei die verknüpften Geräte das normalerweise tolerieren sollten. In der Offline-USV arbeitet ein Wechselrichter, der aus der Gleichspannung einer Batterie die nötige Wechselspannung erzeugt, um die Stromzufuhr des PCs zu sichern. Die Offline-USV sind oftmals sehr kompakt und günstig. Wer also keine Probleme mit Umschaltverzögerungen hat, kann hier glücklich werden. Zusätzlich sollte man allerdings bedenken, dass die Netzspannung nicht gefiltert wird.

So finden Sie Ihre passenden USV

Die Wahl der passenden USV ist nicht ganz einfach, denn sie sollte optimal auf Ihr individuelles System abgestimmt sein. Gerade, wenn häufig Komponenten aufgerüstet und ausgetauscht werden, kann sich der Strombedarf des Systems verändern, was eine Anpassung der USV mit sich zieht. Der USV Konfigurator von APC bietet Ihnen eine besonders komfortable und einfache Möglichkeit, Ihre passende USV zu finden. Hier müssen Sie lediglich Angaben zu Ihrem System machen und der Konfiguration spricht Ihnen anschließend eine Empfehlung aus.

USV mit Grenzen bei speziellen Geräten

Eine UPS, wie sie auch im Englischen genannt wird, eignet sich nur bedingt als Absicherung bei Geräten wie etwa Laserdruckern und Kopierern. Dies liegt daran, dass solche Geräte während ihrer Aufwärmphase einen viel höheren Energiebedarf haben. Dadurch kann es mitunter zu Komplikationen führen, weshalb die USV auch von Herstellerseite nicht für diesen Zweck als geeignet eingestuft wird.

Fazit: gehen Sie auf Nummer sicher

Eine USV ist ein System, das nach dem Motto „Früher an später Denken“ funktioniert. Das Gerät erledigt seine Arbeit nicht wahrnehmbar im Hintergrund und wird im Ernstfall zu einem echten Glücksgriff. Letztendlich ist eine USV-Anlage optional, jedoch empfiehlt sich eine Anschaffung besonders für Zwecke die mit kritischen Inhalten zu tun haben. Man wählt also entweder den Weg des geringsten Widerstands und hofft, dass einfach nie etwas passiert oder man beruhigt sein Gewissen, indem man einen Notfallschutz integriert.

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