Für sicheren Stromfluss

Im Zusammenspiel zwischen der Energieversorgung und IT-Systemen wandeln Schaltnetzteile die Wechselspannung mit allen nicht idealen Komponenten (Spannungsspitzen, Verzerrungen und Frequenzschwankungen) in geglättete Gleichspannung um. Das Schaltnetzteil “überbrückt“ nicht nur die Intervalle zwischen den Spitzen der Sinuskurve der Eingangsspannung, sondern auch andere Anomalien und kurze Unterbrechungen der Netzversorgung. Gemäss internationalem Standard für ITGeräte sind Schwankungen der Nennspannung in einem Bereich von +10 Prozent bis –20 Prozent zulässig und sogar Komplettausfälle der Versorgung bis zu 10 ms.

Die drei gängigsten USV-Varianten

USV-Systeme müssen neben Netzaus fällen auch kurzzeitige Unter- und Überspannungen ausserhalb des Toleranzbereiches abfangen. Entsprechend den verschiedenen Anforderungen existieren eine Reihe unterschiedlicher USV-Systeme. Damit der Anwender die richtige USV-Anlage anhand eindeutiger Kriterien auswählen kann, wurden in der europäischen Norm EN62040-3 (VDE 0558 Teil 3) die Betriebsarten und das Betriebsverhalten statischer USV-Anlagen definiert. Drei Klassen im USV-Bereich haben sich am Markt etabliert:

– passiver Mitlaufbetrieb (VFD: Voltage Frequency Dependent);
– – aktiver Mitlaufbetrieb (VI: Voltage Independent) und
– – USV-Anlagen in Doppelwandlertechnologie (VFI: Voltage Frequency Independent).

Diese Klassifizierungen sagen noch nichts über die Qualität der USV aus, sondern beschreiben nur die Betriebsart. Der weitere Schlüssel gibt dann Auskunft über die Qualität der Ausgangsspannung im Normal- und im Batteriebetrieb wie SS – reiner Sinusausgang in beiden Betriebsarten –, gefolgt von einer 3-stelligen Kombination für die Umschaltzeit und das Verhalten bei Lastwechsel. Stand-by- oder Offline-USV eignen sich für einzelne oder mehrere PC, das heisst für relativ geringe Leistung. Die Verbraucher werden im Normalfall mit Netzspannung versorgt und gleichzeitig wird die Batterie in der USV geladen. Bei einem Netzausfall oder starken Schwankungen schaltet die USV auf Batteriebetrieb um und versorgt die Verbraucher über den Wechselrichter mit Spannung. Auch für Heimanwender empfiehlt sich diese preiswerte und einfach zu installierende Variante.

Anders sieht es im Business-Umfeld aus: Im Leistungsbereich von 750 VA bis 5000 VA sind nahezu alle für den Einsatz in modernen IT-Anwendungen verkauften USV entweder Line-interaktiv oder arbeiten in Doppelwandlertechnologie (Online).

Eine Line-interaktive USV prüft und regelt zusätzlich die Netzspannung innerhalb bestimmter Toleranzen auf ein für die ITGeräte verträgliches Mass. Schwankt die Netzspannung zu stark oder liegt sie nicht mehr an, erzeugt der Wechselrichter die Ausgangswechselspannung mit Energie aus den eingebauten Akkus.

Doppelwandler-USV-Systeme funktionieren nach einem anderen Prinzip: Hier wird die Spannung zweimal gewandelt. Zunächst wird die Eingangswechselspannung mit allen Anomalien in eine Gleichspannung transformiert, diese versorgt den nachgeschalteten Wechselrichter und lädt die Batterie. Danach wird die Gleichspannung wieder in eine sehr saubere, stabile Wechselspannung und -frequenz gewandelt. Innerhalb eines grossen Eingangsspannungsbereiches (meist +/–20 Prozent) regelt die USV die Netzschwankungen ohne Batteriebeanspruchung.

Fazit

Sowohl für Serverraum-Konzepte als auch für private Anwender gilt: Nur mit der richtigen Technologie und Konfiguration lässt sich das gewünschte Mass an Verfügbarkeit auch zu ökonomisch vertretbaren Kosten erreichen.