Einphasige USV-Geräte für AC-Stromversorgungen: Unterbrechungsfreie Produktion Hohe Netz- und Signal-Qualität - KEM

Einphasige USV-Geräte für AC-Stromversorgungen: Unterbrechungsfreie Produktion

Hohe Netz- und Signal-Qualität

Anzeige
Vor allem in informa- tionstechnischen Anwendungen können Netzstörungen weit reichende Folgen haben – vom Ausfall einzelner Rechner bis hin zum Verlust unternehmenskritischer Daten durch den Ausfall ganzer Server-Farmen. Eine wich- tige Komponente zur Verbesserung der Netzqualität ist die unterbrechungsfreie Stromversorgung USV.

Neben dem Überbrücken von Spannungsausfällen muss die USV-Anlage auch gegen eine Vielzahl von weiteren Störungen wirksam sein. Da aber häufig für den Anwender nicht erkennbar ist, über welche Eigenschaften die USV verfügt, entscheidet nicht selten der günstigere Preis. Diese Geräte erfüllen aber nur in geringem Maße die notwendigen Anforderungen. Phoenix Contact bietet nun erstmalig einphasige USV-Geräte für AC-Stromversorgungen, die hohen qualitativen Ansprüchen genügen.

Störungen unterschiedlicher Art
Das öffentliche Stromversorgungsnetz weist in zunehmendem Maße Störungen auf, die unter anderem durch Verbraucher mit nicht linearer Strom- und Spannungscharakteristik hervorgerufen werden. Dieses Netz trifft auf immer empfindlichere Endgeräte-Steuerungen, PC oder Server. Die USV-Produktnorm IEC 62040-3 definiert zehn Arten von Netzstörungen, die von der USV-Anlage beseitigt werden müssen. Die erste, aber keinesfalls häufigste definierte Störung ist der Netzausfall. Als Spannungsausfall wird eine Unterbrechung von mehr als 10 ms bezeichnet. Weitere Störungsarten sind Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen. Spannungseinbrüche sind als Absenkung der Spannung für weniger als 16 ms definiert. Sie werden beispielsweise von Stromrichtern hervorgerufen und als Fehler angesehen, wenn die Spannung weniger als 16 ms überhöht ist. Unter- und Überspannungen – die Störungsarten 4 und 5 – unterscheiden sich durch ihr kontinuierliches Auftreten von den Spannungseinbrüchen und -spitzen. Unterspannungen werden durch eine hohe Belastung des Versorgungsnetzes hervorgerufen. Permanente Überspannungen können durch eine niedrige Transformatoren-Belastung auftreten, die kurzfristig nicht vom Energieversorgungs-Unternehmen ausgeregelt und somit an den Verbraucher weitergegeben werden. Im Gegensatz zu permanenten Überspannungen treten transiente Überspannungen nur sporadisch in einer Zeitspanne von weniger als 1 ms auf. Diese Überspannungen besitzen daher eine hohe Energie.
Die Störungsart 7 bildet Spannungsstöße, die unter anderem durch Schalthandlungen hervorgerufen werden. Die Schalthandlungen erzeugen eine schnelle Stromänderung, die mit den im Netz vorhandenen Induktivitäten Spannungsstöße erzeugen. Sie ereignen sich in einer Zeitspanne von weniger als 4 ms. Eine weitere Störungsart, die einen USV-Einsatz nahe legt, sind Frequenzschwankungen. Sie treten sporadisch auf und werden durch Lastschwankungen verursacht. Bei den Störungsarten 9 und 10 schließlich handelt es sich um periodisch auftretende Spannungsverzerrungen und kontinuierliche Oberschwingungen, die durch Stromrichter und Schaltnetzteile hervorgerufen werden.
Netzstörungsarten und Geräteklassen
Die IEC 62040-3 definiert neben den Netzstörungsarten auch USV-Geräteklassen mit einem Code nach dem Muster XXX-YY-ZZZ. Zudem beschreibt sie, gegen welche Störungen die Geräte wirksam sind. Damit kann der Anwender nun das für seine Anforderungen passende Gerät eindeutig spezifizieren. Die erste Gruppe von Buchstaben beschreibt das Ausgangsverhalten in Abhängigkeit vom Eingangssignal der USV und unterscheidet die drei Klassifizierungen VFI (Voltage Frequency Independent), VI (Voltage Independent) und VFD (Voltage Frequnecy Dependent). Die Klasse VFI ist gegen alle Störungsarten wirksam, da das Ausgangssignal der USV vollständig unabhängig von Einflüssen der Eingangsspannung und -frequenz ist. Die Klasse VI schützt gegen fünf der zehn Störungsarten, da frequente Störungen nicht behoben werden. Die Klassifikation VFD bezeichnet diejenigen USV-Geräte, bei denen der Ausgang sowohl von der Eingangsspannung wie auch von der Eingangsfrequenz abhängig ist – sie hilft lediglich gegen drei Störungsarten.
Die zweite Buchstabengruppe beschreibt die Kurvenform der Ausgangsspannung, wobei der erste Buchstabe für den Netz- und der zweite Buchstabe für den Batteriebetrieb gilt. Der dann folgende Ziffernblock beschreibt das Ausgangsverhalten der USV bei linearen und nicht linearen Lastsprüngen – wobei die Zahl 1 eine USV-Reaktionszeit von 0 ms definiert.
Die praxistaugliche USV kann mehr
Neben den Funktionen, die in der Klassifikation beschrieben sind, werden noch weitere Anforderungen an eine qualitativ hochwertige USV-Anlage gestellt. So sind etwa lange Lebensdauer und geringe Wartungs- und Service-Aufwände wichtige Merkmale. Das Herz einer USV ist die Batterie, sie bestimmt ihre Lebensdauer. Großen Einfluss hat dabei die Umgebungstemperatur. Schon bei einer Erhöhung von durchschnittlich 20° auf 30 °C reduziert sich die Lebensdauer von fünf auf drei Jahre. Sollte es nicht möglich sein, die USV bei der vom Hersteller empfohlenen Temperatur zu betreiben, ist der präventive Austausch der Batterie in kürzeren Intervallen sinnvoll. Damit der Batteriewechsel die Verfügbarkeit der Anlage nicht beeinträchtigt, sollte der Austausch während des laufenden Betriebs sowie im eingebauten Zustand möglich sein. Die USV-Geräte und die externen Batterieeinheiten von Phoenix Contact bieten diese Möglichkeit mit der so genannten Hot-Swap-Fähigkeit.
Großen Einfluss auf die Lebensdauer der Batterie hat auch die Ladeeinheit der USV. Wird die Batterie mit einer stark Wechselstrom überlagerten Gleichspannung geladen, kommt es zu einer zusätzlichen Erwärmung – mit den bekannten negativen Auswirkungen auf die Lebensdauer der Batterie.
Die Ladeeinheiten der USV-Geräte von Phoenix Contact sind so ausgeführt, dass der Batterie-Ladestrom erst nach der Gleichrichtung und der Filterung entnommen und durch einen DC-DC-Wandler auf die Ladespannung gebracht wird. Die so erzeugte geringe Wechselstrom-Überlagerung (Ripple) verlängert die Batterielebensdauer, da es zu keiner zusätzlichen Erwärmung kommt.
Manchmal ist aus sicherheitstechnischen Gründen eine sofortige Abschaltung der Anlage und somit auch der USV erforderlich. Zu diesem Zweck haben die USV-Geräte einen so genannten Emergency-Power-Off-Kontakt (EPO). Damit wird die USV vollständig abgeschaltet und kann in ein vorhandenes Sicherheitskonzept eingebunden werden. Außerdem besitzen die USV-Geräte ein um 90° drehbares Display – für eine gute Bedien- und Lesbarkeit des Bedien-Panels in jeder Einbaulage.
Online-Info
Anzeige

Aktuelles Whitepaper

Modellierung leicht gemacht!

Aktuelle Ausgabe

Newsletter

Unsere Dosis Wissensvorsprung für Sie. Jetzt kostenlos abonnieren!

Kalender

Aktuelle Termine für Konstrukteure

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de