UPS (Unterbrechungsfreie Stromversorgung )

Uninterruptable Power Supply (UPS) sind Stromversorgungsgeräte, die bei Ausfall der örtlichen Stromversorgung den Betrieb der IT-Geräte, der angeschlossenen Datenstationen und der Datenkommunikationsgeräte ohne Datenverlust unterbrechungsfrei garantieren. Fällt die Stromversorgung aus, tritt eine Störung in der Netzspannung auf, hat das Netz Überspannung oder besteht Überlast, so muss eine unmittelbare Interaktion der USV eintreten.

Offline-Konzept einer USV

Bei USV-Konzepten unterscheidet man zwischen Offline, Stand-by und Online:

Offline-Konzepte schalten bei Netzstörungen und Netzausfall innerhalb von wenigen Millisekunden über den Wechselrichter auf die Akkus um. Dieses Konzept ist das einer Notstromversorgung. Wobei die Umschaltzeit weniger als 10 ms beträgt und bei Personal Computern (PC) ausreichen dürfte um keinen Datenverlust zu haben, bei anderen Rechnersystemen allerdings zu Datenverlust führen kann.

Inline-Interactive-Konzept einer USV

Beim Line-Interactive-Konzept arbeitet die akkubetriebene Stromversorgung parallel zur Netzspannungsversorgung. Die Stand-by-Geräte sind netzinteraktive USVs mit Spannungsreglern und -verstärkern. Sie überwachen die tolerierbaren Grenzwerte und halten die Versorgungsspannung über die Regelung und -Spannungsverstärkung innerhalb dieser Grenzwerte. Erst bei Ausfall der Versorgungsspannung schaltet die Elektronik innerhalb weniger Millisekunden auf Akkubetrieb um.

Das Online-Konzept einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV)

Die Online-Konzepte arbeiten mit Dauerumwandlung. Bei dieser Technologie wird die Versorgungsspannung nicht unmittelbar den Geräten zur Verfügung gestellt, sondern zuerst der USV-Komponente zugeführt. Über einen Gleichrichter wird sie in Gleichspannung gewandelt und steht, nachdem sie über einen Wechselrichter wieder zu Gleichspannung umgewandelt wurde, den Geräten als Versorgungsspannung zu Verfügung. Der Vorteil dieses Konzeptes liegt darin, dass die neu generierte Versorgungsspannung von der Netzspannung entkoppelt ist und so Spannungsschwankungen oder Stromstöße keine Auswirkungen haben. Während des Normalbetriebs wird die Gleichspannung zur ständigen Aufladung der Akkus benutzt. Bei Netzstörungen wird die Akkuspannung für den Betrieb genutzt, wodurch eine gleichmäßige Ausgangsspannung gewährleistet wird. Bei diesem Konzept treten keine noch so kurzen Netzstörungen auf.

Batterien einer USV-Anlage, Foto: Suva, Schweiz

USV-Geräte sind zur besseren Vergleichbarkeit der Störbeeinflussung in USV-Schutzklassen eingeteilt, die von IEC, DIN und VDE standardisiert wurden. Die Standardisierung umfasst einige anwendungsrelevante Parameter, so die Abhängigkeit respektive die Unabhängigkeit von der Spannung und der Frequenz, VFD-, VI- und VFI-Klassifizierung, die Spannungscharakteristik bei Belastung, also die Abweichung von der Sinuskurve, und das transiente Spannungsverhalten.

Die höchste USV-Schutzklasse 1 arbeitet im Online-Betrieb und garantiert einen umfassenden Schutz, da die Versorgungsspannung ständig erzeugt wird. In der Schutzklasse 2 beträgt die Umschaltzeit zwischen 2 ms und 4 ms bei einer Leistung von bis zu 5 kVA. Die Schutzklasse 3 hat eine Umschaltzeit von bis 10 ms und Leistungen von bis zu 1 kVA.