Was bedeutet USV?
Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, abgekürzt USV, stellt bei kurzen Stromausfällen die Versorgung von empfindlichen elektrischen Komponenten sicher. Dies betrifft sowohl Über- als auch Unterspannung sowie Frequenzänderungen. Eingesetzt werden USVs, im englischen auch Uninterruptible Power Supply (UPS) genannt, vor allem bei Servern und Netzwerkkomponenten in Rechenzentren sowie bei sensiblen elektronischen Geräten in Krankenhäusern.
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Allgemeine Informationen über USVs
Kurzschlüsse oder Über- und Unterspannungen können vielfältige Ursachen haben. Ein Blitzeinschlag führt beispielsweise schnell zu Spannungsanhebungen oder durch das Hinzuschalten größerer Elektromotoren wird die Spannung gesenkt. Um die Funktionsfähigkeit kritischer Elektrokomponenten, wie sie zum Beispiel in Krankenhäusern auftreten, zu schützen, werden USVs an die Geräte angeschlossen.
Jedes zu schützende Gerät besitzt jedoch andere Anforderungen, sodass sich insgesamt drei Klassen der unterbrechungsfreien Stromversorgung entwickelt haben.
Es wird zwischen Standby- oder Offline-USV, Line-Interactive-, Netzinteraktiv-, Delta-Conversion- oder Single-Conversion-USV und Online-Double-Conversion- bzw. Dauerwandler-USV unterschieden.
Das Standby- oder Offline-USV ist die günstigste und einfachste Variante und wird nach IEC 62040-3.2.20 in die USV-Klasse 3 kategorisiert. Diese schützt lediglich vor kurzzeitigen Stromausfällen und Spannungsschwankungen, während Unter- und Überspannungen nicht beachtet werden. Die Umschaltung von Netzbetrieb auf Batteriebetrieb bedarf zwischen 4 und 10 Millisekunden, was für äußerst anfällige Gerät bereits zu lang sein kann. Der Wirkungsgrad des Standby-USV beläuft sich auf 95 %.
Die USV-Klasse 2 ist das netzinteraktive USV und funktioniert auf ähnliche Weise wie die Klasse 3. Diese schützt ebenfalls vor kurzzeitigen Spannungsspitzen und Stromausfällen. Durch Filter werden jedoch Spannungsschwankungen ständig geregelt und somit korrigiert.
Die Umschaltzeit beträgt bei dem netzinteraktiven USV zwischen 2 und 4 Millisekunden. Der Wirkungsgrad der USV-Klasse zwei beläuft sich zwischen 95 und 98 Prozent.
Das Online-USV stellt im Vergleich der drei USV-Klassen die sicherste Variante dar. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass der Dauerwandler-USV wie ein echter Stromgenerator fungiert und die sensiblen Komponenten mit einer stetigen Netzspannung versorgt. Der Nachteil des Online-USVs ist, dass durch seinen Dauerbetrieb die Lebensdauer auf drei bis vier Jahre beschränkt ist. Darunter leidet auch der Wirkungsgrad, der aufgrund elektrischer Verluste und Wärme lediglich bei 90 % liegt.
Beispiele der Anwendung von USV
Aufgrund der unterschiedlichen Wirkungsgrade und Empfindlichkeiten der zu schützenden Komponenten werden die USVs in verschiedenen Einsatzgebieten eingesetzt. Der Offline-USV wird mit seiner relativ langen Umschaltzeit vorwiegend bei etwas robusteren Geräten verbaut. Dies kann zum Beispiel ein kleiner Tiefkühlschrank sein, der innerhalb von maximal 10 Millisekunden seine Kühlleistung nicht einbüßt.
Für größere Tiefkühlanlagen, Netzwerke oder Computer, die sensibler auf Spannungsschwankungen reagieren, werden USVs der Klasse zwei verwendet. Die Online USVs wiederum werden dort eingesetzt, wo selbst kurze Unterbrechungen zu immensen Schäden für Technik und Mensch führen können. Darunter sind vor allem die Computer- und Kommunikationstechnik, beispielsweise in Krankenhäusern, zu verstehen.
Quellenangaben
