USV Allgemein

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (kurz USV), Englisch: Uninterruptible Power Suply (UPS), wird eingesetzt um bei Störungen im Stromnetz die Versorgung empfindlicher elektrischer Lasten sicherzustellen.

Dabei wird die USV-Anlage in die Stromzuleitung der zu sichernden Anlagen, oder Geräte intergriert. Je nach Aufbau schützt sie so die angeschlossenen Systeme vor folgenden Störungen:

  • Stromausfall
  • Netzwischer
  • Unterspannung
  • Überspannung
  • Frequenzänderungen
  • Oberschwingungen

Die Energieversorger regeln die Netzspannung und Netzfrequenz an den Einspeisepunkten ins Stromnetz zwar nocheinmal nach, gleichen aber nur die Summen der Störungen aus. Kurzfristige, punktuelle Spannungsabsenkungen oder Spannungsanhebungen, werden dadurch hingegen nicht aufgefangen.

USV-Anlagen gleichen diese Schwankungen und Ausfälle aus, indem sie die angeschlossenen Geräte mit elektrischer Energie aus Akkumulatoren speisen, die ständig z.B. aus dem Stromnetz, PV-Anlagen oder Aggregaten nachgeladen werden.

Nicht alle Anlagentypen sind allerdings gleichermaßen dazu geeignet, sämtliche Netzstörungen auszufiltern.

Klasseneinteilung nach IEC 62040-3

Voltage and Frequency Independent oder Online-Prinzip

VFI (Voltage and Frequency Independent oder Online-Prinzip)

Bei der Online-USV-Anlage wird das einspeisende Netz ständig zwei mal gewandelt und somit ein neues Netz gebildet. Der Gleichrichter puffert die Batterie und versorgt den Wechselrichter. Dieser erzeugt ein neues sinusförmiges Ausgangsnetz. Bei einem Netzfehler wird der Wechselrichter aus der Batterie versorgt. Im Service- oder Störungsfall erfolgt die Versorgung der Verbraucher über den Bypass.

Die Ausgangsspannung und Frequenz ist unabhängig vom speisenden Netz. Deshalb ist dieses Prinzip besonders gut für alle kritischen Anwendungen, insbesondere auch Netzersatzanlagen, geeignet.

 

VI: Voltage Independent oder Line-Interaktiv-Prinzip

VI (Voltage Independent oder Line-Interaktiv-Prinzip)

Bei dem Line-Interaktiv-Prinzip regeln Filter und Thyristoren die Eingangsspannung und leiten sie an die Verbraucher. Gleichzeitig wird die Batterie gepuffert. Beim Netzausfall wird der Wechselrichter von der Batterie gespeist und kann mit sinusähnlicher Kurvenform die Verbraucher versorgen.

Die Ausgangsspannung ist unabhängig von der Eingangsspannung. Netzfehler bis 4ms können aber zum Verbraucher gelangen. Line-Interaktiv-USV-Anlagen bieten deshalb nur bedingten Schutz der angeschlossenen Verbraucher.

VFD: Voltage and Frequency Dependent oder Off-Line-Prinzip

VFD (Voltage and Frequency Dependent oder Off-Line-Prinzip)

Die eingangsspannung wird überwacht und bei Einhaltung der Toleranz auf den Ausgang geschaltet. Die Batterie wird gleichzeitig über den Gleichrichter geladen. Bei Netzstörungen wird die meist rechteckförmige Ausgangsspannung des Wechselrichters auf den Ausgang geschaltet. Diese Umschaltung sollte nach maximal 10ms erfolgen. Nachdem das Netz wieder in der Toleranz ist, erfolgt die Rückschaltung auf Netzbetrieb.

Die Ausgangsspannung der USV ist abhängig von der Netzspannung und deren Frequenz. Dieser USV-Typ ist deshalb nur für unkritische Einzelanwendungen wie Drucker oder Einzelplatz-PC geeignet.