USV-Serie, Teil 1: Basics & More
USV-Typen und ihre Einsatzbereiche
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Online-USV-Systeme bieten besten Schutz
Für Umgebungen mit Hochverfügbarkeits-Anforderungen bieten sich deshalb als Alternative so genannte Doppelwandler- beziehungsweise Online-USV-Anlagen an. In der Anschaffung sind diese USV-Systeme, die sich in die IEC-Klassifizierung „Voltage and Frequency Independent“ (VFI) einordnen, zwar am teuersten. Sie garantieren jedoch auch den besten Schutz vor Stromausfällen und Spannungsschwankungen und erzeugen zudem eine besonders saubere Sinus-Ausgangsspannung.
Bei USV-Anlagen dieses Typs wird die Eingangsspannung zunächst gleichgerichtet und danach erneut als Wechselstrom aufbereitet (siehe Grafik). Durch diesen Prozess gibt es keine Umschaltlücke, darüber hinaus beseitigen Online-USVs selbst Störfaktoren wie Frequenzabweichungen oder harmonische Oberwellen. Frequenzabweichungen entstehen unter anderem durch das Anlaufen von Elektromotoren und können fehlerhafte Betriebsabläufe, Datenverluste oder sogar Systemzusammenbrüche verursachen. Harmonische Oberwellen wiederum werden durch nicht-lineare Verbraucherlasten –beispielsweise durch Kopierer oder Faxgeräte – erzeugt und sind Ursache für Kommunikationsfehler und Überhitzung.
Der hervorragende Schutz, den die Doppelwandlungstechnologie bietet, geht nun freilich oft zu Lasten der Energieeffizienz. Denn durch die doppelte Umwandlung des Stroms ergeben sich Verlustleistungen, die stets in Wärme umgewandelt werden. Doppelwandler-Systeme erreichen deshalb meist geringere Wirkungsgrade als Line-Interactive-Anlagen.
Die besten Effizienzwerte erzielen sie im oberen Lastbereich, d.h. bei einer Auslastung zwischen 75 Prozent und 100 Prozent. Ist die Auslastung niedriger, ergibt sich ein ungünstigeres Verhältnis zwischen genutzter Energie und Verlustleistung.
Einen Ausweg aus diesem Dilemma eröffnen bei Großanlagen Energieeffizienzsysteme wie zum Beispiel das" Energy Saver System (ESS)" von Eaton. Bei dieser Lösung wird die angeschlossene Last im Normalbetrieb über eine statische Umgehung mit Netzstrom versorgt, die Doppelwandler werden nur bei Netzstörungen und in der Batterieladezeit zwischengeschaltet (siehe Grafik). Die Umschaltzeit beträgt dank moderner DSP-Technik weniger als zwei Millisekunden und ist damit so kurz, dass sie auch für Verbraucher mit Hochverfügbarkeitsanforderungen kein Problem darstellt. Der Einspareffekt ist eindrucksvoll: Schon bei einer geringen Auslastung von nur 25 Prozent erreichen USV-Anlagen mit Eaton ESS einen Wirkungsgradwert von 99 Prozent und damit deutlich bessere Werte als klassische Online-USV-Systeme.
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