Harald W. Lydorf1 Unterbrechungsfreie Stromversorgung ( USV) Aufgaben einer USV: (1) Schutz gegen lokale Stromausfälle (2) Schutz gegen lokale Stromausfälle.

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Unterbrechungsfreie Stromversorgung ( USV)

Aufgaben einer USV:

• (1) Schutz gegen lokale Stromausfälle

• (2) Schutz gegen lokale Stromausfälle und Störungen

• (3) Sicherheit für empfindliche Verbraucher ( „critical load“)

• (4) Systemverfügbarkeit nahe 100%

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•Umsetzung der Spannungsart bzw. -höhe auf die erforderlichen Werte

•Speichern elektrischer Energie zur Überbrückung von Netzlücken und Netzausfällen.

•Regeln der Speisespannungen unabhängig vom Über- oder Unterschreiten der Primärversorgungsspannungswerte

•Regeln der Frequenzen

•Ausfiltern von Überspannungen ( z.B. Blitzschlag )

•Energieverteilung an die nachgeschalteten Verbraucher

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Betriebsarten von USV:

•Offline - USV

•Online - USV

•Line - Interactive - USV

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Offline - USV

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Offline - USV

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Unterbrechungsfreie Stromversorgung ( USV)Wirkungsweise Offline - USV

Normalbetrieb:

•Der Verbraucher (V) wird aus dem Netz versorgt

•die Batterie wird kontinuierlich über den Ladegleichrichter geladen

•Die Netzspannung wird gefiltert

Netzausfall:

•Verbindung zum Netz wird getrennt, Umschaltung auf den Batteriekreis über den Wechselrichter (Backup - Kreis) erfolgt.

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Unterbrechungsfreie Stromversorgung ( USV)Eigenschaften:

• Eingangsspannung = Ausgangsspannung

• Eingangsspannungsschwankungen und Störungen werden an den Verbraucher weitergeleitet.

• keine galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgangskreis

• Eingangsfrequenz = Ausgangsfrequenz

• Frequenzschwankungen werden nicht ausgeregelt.

• Umschaltzeit von Normal- auf Notbetrieb relativ lang ( >2ms)

• Bei Batteriebetrieb ist die Versorgungsspannung rechteckförmig und damit nicht zur Versorgung induktiver Verbraucher geeignet.

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Online - USV

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Wirkungsweise Online-USV

Normalbetrieb:

•Die Netzspannung wird gleichgerichtet und lädt den Akku

•Die Gleichspannung wird von einem Wechselrichter in eine Wechselspannung umgeformt und damit der Verbraucher versorgt.

Netzausfall:

•Bei Netzausfall erfolgt ein lückenloser Übergang auf die Speisung aus der Batterie.

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Online-USV

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Eigenschaften:

•Online-USV sind als Dauerwandler mit doppelter Energieumwandlung aufgebaut.

•der ausgangsseitige Wechselrichter erzeugt eine nahezu sinusförmige Spannung ( geringer Oberwellenanteil )

•Ein- und Ausgang sind in jedem Betriebszustand galvanisch getrennt.

•der statische Bypass schaltet die angeschlossenen Verbraucher bei Überlastung ans Netz.

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Eigenschaften:

•eine automatische Rückschaltung erfolgt nur, bei Lastredu-zierung oder bei Abklingen des Einschaltstromstoßes.

•Über einen Service-Bypass können alle angeschlossenen Ver- braucher unterbrechungsfrei weiter versorgt werden, während die USV-Anlage zu Wartungszwecken spannungsfrei geschaltet wird.

•Ausgangsspannung und -frequenz sind unabhängig von eingangsseitigen Störungen.

•Es gibt keine Umschaltzeiten zwischen Netz- und Akkubetrieb.

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Line - Interactive - USV

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Unterbrechungsfreie Stromversorgung ( USV)Line - Interactive - USV

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Wirkprinzip Line - Interactive - USV

Normalbetrieb:

•Netzspannung wird über Wechselrichter (1) an den Verbraucher weitergeleitet.

•Netzspannungsschwankungen werden vom Wechselrichter ausgeregelt.

•Akku wird parallel geladen.

Notbetrieb:

•Akku wird nur bei Totalausfall der Netzspannung zugeschaltet.

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Unterbrechungsfreie Stromversorgung ( USV)Line - Interactive - USV

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Eigenschaften:

•Spannungsregelung erfolgt stufenweise ( AVR )

•Ausgangsspannungsform kann trapez- oder sinusförmig sein.

•keine Ausregelung von Frequenzschwankungen.

•Umschaltzeit von Netz- auf Akkubetrieb ca. 2 - 4ms.

•Bei der Umschaltung von Akku- auf Netzbetrieb gibt es keine Zeitverzögerung.

•hoher Wirkungsgrad

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Leistungsbedarf von Geräten

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Übersicht „Funktionalität und Einsatzgebiete USV“

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Beispiel „Filterung“

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Unterbrechungsfreie Stromversorgung ( USV)Simple Network Management Protocol (SNMP)

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