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Unterbrechungsfreie Stromversorgung, USV

Unterbrechungsfreie Stromversorgung, USV

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), manchmal auch als unterbrechungsfreie Stromquelle bezeichnet, ist eine Form der Stromversorgung, die die Hauptstromquelle wie die Netzversorgung verwendet, aber auch die Stromversorgung der zu versorgenden Geräte aufrechterhalten kann, wenn die Hauptquelle ausfällt oder ist unterbrochen.

Das Hauptmerkmal einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, der USV, ist, dass sie einen sofortigen oder nahezu sofortigen Schutz vor Stromunterbrechungen bietet.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Aufrechterhaltung der Stromversorgung von größter Bedeutung ist. In der Regel werden USV-Systeme für Rechenzentren, Computersysteme und einige medizinische Anwendungen verwendet, bei denen die Kontinuität der Stromversorgung von entscheidender Bedeutung ist.

Für viele Unternehmen kann ein Stromausfall, auch wenn er sehr kurz ist, katastrophal sein. Server und Dateien können nicht mehr erreichbar sein und müssen neu gestartet werden. Ein schlimmeres Szenario kann sein, dass Daten durch ein plötzliches und ungeordnetes Herunterfahren beschädigt werden.

Die Verwendung eines USV-Systems kann einen Katastrophenfall verhindern, wenn die Stromversorgung für kurze Zeit ausfällt. Die USV schaltet nahtlos auf irgendeine Form von Batteriestrom um, um alle Geräte weiter mit Strom zu versorgen, bis entweder die Hauptstromversorgung wiederhergestellt ist oder möglicherweise ein Backup-Generator aktiviert oder die Geräte ordnungsgemäß kurzgeschlossen werden können.

Probleme mit Netzstromversorgungssystemen

Bevor Sie sich ansehen, was ein USV-System ist und wie eine USV-Sicherung helfen kann, müssen Sie zunächst die Probleme verstehen, damit Sie sehen können, was getan werden kann.

Die Leistung der Netz- oder Netzstromversorgungssysteme ist nicht ganz perfekt. Es treten Probleme auf, die Probleme mit elektronischen Systemen verursachen können. Die verschiedenen Themen variieren je nach Land, Standort usw.

Die wichtigsten Stromprobleme, die auftreten können, sind:

  • Anstieg: Ein Anstieg ist ein kurzer Anstieg der Eingangsspannung auf der Stromleitung. Es wird häufig durch Blitze verursacht, die auf eine Leitung im Netzwerk treffen. Es kann auch auftreten, wenn große induktive Lasten geschaltet werden und sich eine Gegen-EMK entlang der Leitung ausbreitet. Überspannungen können die Elektronik beschädigen und zerstören, da sie in das elektronische Gerät eindringen und die elektronischen Komponenten beschädigen können, die nicht für Hochspannungsspitzen ausgelegt sind.

  • Blackout: Ein Stromausfall ist ein Begriff, der einen Stromausfall beschreibt. Es kann von einigen Sekunden aufwärts dauern. Sie können durch Störungen im Stromnetz, durch allgemeinen Gebrauch oder durch Unwetter verursacht werden: Stürme, Schnee, Überschwemmungen usw.

  • Brownout: Ein Brownout ist eine andere Form der Leistungsreduzierung. Es ist ein Abfall der zugeführten Spannung. Diese können absichtlich oder unbeabsichtigt auftreten. Obwohl Energieversorgungsunternehmen in vielen Ländern strenge Grenzwerte für die Spannung haben, die sie aufrechterhalten müssen, ist dies nicht in allen Regionen der Welt der Fall, und Energieversorgungsunternehmen können die Spannung für einen kurzen oder langen Zeitraum reduzieren, um die Ressourcen zu reduzieren und einen vollständigen Stromausfall zu verhindern.

  • Unterspannung: Ein Unterspannungszustand oder ein Spannungsabfall könnte als kurzes Brownout bezeichnet werden. Es ist eine kurzlebige Spannungsreduzierung.

  • Überspannung: Ein Überspannungszustand liegt vor, wenn die von der Stromleitung bereitgestellte Spannung über einen längeren Zeitraum höher ist als sie sein sollte, d. H. Es handelt sich nicht um eine Spitze oder einen Stoß. Typischerweise ist der Spannungsanstieg nicht hoch genug, um als Stoß oder Spitze definiert zu werden.

  • Stromleitungsrauschen: Stromleitungsrauschen wird auch als Frequenzrauschen bezeichnet und kann die Leistung einer Schaltung durch Einspeisen unerwünschter Signale in das System stören oder beeinträchtigen.

  • Frequenzvariation: Bei einigen Stromversorgungssystemen kann die Frequenz variieren. Normalerweise sind die nationalen Stromversorgungssysteme genau zeitlich abgestimmt, sodass die verschiedenen Stromerzeugungsquellen synchron arbeiten. Frequenzschwankungen können jedoch bei einer lokal erzeugten Versorgung auftreten, z. ein lokaler Dieselgenerator usw.

  • Harmonische Verzerrung: Normalerweise wird erwartet, dass die Wellenform von der Stromversorgungsleitung eine Sinuswelle ist. Gelegentlich kann es einen hohen Oberwellengehalt haben, und dies kann die Funktionsweise der internen Geräte-Netzteile wie Schaltnetzteile usw. stören und Probleme mit den verwendeten Geräten verursachen.

Diese unterschiedlichen Probleme mit Stromversorgungssystemen können zu Problemen bei elektronischen Geräten führen, wenn diese über eine Netzleitung mit Strom versorgt werden.

Computer, Server und andere IT-bezogene Geräte können besonders anfällig für Probleme mit der Stromleitung sein und müssen häufig geschützt werden. Andernfalls können kostspielige Unterbrechungen des Dienstes oder Schäden auftreten. Daher sind USV-Sicherungssysteme eine Überlegung wert.

Grundlagen der unterbrechungsfreien Stromversorgung

Das Ziel einer unterbrechungsfreien USV-Stromversorgung besteht darin, Wechselstrom über den normalen Netz- oder Netzanschluss bereitzustellen, wenn dieser verfügbar ist. Bei Stromausfällen verwendet die unterbrechungsfreie Stromversorgung jedoch Ersatzalternativen, häufig in Form von Batterien . Mithilfe von Techniken wie Wechselrichtern wird eine simulierte Wechselstromversorgung bereitgestellt, um die Stromversorgung der Geräte aufrechtzuerhalten.

Es gibt verschiedene Arten von unterbrechungsfreien Stromversorgungen, und es ist erforderlich, den richtigen Typ für die jeweilige Anwendung auszuwählen.

Eine unterbrechungsfreie USV-Stromversorgung unterscheidet sich von einer Hilfsstromversorgung dadurch, dass die USV einen sofortigen oder praktisch sofortigen Schutz vor Stromunterbrechungen bietet. Eine Hilfsstromversorgung benötigt möglicherweise einige Zeit, um die Stromversorgung auszutauschen.

Oft liefert eine USV den Ersatzstrom aus Batterien. Diese haben nur eine begrenzte Laufzeit - oft zwischen 5 und 20 Minuten. Dies sollte jedoch ausreichen, um ein ordnungsgemäßes Herunterfahren des Systems zu ermöglichen, um Datenverlust zu vermeiden, oder um eine zusätzliche Stromversorgung zu ermöglichen. In vielen Fällen ist es möglich, die Leistungskapazität zu erweitern, um Schutz für längere Zeiträume zu bieten. Dies wird normalerweise durch die Verwendung größerer Batterien oder durch die Anwendung anderer Strategien erreicht, die über längere Zeiträume Strom liefern können.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen und USV reichen in ihren Nennleistungen von kleinen Systemen, die einen einzelnen Computer schützen können, bis zu viel größeren, die zum Schutz kompletter Rechenzentren usw. verwendet werden.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungstechnologien

Es gibt verschiedene unterbrechungsfreie Stromversorgungstechnologien, die verfügbar sind und verwendet werden können.

Verschiedene Arten dieser Netzteile werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, einige für Anwendungen mit höherer Leistung und andere für Anwendungen mit niedrigerer Leistung. Der Ansatz hängt von den Anforderungen ab.

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    Standby- oder Offline-USV-Technologie: Diese Form der unterbrechungsfreien Stromversorgungstechnologie, die häufig als SPS (Standby-Stromversorgung) bezeichnet wird, bietet eine kostengünstige Lösung, um das Risiko von Datenverlust usw. aufgrund von Stromausfällen zu überwinden. Es ist einer der grundlegendsten Typen. Es bietet Überspannungsschutz zusammen mit Batterie-Backup.

    Das zu schützende Gerät wird normalerweise direkt an die Eingangsleitung oder das Stromnetz angeschlossen. Um den Transienten- oder Überspannungsschutz bereitzustellen, werden spannungsübergreifende Klemmvorrichtungen verwendet, wie sie in einem üblichen überspannungsgeschützten Steckerstreifen verwendet werden - diese werden über die Stromleitung angeschlossen.

    Wenn die eingehende Versorgungsspannung einen vorgegebenen Wert unterschreitet, erkennt die unterbrechungsfreie Stromversorgung den Niederspannungszustand und aktiviert die interne DC-AC-Wechselrichterschaltung, die von einer internen Speicherbatterie gespeist wird. Die USV verwendet normalerweise mechanische Schalter oder Relais, um die zu versorgende Ausrüstung auf die neue Versorgung umzustellen. Die Umschaltzeit kann bis zu 25 Millisekunden betragen, abhängig von der Zeit, die die Standby-USV benötigt, um die verlorene Netzspannung zu erkennen und umzuschalten.

    Es ist auch daran zu erinnern, dass die von dieser Form der unterbrechungsfreien Stromversorgungstechnologie bereitgestellte Leistung eher ein Rechteckwellenformfaktor als eine Sinuswelle ist, wie sie von der normalen Netzversorgung geliefert wird.

  • Leitungsinteraktive USV-Technologie: Diese Form der unterbrechungsfreien USV-Stromversorgungstechnologie richtet sich an die Mittelklasse der Kosten. Es baut auf der Technologie der Standby-USV auf und fügt einen Multi-Tap-Transformator mit variabler Spannung hinzu, um Schutz vor anhaltenden Niedrig- oder Überspannungssituationen zu bieten.

    Diese Form der unterbrechungsfreien Stromversorgungstechnologie verwendet den Spartransformator mit wählbaren Abgriffen, um langfristige Spannungsschwankungen auszugleichen. Durch Ändern des Abgriffs am Transformator kann die korrekte Ausgangsspannung aufrechterhalten werden. Auf diese Weise wird die Batterieleistung eingespart, da die USV auch dann über das Netz oder die Netzstromversorgung betrieben werden kann, wenn die Eingangsleistung nicht vollständig den normalen angegebenen Spannungen entspricht.

    Diese Form der USV-Technologie ist besonders in Bereichen wertvoll, in denen die Netz- oder Netzversorgung nicht besonders zuverlässig ist und erhebliche Schwankungen und gelegentliche Ausfälle aufweisen kann. Es bietet Schutz vor allen Situationen, obwohl bei längeren Ausfällen möglicherweise eine zusätzliche Stromversorgung erforderlich ist, da die Batterieleistung wahrscheinlich keine langen Zeiträume ohne Netzstrom unterstützt.

  • Online- oder Doppelumwandlungs-USV-Technologie: Diese Form der unterbrechungsfreien Stromversorgungstechnologie bietet ein höheres Schutzniveau. Ursprünglich wurde diese Art der unterbrechungsfreien Stromversorgungstechnologie normalerweise für große Installationen verwendet. Kosten und technologische Verbesserungen haben es jedoch ermöglicht, dass sie für kleinere Installationen rentabel sind.

    Das USV-System mit Online- oder Doppelumwandlung verwendet dieselben Bausteine ​​wie die anderen Formen der unterbrechungsfreien Stromversorgungstechnologie. Der große Unterschied zu einer Online-USV besteht jedoch darin, dass die Batterien ständig im Stromkreis sind. Dies bedeutet, dass keine Netzschalter erforderlich sind und die Probleme mit Aussetzern während der Umschaltung beseitigt werden.

    Im Wesentlichen wird die ankommende Netz- oder Netzstromversorgung transformiert und gleichgerichtet und an die Batterien angelegt. Die Energie für die Lastausrüstung wird dann von den Batterien / Gleichrichtern und über einen Wechselrichter entnommen, der die Spannung wieder auf die erforderliche Netzeingangsspannung bringt. Diese Form der USV erhält den Namen einer doppelten Umwandlung, da die Leistung von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird, um die Batterien schwimmend aufzuladen und auch einen Wechselrichter in Gleichstrom umzuwandeln.

    Auf diese Weise ist ersichtlich, dass die Batterien immer im Stromkreis sind und dies bedeutet, dass keine Schalter erforderlich sind. Wenn ein Stromausfall auftritt, erhält der Eingangsgleichrichter keine Versorgung, und infolgedessen wird den Batterien Strom entnommen. Sobald die Netzstromversorgung wieder hergestellt ist, versorgt der Gleichrichter das Gerät und lädt die Batterien wieder auf.

Diese verschiedenen unterbrechungsfreien Stromversorgungstechnologien stellen die wichtigsten dar, die verwendet werden. Andere USV-Technologien existieren und werden verwendet, sind jedoch nicht so weit verbreitet wie die beschriebenen.

Kauf einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, USV

Eine gute unterbrechungsfreie USV-Stromversorgung ist ein wesentlicher Kauf für viele Unternehmen, die auf PCs, Server und andere elektronische Geräte angewiesen sind, die 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche mit Strom versorgt werden müssen.

Der Gedanke, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zu kaufen, scheint jedoch eine sehr kostspielige Aktivität zu sein.

Überraschenderweise sind kleine USV-Systeme für Privatanwender und kleine Unternehmen sehr viel kostengünstiger, als viele vielleicht denken.

Wenn Sie überlegen, ein USV-System zu kaufen, sollten Sie überlegen, was benötigt wird und welches USV-System die Anforderungen für die angegebenen Kosten am besten erfüllt

  • Art der erforderlichen USV-Sicherung: Es ist wichtig, den richtigen USV-Systemtyp für die jeweilige Anwendung und die erwarteten Probleme auszuwählen. Die verschiedenen USV-Systemtypen bieten unterschiedliche Schutzstufen. Ich bin es wert zu analysieren, was benötigt wird, und daher in der Lage zu sein, den erforderlichen Typ eines US-Backup-Systems auszuwählen.

    StromleitungsproblemStandby-USVLine interaktive USVUSV mit doppelter Konvertierung
    Harmonische Verzerrung
    Frequenzänderung
    Stromleitungsrauschen
    Überspannung
    Unter Spannung
    Brown-out
    Blackout
    Anstieg
  • USV-Stromversorgung:Es ist erforderlich, ein USV-System auszuwählen, das die für die Versorgung der elektronischen Geräte erforderliche Leistung liefert, die bei einem Netzausfall geschützt und mit Strom versorgt werden müssen. Es ist notwendig, den Stromverbrauch aller Geräte zu addieren. Als grobe Richtlinie verbraucht ein PC etwa 120 Watt, ein Monitor etwa 50 Watt, ein externes Laufwerk etwa 20 Watt und ein WLAN-Router etwa 10 Watt. Bei kommerziellen Systemen kann ein Server etwa 1 kW verbrauchen, während einige viel weniger verbrauchen. Ein Switch in einem Serverraum kann bis zu 250 Watt und Speichergeräte bis zu 500 Watt verbrauchen.

    Es ist notwendig, alle Leistungsanforderungen zu addieren und dann oben einen Rand hinzuzufügen. Manchmal kann es zu Problemen mit der VA-Bewertung kommen - diese berücksichtigen die Phase von Strom und Spannung. Wenn dies der Fall ist, fügen Sie hierfür einen Rand hinzu.

  • Erforderliche Laufzeit: Abgesehen von der Leistungsfähigkeit muss berücksichtigt werden, wie lange das USV-System benötigt, um die Netzstromversorgung aufrechtzuerhalten. Die Laufzeit ist ein zentrales Thema. Es kann sein, dass das Netz ausreichend lange hochgehalten werden muss, um den Computer oder ein anderes System ordnungsgemäß herunterzufahren. Es kann sein, dass Zeit erforderlich ist, um einen Generator hochzufahren. Es ist notwendig, über die erforderliche Zeit zu entscheiden. Je länger die Zeit ist, desto größer ist der Akku, der zur Stromversorgung benötigt wird, und desto höher sind die Kosten.

  • Mechanische Überlegungen: Es ist auch ratsam, die mechanischen Überlegungen für das USV-Backup-System zu berücksichtigen. Unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme können groß sein, wenn sie lange Zeit große Mengen an Strom liefern sollen, und sie benötigen möglicherweise spezielle Vorkehrungen.

  • Umweltaspekte: Es lohnt sich, über die Umweltaspekte nachzudenken. Wenn sie groß sind und Lüfter benötigen, sind sie in einer Büroumgebung wahrscheinlich nicht erwünscht, da der Lärm störend sein kann. Für einen optimalen Betrieb müssen sie möglicherweise auch in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden. Diese Faktoren müssen in den Entscheidungsprozess einbezogen werden.

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Unterbrechungsfreie Stromversorgungen werden in vielen Bereichen eingesetzt, in denen eine kontinuierliche Versorgung unerlässlich ist. Die unterbrechungsfreie Stromversorgungstechnologie hat in den letzten Jahren Fortschritte gemacht, da der Bedarf an zuverlässigen Stromquellen gestiegen ist. Für eine Vielzahl von Anwendungen sind USV-Systeme erforderlich. Einige der Hauptnutzer sind jedoch Daten- und Rechenzentren sowie Mobilfunk- oder Festnetztelekommunikationszentren, in denen die Kontinuität des Dienstes von entscheidender Bedeutung ist.

In vielerlei Hinsicht bleiben unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme unbemerkt, da sie im Hintergrund arbeiten, bei Bedarf eine Sicherung bereitstellen und den Gesamtsystemen, die sie mit Strom versorgen, einen zuverlässigen Betrieb ermöglichen.


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