usv-technologie - multimatic
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DER USV-SPEZIALIST<br />
USV-RATGEBER
Herzlich willkommen!<br />
Als einer der führenden Spezial-Distributoren Deutschlands für Unterbrechungsfreie StromVersorgung<br />
(kurz: USV) ist <strong>multimatic</strong> mit der Bedeutung dieses Marktes konstant gewachsen und hat die Entwicklung<br />
der deutschen USV-Branche von Anfang an entscheidend mitgeprägt – seit über 20 Jahren.<br />
<strong>multimatic</strong> ist ein Unternehmen, das mit hohem Know-how die gesamte Palette der USV-Dienstleistungen<br />
anbietet. Das reicht von der qualifizierten Beratung über die Betreuung von Einzelgeschäften bis zur Abwicklung<br />
und dem Full-Service von Groß-Projekten. Das geballte Potential der langjährigen Erfahrung zeigt sich in dem<br />
breiten Leistungsangebot, das keine Wünsche in Sachen Unterbrechungsfreie Stromversorgung offen lässt.<br />
Das Produkt-Programm liest sich wie das Who´s who der weltweit führenden USV-Hersteller.<br />
“Dienstleistung ist Dienst am Kunden” das ist ein Kernsatz unserer Unternehmensphilosophie – und dazu gehört<br />
natürlich auch, den Kunden umfassend zu informieren. Auf den folgenden Seiten präsentieren wir Ihnen wichtige<br />
Informationen zum Thema USV – anschaulich, präzise und leicht verständlich. Wir würden uns freuen, wenn wir<br />
Ihnen bei der Entscheidungsfindung für Ihr maßgeschneidertes USV-System helfen können!<br />
Viele Grüße aus Zimmern,<br />
Ihr<br />
Marcel Dägele<br />
Geschäftsführer<br />
2<br />
VORWORT
INHALTSVERZEICHNISS<br />
Kapitel Titel Seite<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
Warum brauchen Sie einen USV-Ratgeber? 4<br />
Arten von Netzstörungen 5<br />
Auswirkungen von Netzstörungen 6<br />
- Häufigkeit der Störungen 6<br />
- Wichtigste Risiken 6<br />
- Wer trägt das Risiko? 6<br />
USV-Klassifizierung 7<br />
- Stufe 1 7<br />
- Stufe 2 8<br />
- Stufe 3 9<br />
- Code der Ausgangs-Toleranzkurven 10<br />
Zuordnung der USV-Klassen zu den <strong>multimatic</strong>-Sicherheitsstufen 11<br />
- Die 4 Sicherheitsstufen 11<br />
USV-Technologien 12<br />
- Sicherheitsstufe 1 – offline 12<br />
- Sicherheitsstufe 2 – line-interactive 13<br />
- Sicherheitsstufe 3 – online 14<br />
- Sicherheitsstufe 4 – online + Optionen 15<br />
Batterien in der USV 16<br />
Software für die Kommunikation zwischen USV und Rechnersystemen 17<br />
- Kommunikationsebenen 17<br />
Zubehör 19<br />
USV-Service 20<br />
Glossar 21<br />
Weitere Informationen 23<br />
3
Warum brauchen Sie einen USV-Ratgeber?<br />
Der ständige Zuwachs von PC’s und Servern in Netzwerken, sowie die steigende Zahl von Anwendungen, macht es<br />
nötig, diese Betriebsmittel vor Stromausfällen und sonstigen Netzstörungen zu schützen.<br />
Um die damit verbundenen hohen Kosten und bedeutsamen Verluste zu minimieren oder ganz auszuschalten, müssen<br />
die Anwender über die Leistungsfähigkeit der einzusetzenden Sicherheitsanlagen informiert sein.<br />
USV-Systeme sind die geeignete Lösung für eine sichere Stromversorgung.<br />
Was ist eine USV? Laut EN-50091-1 ist eine USV ein Stromversorgungssystem mit Energiespeicher, das bei Ausfall<br />
der Versorgungsspannung eine beständige Versorgung der Last sicherstellt.<br />
Eine USV wird zwischen Netz und Verbraucher geschaltet. Das Kernstück sind die Batterien, die im Bedarfsfall für<br />
einen gewissen Zeitraum die Versorgung der Verbraucher gewährleisten.<br />
USV ist nicht gleich USV. Ist die USV oft nur eine scheinbar unbedeutende Komponente, so stellt die Auswahl eines<br />
ungeeigneten Produktes jedoch ein erhebliches Risiko dar.<br />
Welche USV welchem Zweck dienlich ist, muss bereits in der Vorauswahl festgelegt sein. Um Ihnen die Auswahl der<br />
richtigen USV für die richtige Anwendung zu erleichtern, haben wir Ihnen diesen Ratgeber zusammengestellt.<br />
<strong>multimatic</strong> steht Ihnen mit seiner langjährigen Erfahrung, sowie sachlicher und kompetenter Beratung zur<br />
Verfügung. Wir bieten Ihnen Qualität und Know-how rund um das Thema USV.<br />
Verlassen Sie sich auf <strong>multimatic</strong>, den USV-Spezialisten.<br />
4<br />
1 USV-RATGEBER
NETZSTÖRUNGEN [ARTEN] 2<br />
Arten von Netzstörungen gemäß EN 50091-3 / IEC 62040-3<br />
Art Auftreten<br />
1. Netzausfälle > 10 ms<br />
2. Spannungsschwankungen < 16 ms<br />
3. Spannungsspitzen 4 – 16 ms<br />
4. Unterspannungen kontinuierlich<br />
5. Überspannungen kontinuierlich<br />
6. Blitzeinwirkung sporadisch<br />
7. Spannungsstöße (Surge) < 4 ms<br />
8. Frequenzschwankungen sporadisch<br />
9. Spannungsverzerrungen (Burst) periodisch<br />
10. Spannungsoberschwingungen kontinuierlich<br />
Ohne sauberen und zuverlässigen Strom arbeitet kein Rechnersystem und<br />
keine Netzwerkkomponente fehlerfrei und sicher.<br />
5
Auswirkungen von Netzstörungen<br />
Die Folgen von Netzproblemen in der heutigen Zeit sind, durch die Komplexität vieler Rechner- und<br />
Industrieanwendungen, den Einsatz von Hochleistungs-PCs, den Dauerbetrieb industrieller Prozesse und die<br />
Anwendung in der Telekommunikation überaus ernst zu nehmen.<br />
Die Häufigkeit der Störungen<br />
Totalausfälle (Blackouts) – 3 %<br />
Leitungsgebundene Störungen – 97 %<br />
Hier die wichtigsten Risiken:<br />
Produktionsausfälle<br />
Verschlechterung der Produktionsqualität<br />
ernste Gefährdung von Mensch und Eigentum<br />
Gefährdung der Firmenexistenz<br />
Studien zeigen, dass eine von zwei Firmen einen ernsten Zusammenbruch des IT-Systems nicht überlebt.<br />
Die mittleren Kosten eines Netzausfalles liegen zwischen 15.000 und 55.000 Euro.<br />
(Quelle: Unterbrechungsfreie Stromversorgung, European Guide / CEMEP herausgegeben vom ZVEI)<br />
Wer trägt das Risiko?<br />
• Ein Urteil des Landesgerichts Konstanz (1S292/95) bezogen auf einen Datenverlust aufgrund eines<br />
Stromausfalles besagt:<br />
„Ein Schadensersatzanspruch der Klagepartei besteht nicht, weil durch die Unterbrechung der Stromzufuhr kein<br />
Rechtsgut der Klägerin verletzt wurde. So stellen die durch den Stromausfall gelöschten Daten insbesondere<br />
kein Eigentum i.S.v. § 823I, 90 BGB dar. Sachen sind danach nur körperliche Gegenstände in einem der drei<br />
möglichen Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig).... In einem Bereich, der auf eine funktionierende EDV-Anlage<br />
und den Zugriff auf gespeicherte Daten angewiesen ist, sollte nach Ansicht des Gerichts die regelmäßige (tägliche<br />
oder gar noch häufigere) Datensicherung und im Einzelfall der Anschluss eines Spannungspuffergerätes (USV)<br />
selbstverständlich sein, zumal mit gelegentlichen Stromausfällen auch ohne Eingriffe Dritter immer<br />
gerechnet werden muß. Wer diese gebotene Sorgfalt in eigenen Angelegenheiten nicht beachtet, nimmt etwaige<br />
Datenverluste billigend in Kauf und handelt grob fahrlässig.“<br />
6<br />
3 NETZSTÖRUNGEN [AUSWIRKUNGEN]<br />
Wirtschaftliche Schäden durch IT-Ausfallzeiten<br />
Aktien-/Rentenhandel<br />
Kreditkarten/Tele-Cash<br />
Home-Shopping (via TV)<br />
Versandhaushandel per Katalog<br />
Dienstleister<br />
Verarbeitendes Gewerbe<br />
Handel<br />
Banken/Versicherungen<br />
Baugewerbe<br />
5 50 500 5.000 Tausend Euro/Stunde
USV-Klassifizierung<br />
USV-KLASSIFIZIERUNG [STUFE 1] 4<br />
Die aufgezeigte Klassifikation ist der Teil der europäischen Norm EN50091-3 (IEC 62040-3), welche die<br />
USV-Konfigurationen nach deren Eigenschaften definiert. Die Fachleute unterscheiden drei Klassifikationscodes,<br />
als Definition der meist verwendeten Konfigurationen:<br />
Stufe 1 Abhängigkeit des USV-Ausganges vom Netz<br />
Stufe 2 Die Spannungskurvenform des USV-Ausganges<br />
Stufe 3 Dynamische Toleranzkurven des USV-Ausganges<br />
Stufe 1 Abhängigkeit des USV-Ausganges vom Netz<br />
Während in der USV-Welt noch Begriffe wie On-line, line-interaktiv und offline benutzt werden, setzt die neue<br />
Produktnorm gemäß IEC 62040-3 die Bezeichnungen VFI, VI und VFD.<br />
Nachfolgend haben wir alte und neue Begriffe für Sie zum besseren Verständnis erläutert.<br />
VFI<br />
Alte und gängige Bezeichnungen hierfür sind „On-Line“, „Double conversion“, „Dauerbetrieb“ und/oder<br />
„Dauerwandler“. Die neue USV-Bezeichnung, gemäß IEC 62040-3, lautet VFI.<br />
Bedeutung:<br />
Voltage, Frequence independent “USV-Ausgang ist unabhängig vom Netz“<br />
(Where the UPS output is Independent of mains Voltage and Frequency variations.)<br />
Die Ausgangsspannung ist unabhängig von allen Netzspannungs- und Frequenzschwankungen und wird innerhalb<br />
der Grenzen nach IEC 61000-2-4 geregelt.<br />
VI<br />
Hierfür alte und gebräuchliche Bezeichnungen sind „line-interaktiv“, „Single conversion“, „Delta conversion“<br />
und/oder „aktiver Mitlaufbetrieb“. Die neue USV-Bezeichnung, gemäß IEC 62040-3, lautet VI.<br />
Bedeutung:<br />
Voltage independent „USV-Ausgangsfrequenz ist abhängig von der Netzfrequenz“<br />
(Where the UPS output is Dependent of mains frequency variations, but supply Voltage variations are conditioned<br />
(Independent).<br />
Die Ausgangsspannung ist abhängig von der Netzfrequenz, die Ausgangspannung wird aber durch aktive oder<br />
passive Regeleinrichtungen innerhalb bestimmter Grenzen aufbereitet.<br />
VFD<br />
Bezeichnungen der älteren USV-Generation hierfür sind „offline“, „Stand-by“, „Bereitschaftsbetrieb“ und/oder<br />
„passiver Mitlaufbetrieb“.<br />
Die neue USV-Bezeichnung, gemäß IEC 62040-3, lautet VFD.<br />
Bedeutung:<br />
Voltage, Frequence dependent<br />
„USV-Ausgang ist abhängig von Änderungen der Netzspannung und der Netzfrequenz“<br />
(Where the UPS output is Dependent on mains Voltage and Frequency variations.)<br />
Der USV-Ausgang ist abhängig von Änderungen der Netzspannung und der Netzfrequenz, wenn die USV keine<br />
technische Komponenten zur Verbesserung durch Trenntransformatoren, EMV-Filter oder Varistoren hat.<br />
7
Stufe 2 Die Spannungskurvenform des USV-Ausganges<br />
Stufe 2 ordnet die Kurvenform der Ausgangsspannung in ein recht grobes Raster ein – jeweils in den beiden<br />
Betriebsarten „Netzbetrieb“ und Batteriebetrieb“.<br />
Insbesondere bei USV’s des VFD-Types kann die Spannungskurvenform im Batteriebetrieb rechteck-<br />
oder trapezförmig sein, also erheblich von der Sinusform abweichen.<br />
Längst nicht alle Verbraucher sind dafür geeignet.<br />
Quelle: Klassifizierung der USV nach ihrem Betriebsverhalten nach der neuen USV Produktnorm<br />
IEC 62040 Teil 3:“Methoden zum Festlegen der Leistungs- und Prüfanforderungen”<br />
Autor: Dipl.Ing. W.Sölter; VDE 2002<br />
8<br />
4 USV-KLASSIFIZIERUNG [STUFE 2]<br />
Code<br />
SINUSFÖRMIG: Verzerrungsfaktor D < 0,08 (IEC 61000-2-2) bei allen linearen und nicht linearen Referenzlasten<br />
oder<br />
NICHT SINUSFÖRMIG: D > 0,08 bei nicht linearer Referenzlast<br />
oder<br />
NICHT SINUSFÖRMIG: Überschreitet auch die Grenzwerte von IEC 61000-2-2<br />
Erste Ziffer: Bei Normalbetrieb<br />
Zweite Ziffer: Bei Batteriebetrieb
Stufe 3 Dynamische Toleranzkurven des USV-Ausganges<br />
Kritische Anwendungen benötigen unter allen Bedingungen eine saubere sinusförmige Spannung.<br />
So ist die Stufe 3, in der die maximal zulässigen dynamischen Abweichungen definiert sind,<br />
die „Königsdisziplin“ in der USV-Klassifizierung – denn hier trennt sich die „Spreu vom Weizen“.<br />
Toleranzkurven geben Grenzwerte vor [unter folgenden Bedingungen]:<br />
KLASSIFIKATION 1<br />
KLASSIFIKATION 2<br />
KLASSIFIKATION 3<br />
USV-KLASSIFIZIERUNG [STUFE 3] 4<br />
Quelle: Klassifizierung der USV nach ihrem Betriebsverhalten nach der neuen USV Produktnorm<br />
IEC 62040 Teil 3:“Methoden zum Festlegen der Leistungs- und Prüfanforderungen”<br />
Autor: Dipl.Ing. W.Sölter; VDE 2002<br />
9
10<br />
4 USV-KLASSIFIZIERUNGS-CODE<br />
CODE DER AUSGANGS-TOLERANZKURVEN<br />
Erste Ziffer:<br />
Zweite Ziffer:<br />
Dritte Ziffer:<br />
Bei Änderungen der Betriebsart,<br />
z.B. Netzbetrieb - Batteriebetrieb - Bypassbetrieb<br />
Bei Lastsprüngen mit linearer Last<br />
im Normalbetrieb und Batteriebetrieb<br />
Bei Lastsprüngen mit nicht linearer Last<br />
im Normalbetrieb und Batteriebetrieb<br />
Nur wenn für diese Stufe 3 der Klassifizierung tatsächlich 3 mal erster Klasse garantiert wird, kann ein Anwender<br />
sicher sein, dass seine kritischen Verbraucher optimal geschützt sind.<br />
Diese Aussage gilt für die Qualität der Ausgangsspannung unter allen Betriebsbedingungen.<br />
Eine Aussage über die Verfügbarkeit einer USV ist damit nicht verbunden.<br />
Sind die Anforderungen an die Verfügbarkeit sehr hoch – z.Bsp. größer als 99,99 % - so müssen USV-Systeme<br />
redundant vorhanden sein, z.Bsp. durch eine N+1 Konfiguration.<br />
Der komplette Klassifizierungscode lautet:<br />
Ausgangs-Abhängigkeit Ausgangs-Kurvenform Ausgangs-Toleranz<br />
vom Netz Bsp.: Verzerrung Bsp.: Toleranzen<br />
VFI SS 111<br />
VI SX 122<br />
VFD SY 333<br />
Quelle: Klassifizierung der USV nach ihrem Betriebsverhalten nach der neuen USV Produktnorm<br />
IEC 62040 Teil 3:“Methoden zum Festlegen der Leistungs- und Prüfanforderungen”<br />
Autor: Dipl.Ing. W.Sölter; VDE 2002
DIE <strong>multimatic</strong>-SICHERHEITSSTUFEN 5<br />
Sicherheit Netzstörungen Passender USV-Typ* Stufe<br />
Schutz gegen 3 von 10 Netzstörungen<br />
Schutz gegen 5 von 10 Netzstörungen<br />
Schutz gegen 10 von 10 Netzstörungen<br />
Schutz gegen 10 von 10 Netzstörungen<br />
plus zusätzliche Sicherheit gegen<br />
hausinterne Risiken<br />
Netzausfälle > 10 ms<br />
Spannungsschwankungen < 16 ms<br />
Spannungsspitzen 4-16 ms<br />
Netzausfälle > 10 ms<br />
Spannungsschwankungen < 16 ms<br />
Spannungsspitzen 4-16 ms<br />
Unterspannungen, kontinuierlich<br />
Überspannungen, kontinuierlich<br />
Netzausfälle > 10 ms<br />
Spannungsschwankungen < 16 ms<br />
Spannungsspitzen 4-16 ms<br />
Unterspannungen, kontinuierlich<br />
Überspannungen, kontinuierlich<br />
Blitzeinwirkung < 1 ms<br />
Spannungsstöße (Surge) < 4 ms<br />
Frequenzschwankungen<br />
Spannungsverzerrungen<br />
Spannungsoberschwingungen,<br />
kontinuierlich<br />
Netzausfälle > 10 ms<br />
Spannungsschwankungen < 16 ms<br />
Spannungsspitzen 4-16 ms<br />
Unterspannungen, kontinuierlich<br />
Überspannungen, kontinuierlich<br />
Blitzeinwirkung < 1 ms<br />
Spannungsstöße (Surge) < 4 ms<br />
Frequenzschwankungen<br />
Spannungsverzerrungen<br />
Spannungsoberschwingungen,<br />
kontinuierlich<br />
Netzrückwirkungen<br />
Fehler an der Stromversorgung<br />
Anwendungsfehler<br />
VFD – „USV-Ausgang ist abhängig von<br />
Änderungen der Netzspannung und der<br />
Netzfrequenz“<br />
OFFLINE<br />
VI – „USV-Ausgangsfrequenz ist abhängig<br />
von der Netzfrequenz“<br />
LINE-INTERACTIVE<br />
VFI – „USV-Ausgang ist unabhängig<br />
vom Netz“<br />
ONLINE<br />
VFI – „USV-Ausgang ist unabhängig<br />
vom Netz“<br />
ONLINE + Optionen:<br />
- IGBT<br />
- Galvanische Trennung<br />
- Parallelredundanz<br />
- Filter<br />
* <strong>multimatic</strong> als langjähriger USV-Spezialist bringt für die Auswahl der richtigen USV seine Erfahrungen ein.<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
11
Sicherheitsstufe 1 – VFD (Offline)<br />
Hauptmerkmale<br />
Spannung und Frequenzen sind im Normalbetrieb netzgeführt<br />
Spannungsänderungen am Eingang werden an den Verbraucher durchgereicht<br />
Verbraucher werden nur bei Netzausfall bzw. nach Über- /<br />
Unterschreiten der Anlagentoleranzen schaltzeitverzögert über den Akku versorgt<br />
Durch Umschaltung nach Netzausfall entstehen Schaltzeiten von bis zu 20 ms<br />
Ausgangsspannung: Rechteck oder Trapez, je nach Qualität der USV<br />
Erweiterung der Überbrückungszeit meist nicht möglich<br />
12<br />
6 USV-TECHNOLOGIE [SICHERHEITSSTUFE 1]<br />
BLOCKSCHALTBILD<br />
Netzeingang<br />
Filter<br />
Relais<br />
≈<br />
=<br />
Ladegleichrichter Wechselrichter<br />
Batterie<br />
Ausgang<br />
FAZIT:<br />
Einsatz für Verbraucher bis 1,5 kVA, zur reinen Absicherung vor Totalausfällen sinnvoll<br />
=<br />
≈<br />
Verbraucher<br />
Offline USV<br />
Energiefluss im Normalbetrieb<br />
Energiefluss bei Netzausfall
USV-TECHNOLOGIE [SICHERHEITSSTUFE 2] 6<br />
Sicherheitsstufe 2 – VI – (Line-Interactive)<br />
Hauptmerkmale<br />
Im Normalbetrieb wird die Last mit einer aufbereiteten Spannung versorgt.<br />
Der Gleichrichter wird zur Ladung der Batterie und / oder zur Aufbereitung der Ausgangsspannung eingesetzt.<br />
Verbraucher werden nur bei Netzausfall bzw. nach Über- / Unterschreiten der Anlagetoleranzen schaltzeitver-<br />
zögert über den Akku versorgt<br />
Durch Umschaltung nach Netzausfall entstehen Schaltzeiten von 1-10 ms<br />
Ausgangsspannung: Trapez oder reiner Sinus, je nach Qualität der USV<br />
Erweiterung der Überbrückungszeit zum Teil möglich<br />
BLOCKSCHALTBILD<br />
Netzeingang<br />
Filter<br />
Relais<br />
≈<br />
=<br />
Booster (AVR)<br />
Ladegleichrichter Wechselrichter<br />
Ausgang<br />
FAZIT:<br />
Der Verbraucher wird ständig vom Wechselrichter mit Energie versorgt. Der Netzzustand spielt dabei keine<br />
Rolle solange die Batterie über ausreichend Energie verfügt.<br />
Batterie<br />
FAZIT:<br />
Einsatz für Verbraucher bis zu 3 kVA, zur reinen Absicherung vor Totalausfällen sinnvoll<br />
=<br />
≈<br />
Verbraucher<br />
Line-Interactive USV<br />
Energiefluss im Normalbetrieb<br />
Energiefluss bei Netzausfall<br />
13
Sicherheitsstufe 3 – VFI (Online)<br />
Hauptmerkmale<br />
Ständige Spannungswandlung (Doppelwandlerprinzip), dadurch ergibt sich eine saubere Sinusspannung<br />
am Ausgang.<br />
Stabile Ausgangsspannung und Frequenz, unabhängig vom speisenden Netz<br />
Überspannungsschutz durch Dauerwandlung<br />
Keine Schaltzeit bei Umschaltung auf Akkubetrieb<br />
Gute Überlastfähigkeit<br />
Integrierter Bypass<br />
Überbrückungszeiten bis zu mehreren Stunden möglich<br />
On-Line USV<br />
14<br />
6 USV-TECHNOLOGIE [SICHERHEITSSTUFE 3]<br />
BLOCKSCHALTBILD<br />
Netzeingang<br />
≈<br />
=<br />
manueller Bypass<br />
=<br />
Gleichrichter Wechselrichter<br />
Energiefluss im Normalbetrieb<br />
Energiefluss bei Netzausfall<br />
Batterie<br />
elektronischer<br />
Bypass<br />
Verbraucher<br />
FAZIT:<br />
Der Verbraucher wird ständig vom Wechselrichter mit Energie versorgt. Der Netzzustand spielt dabei keine<br />
Rolle, solange die Batterie über ausreichend Energie verfügt.<br />
≈<br />
Online USV<br />
Energiefluss im Normalbetrieb<br />
Energiefluss bei Netzausfall
USV-TECHNOLOGIE [SICHERHEITSSTUFE 4] 6<br />
Sicherheitsstufe 4 – VFI (Online) + Optionen<br />
Hauptmerkmale<br />
Zweimalige Spannungswandlung (Doppelwandlerprinzip)<br />
Hochfrequent getaktete Sinus-Ausgangsspannung<br />
Überspannungsschutz durch Zweimalwandlung<br />
Keine Schaltzeit<br />
Überlastfähig<br />
Integrierter Bypass<br />
Überbrückungszeiten bis zu mehreren Stunden möglich<br />
Parallelschaltung mehrerer USV- Anlagen zur Leistungserweiterung oder Redundanz<br />
Galvanische Trennung durch Trenntrafo<br />
IGBT oder Filter zur Reduzierung der Netzrückwirkungen<br />
BLOCKSCHALTBILD<br />
Netzeingang<br />
Netzeingang<br />
≈<br />
manueller Bypass<br />
Trenntrafo Gleichrichter Wechselrichter<br />
≈<br />
=<br />
Batterie<br />
Trenntrafo Gleichrichter Wechselrichter<br />
=<br />
=<br />
manueller Bypass<br />
Batterie<br />
=<br />
≈<br />
≈<br />
elektronischer<br />
Bypass<br />
elektronischer<br />
Bypass<br />
Online USV<br />
Energiefluss im Normalbetrieb<br />
Energiefluss bei Netzausfall<br />
Verbraucher<br />
FAZIT:<br />
Sehr stabile Ausgangsspannung und zusätzliche Sicherheit durch Optionen; speziell geeignet für<br />
empfindliche Verbraucher (critical load)<br />
15
Batterien in der USV<br />
Mit korrekt eingebauten und einwandfrei arbeitenden Batterien kann Ihnen Ihre USV die ausreichende Überbrückungszeit<br />
liefern und somit den Schutz, den Sie für Ihre Verbraucher gewählt haben, bieten.<br />
Die Batterien müssen auf die USV abgestimmt sein. Sie können im gleichen Gehäuse oder in einem externen<br />
Batterieschrank montiert werden.<br />
In modernen USV-Anlagen werden in der Regel wartungsfreie Vlies-Gitter-Batterien oder Blei-Gel-Batterien<br />
eingesetzt. Die Batterien befinden sich in einem verschlossenen Gehäuse und sind gasungsarm.<br />
Somit kann eine USV in jedem normal gelüfteten Raum aufgestellt werden.<br />
Eine USV bietet Ihnen nur dann Sicherheit, wenn die Batterien voll leistungsfähig sind.<br />
Batterietypen:<br />
Blei-Gel Batterien, wartungsfrei<br />
Blei-Säure Batterien, wartungsarm zum Nachfüllen<br />
Nickel-Cadmium (NiCd), für hohe Temperaturen<br />
Die Lebensdauer der Batterien ist abhängig von :<br />
dem Batterietyp (5-Jahres- / 10-Jahres-Batterien)<br />
der Umgebungstemperatur<br />
Die Umgebungstemperatur sollte zwischen 10 - 25 Grad C liegen. Die beste Gebrauchsdauererwartung zeigen Bleibatterien<br />
bei 20 °C. Frost und hohe Temperaturen können die Lebensdauer der Batterien erheblich verkürzen.<br />
16<br />
7 USV-BATTERIEN<br />
BATTERIEN – LEBENSDAUER<br />
Lebensdauer [%]<br />
100<br />
50<br />
25<br />
20 30 40<br />
Temperatur [°C]
Software für die Kommunikation zwischen USV und Rechnersystemen<br />
In den letzten Jahren hat die Software Anbindung der USV zunehmend an Bedeutung gewonnen. Besonders die<br />
Einbindung von USV-Anlagen in komplexe Netzwerke über SNMP-Adapter werden immer häufiger gefordert.<br />
Folgende Stufen der Kommunikation lassen sich unterscheiden:<br />
EDV-Shutdown: Bei Stromausfall wird nach Ablauf der Überbrückungszeit ein automatischer EDV-Shutdown<br />
durchgeführt, d.h. alle offenen Dateien werden geschlossen und das Betriebssystem heruntergefahren.<br />
Die USV sendet lediglich Signale an die EDV, eine direkte Kommunikation besteht jedoch nicht.<br />
USV-Shut-Off: Die USV wird abgeschaltet, sobald der EDV-Shutdown beendet ist.<br />
USV-Controlling durch EDV: Mit einer entsprechenden Software, z.Bsp. <strong>multimatic</strong> Management Software, kann die<br />
USV direkt vom Arbeitsplatz überwacht werden. Diverse Statusmeldungen und USV-Parameter können abgefragt<br />
und geändert werden. Störungen in der Stromversorgung werden aufgezeichnet und können analysiert werden.<br />
Fernüberwachung und Wartung: Mit der USV-Management-Software von <strong>multimatic</strong> wird eine Fernüberwachung<br />
und Ferndiagnose der USV ermöglicht. Eine rasche Diagnose bei Störungen und evtl. sofortige Problemlösung,<br />
erhöhen die Verfügbarkeit der EDV und minimieren Kosten für Technikereinsätze.<br />
Fernanzeigen werden über potentialfreie Kontakte (dry-contact) angeschlossen.<br />
Einbindung in SNMP: Mittels SNMP-fähiger Software oder einem SNMP-Adapter können USV-Anlagen in ein Netzwerk<br />
eingebunden werden. Der Administrator kann die USV direkt von der Netzwerk-Management-Station aus<br />
überwachen und bei Störungen entsprechend reagieren.<br />
SOFTWARELÖSUNG [<strong>multimatic</strong> Management Software und SNMP (Shutdown und Diagnose)]<br />
RS232 SNMP-Adapter Netzwerk<br />
USV-SOFTWARE 8<br />
PC<br />
PC<br />
PC<br />
Lizenz<br />
Lizenz<br />
Lizenz<br />
17
18<br />
9 ZUBEHÖR<br />
BACS - Batteriemanagementsystem<br />
Externe Handumgehung<br />
Die wichtigste Funktion von BACS ist die Sicherheit vor dem unbemerkten<br />
Batterieausfall. Es fungiert als Alarmsystem, welches der Vermeidung von<br />
Systemausfällen weitestgehend vorbeugt, da die zuständigen Mitarbeiter<br />
über Anomalien in der Akkubank informiert werden können. Die Technologie<br />
basiert auf dem so genannten "Equalizing" Prinzip, welches die<br />
Ladungs- und Entladungsvorgängen der Batterien harmonisiert. Es sorgt<br />
dafür, dass jeder Akku im Strang den individuell geeigneten Ladestrom<br />
bekommt. BACS übernimmt zusätzlich viele aufwändige Instandshaltungsarbeiten<br />
wie das Entfernen von Sulphatablagerungen, sowie das Messen<br />
von Batteriedaten (Spannung, Innenwiderstand, Temperaturverlauf) die für<br />
die Ermittlung des genauen Batteriezustands notwendig sind. Selbst alte<br />
Batterien kann BACS erneuern.<br />
Die externe Handumgehung (Bypass) wird eingesetzt, damit bei Wartungsoder<br />
Reparaturarbeiten die Verbraucher unterbrechungsfrei auf das Netz<br />
geschaltet werden können. Ebenfalls kann die USV-Anlage bei Bedarf komplett<br />
aus dem Stromkreis genommen und ausgetauscht werden. Ein Technikereinsatz<br />
wird während der normalen Geschäftszeiten ermöglicht, da die<br />
Verbraucher nicht abgeschaltet werden müssen.
Fernüberwachung via RAS-Manager<br />
Umgebungsüberwachung<br />
UNMS II<br />
ZUBEHÖR 9<br />
Der RAS Manager ist eine erweiterten Version des externen Web/Netzwerk<br />
Adapters, der die Fernüberwachung und Bedienung von USV-Anlagen,<br />
Dieselgeneratoren und weiterer Geräte über die Telefonleitung ermöglicht.<br />
Jeder Alarm wird mit Datum, Uhrzeit und Alarmereignis im Logfile mitprotokolliert.<br />
Je nach Konfiguration können die Alarme sofort nach Eingang<br />
z.B. per SMS an den zuständigen Servicetechniker weitergeleitet werden.<br />
Dieser hat dann die Möglichkeit sich von seinem Notebook direkt in die USV<br />
einzuwählen und weitere Informationen abzuholen (Messwerte, Logfile, etc.)<br />
und, je nach USV Modell, das Gerät fern zubedienen. Der RAS Manager ist<br />
universell einsetzbar, da er Protokoll unabhängig arbeitet und somit für alle<br />
Geräte mit serieller Schnittstelle verwendet werden kann.<br />
Über Hardwarekomponenten wie „SensorManager“ oder „SiteManager“<br />
können problemlos verschiedenste Meldungen und Messwerte eingelesen<br />
und überwacht werden. Es können diverse Sensoren wie Rauch- und<br />
Feuermelder, Feuchtigkeitsmelder sowie Temperatur und Luftfeuchtigkeit<br />
usw. angeschlossen werden. Alle Messwerte sowie Statusmeldungen können<br />
sowohl über eine serielle Schnittstelle als auch über das Netzwerk<br />
abgefragt werden. Jede Meldung wird mit Datum und Uhrzeit versehen und<br />
in einer Protokolldatei gespeichert. Dadurch können auch im Nachhinein<br />
sämtliche Meldungen problemlos ausgewertet werden. Wenn die hinterlegten<br />
Schwellwerte unter- bzw. überschritten werden, können Meldungen<br />
übers Netzwerk oder per SMS abgesetzt werden.<br />
Das USV Netzwerk Management (UNMS) ist eine Windowsanwendung, die<br />
alle UPSMAN verwalteten USV-Anlagen und andere SNMP-Geräte in einem<br />
Netzwerk eigenständig überwacht. Der Anwender definiert die Alarmmeldungen<br />
sowie die notwendigen Aktionen eigenständig (z.B. Versenden von<br />
E-Mails und SMS-Nachrichten sowie das Ausführen von anderen Programmen<br />
und Befehlen). Da UNMS II hauptsächlich mit UPSMAN zusammenarbeitet,<br />
wird jede <strong>multimatic</strong> Management Software CD für Windows mit<br />
einer kostenlosen Einführungsversion von UNMS II ausgeliefert. Hiermit<br />
kann der Anwender ein UNMS mit bis zu 9 USV-Anlagen einrichten. Jede<br />
USV in dem UNMS wir mit einem eigenen Ikon dargestellt. Dieses Ikon verfügt<br />
über Informationen, die dem Anwender die USV-Eigenschaften des<br />
Orts, des Models und den Zustand mitteilt. Wenn die Stromversorgung für<br />
ein bestimmtes Gerät unterbrochen wird, erscheint eine Popup-Meldung<br />
mit akustischem Alarm. Detailiertere Informationen über die einzelnen<br />
USV-Anlagen können durch das Klicken auf die jeweiligen Symbole aufgerufen<br />
werden. Alle wichtigen Alarme werden vollautomatisch von dem<br />
UNMS mit den voreingestellten Maßnahmen behandelt und es ist nicht<br />
erforderlich, dass Personen das UNMS überwachen.<br />
19
10 USV-SERVICE<br />
Service<br />
20<br />
Beratung und Projektierung<br />
- Individuelle Beratung vor Ort durch unsere<br />
Fachberater<br />
- Maßgeschneiderte Lösungen, Ihren Erfordernissen<br />
entsprechend<br />
Produkte<br />
- auf dem neuesten Stand der Technik<br />
- der weltweit führenden USV-Hersteller<br />
Support<br />
- 24-Stunden-Hotline<br />
- Telefonische Beratung durch geschulte<br />
MitarbeiterInnen<br />
eCOMMERCE<br />
- Webshop auf der Homepage, Bestellung rund um<br />
die Uhr<br />
- Separater Händlerbereich<br />
- Download-Optionen relevanter Unterlagen<br />
- Batteriebestückungsliste aller gängigen<br />
USV-Hersteller<br />
Betreuung und Wartung<br />
Maßgeschneiderte Wartungen steigern die Leistungsfähigkeit<br />
und Lebensdauer Ihrer USV-Anlage<br />
Wir bieten:<br />
- Bestes Service-Niveau durch geschultes<br />
Fachpersonal<br />
- Ständige Erreichbarkeit mit unserer<br />
24-Stunden-Hotline<br />
- Nachvollziehbarkeit durch Dokumentation der<br />
Anlagedaten, dadurch schnelle Reaktion bei<br />
Anfragen<br />
Batterietausch<br />
- Die Batterie ist das Herzstück Ihrer USV-Anlage<br />
und sollte nur durch geprüfte Batterien ersetzt<br />
werden.<br />
- Regelmäßige Kontrollen sichern die Lebensdauer<br />
der Batterie<br />
- Langjährige Partnerschaften mit renommierten<br />
Batterieherstellern sichern beste Konditionen für<br />
unsere Kunden<br />
- Umweltgerechte Entsorgung<br />
Service<br />
Schulung und Einweisung<br />
- Einweisung des Bedienungspersonals<br />
- Technische Hilfestellung für Hauselektriker<br />
- Übergabe technischer Unterlagen<br />
Inbetriebnahme<br />
- Zusendung der Installationsunterlagen<br />
- Prüfung der Elektroinstallationen<br />
- Inbetriebnahme der USV-Anlage<br />
- Messungen und Gerätetest<br />
- Erstellen eines Installationsprotokolls<br />
Gewährleistungsverlängerung<br />
- Bis auf 5 Jahre möglich<br />
Seminare<br />
- Seminare rund um das Thema USV –<br />
vor Ort oder in unserer Firmenzentrale<br />
Fragen Sie an oder besuchen Sie unsere Homepage<br />
Betreuung und Wartung<br />
BACS Batterieüberwachung<br />
- Die Batterieüberwachung sichert die Zuverlässigkeit<br />
des Gesamtsystems<br />
- Es optimiert die Lebensdauer der Batterien<br />
- Das Ausfallrisiko der USV-Anlage wird minimiert<br />
- Sie sind jederzeit über den Zustand der Batterie in<br />
Echtzeit informiert<br />
- Gezieltes Beobachten von Einzelbatterieblöcken<br />
Reparaturen<br />
- Vor Ort<br />
- Im Servicecenter<br />
Fernwartung per RAS-Manager<br />
Wartungsverträge<br />
Wir bieten:<br />
- Jahreswartung<br />
- Teilwartungsvertrag<br />
- Vollwartungsvertrag<br />
für alle USV-Typen sämtlicher Hersteller
GLOSSAR 11<br />
Hier finden Sie weitere wichtige Begriffe aus der USV-Welt kurz beschrieben:<br />
Akku (Batterien)<br />
In einer USV-Anlage versorgen ein oder mehrere Akkus die Last, wenn das Netz ausfällt. Es gibt verschiedenen<br />
Akkutypen (verschlossene, geschlossene und offene Akkus). Die Akkus sind gemäß EUROBAT auf eine Lebensdauer<br />
von 5 oder 10 Jahren ausgelegt.<br />
Anschlussarten<br />
So genannte „Plug&Play“ USV-Anlagen bis einschließlich 3 kVA können über ein 10 bzw. 16 A Zuleitungskabel an<br />
normale Schuko-Steckdosen angeschlossen werden. Darüber hinaus können USV-Anlagen 1/1 phasig, 3/1 phasig<br />
oder 3/3 phasig ausgelegt sein. Wechselstrom = 1 phasig = 230 V, Drehstrom = 3 phasig = 400V<br />
Autonomiezeit (Überbrückungszeit / Back-Up time)<br />
Zeitraum, über den die USV bei Netzausfall die angeschlossenen Verbraucher mit Nennleistung und der spezifizierten<br />
Spannungsqualität versorgen kann. Die Länge dieser Zeitspanne hängt von den verwendeten Batterien ab.<br />
Bypass (Handumgehung)<br />
Mit einem Bypass in einer USV wird in bestimmten Fällen die Last automatisch und unterbrechungsfrei auf das<br />
Eingangsnetz geschalten: bei Überlast, bei Kurzschluss eines Verbrauchers, bei Störung der USV. Es kann auch<br />
ein zusätzlicher externer Bypass installiert werden um die USV manuell z.B. für Wartungszwecke absolut spannungsfrei<br />
zu schalten.<br />
Galvanische Trennung<br />
Zwei völlig von einander getrennte Stromkreise. Der Strom läuft über elektromagnetische Felder - diese sind<br />
absolut störungsfrei.<br />
Gleichrichter<br />
Der Gleichrichter in der USV-Anlage wird aus dem Netz versorgt und liefert den Gleichstrom für den Wechselrichter<br />
und den Ladestrom für die Batterien. Es wird zwischen 6- und 12-Puls-Gleichrichtern unterschieden. Durch den<br />
Einsatz eines 12-pulsigen Gleichrichters können die Netzrückwirkungen der Anlage reduziert werden.<br />
Hot-Swap<br />
Der Anwender kann die Batterien ohne Unterbrechung der angeschlossenen Verbraucher austauschen.<br />
IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor)<br />
Diese Technologie wird verwendet, um die Netzrückwirkungen einer USV-Anlage sehr gering zu halten. Diese<br />
Technik vermindert die ins speisende Netz zurückgegebenen Oberwellen. Dies ist vor allem für nicht geschützte<br />
Verbraucher im Hausnetz vorteilhaft. Ebenfalls muss ein eventuell installierter Generator nicht so hoch überdimensioniert<br />
werden.<br />
Kommunikationsoptionen<br />
Bei einer USV stehen unterschiedliche Kommunikationsoptionen zur Verfügung. Standardmäßig ist jede USV mit<br />
einer RS232 und / oder USB-Schnittstelle für eine direkte Kommunikation ausgerüstet. Um eine USV in ein<br />
Netzwerk zu integrieren, kann diese mit einem sog. SNMP-Adapter (Simple Network Management Protokoll) ausgestattet<br />
werden. Diesem Adapter wird eine IP-Adresse vergeben, so dass die angeschlossenen Computer über<br />
das Netzwerk gemanagt werden können. Eine einfache Signalisierung oder Meldung kann über potentialfreie<br />
Kontakte erreicht werden. Über eine solche Kontaktschnittstelle (als Optokoppler oder Relais) kann die USV z.B.<br />
bei Stromausfall ein Signal ausgegeben.<br />
21
22<br />
11 GLOSSAR<br />
Klimatisierung<br />
Eine Klimaanlage wird für den Aufstellraum der USV nicht zwingend benötigt. Es muss jedoch sichergestellt sein,<br />
dass dieser Raum so belüftet wird, dass die Verlustleistung der USV abgeführt werden kann. Die Verlustleistung<br />
einer USV beträgt je nach Modell ca. 10% der Wirkleistung.<br />
Modularer Aufbau<br />
Bei einer modular aufgebauten USV-Anlage kann die Leistung durch den Einbau zusätzlicher Module in das Grundgehäuse<br />
nachträglich erweitert werden. Dadurch ist der Anwender flexibel und kann bei einer unerwarteten<br />
Erhöhung der Verbraucherlast schnell reagieren, ohne eine zusätzliche USV-Anlage installieren zu müssen.<br />
NEA (Netzersatzanlage, Diesel, Generator, Notstromaggregat)<br />
NEA bestehen meist aus einem Dieselmotor und einem angekuppelten Generator. Sie dienen der Versorgung<br />
von kritischen Lasten bei langfristigen Netzausfällen. Bei der Dimensionierung einer NEA muss auf die Netzrückwirkungen<br />
der eingesetzten USV geachtet werden. Je größer die Netzrückwirkungen der eingesetzten USV,<br />
desto größer muss die NEA ausgelegt werden.<br />
Netzrückwirkungen<br />
Als Netzrückwirkungen werden alle ungünstigen Einflüsse bezeichnet, die in Wechsel- bzw. Drehstromnetzen<br />
durch nichtsinusförmige und phasenverschobene Ströme auftreten. Netzrückwirkungen in einer USV-Anlage<br />
entstehen im wesentlichen durch Stromoberschwingungen des Gleichrichters, die an den Netzimpedanzen<br />
Spannungsoberschwingungen hervorrufen.<br />
Parallelanlagen (Mehrblockanlagen)<br />
USV-Systeme können aus mehreren parallelgeschalteten einzelnen Geräten bestehen. Diese können zur<br />
Leistungserweiterung oder zu Redundanzzwecken eingesetzt werden.<br />
Redundanz<br />
Durch einen redundanten Betrieb von USV-Anlagen erreicht man höchste Betriebssicherheit, da hier immer<br />
mindestens ein Gerät mehr eingesetzt wird, als zur Leistungsbedarfsdeckung erforderlich ist. Fällt ein Gerät aus,<br />
können die verbliebenen Anlagen immer noch die gesamte Last versorgen.<br />
Schein- / Wirkleistung<br />
Die Scheinleistung wird zur Unterscheidung von der Wirkleistung (Watt) in VA (Voltampere) angegeben.<br />
Je nachdem, wie der Wechselrichter dimensioniert wird, kann die Scheinleistung der Wirkleistung entsprechen.<br />
Zentrale / Dezentrale Absicherung<br />
Bei Einsatz von mehreren USV-Anlagen an einem Standort spricht man von einer dezentralen Absicherung.<br />
Bei der zentralen Absicherung werden alle gewünschten Verbraucher von einer zentral installierten USV-Anlage<br />
abgesichert und gemanagt. Die Entscheidung, welche Lösung vor Ort am sinnvollsten ist, hängt von verschiedenen<br />
Faktoren wie z.B. Unterverteilung, Softwareanbindung und besonderen Gegebenheiten vor Ort ab.
Haben Sie noch Fragen?<br />
Selbstverständlich stehen wir Ihnen auch für weitere Informationen zum Thema USV zur Verfügung.<br />
Gerne beantwortet unser Fachpersonal Ihre Fragen und hilft Ihnen, das maßgeschneiderte USV-System<br />
für Sie zu konzipieren.<br />
Ihre Ansprechpartner beraten Sie gerne vor Ort:<br />
Oder wenden Sie sich an unser Beratungsteam:<br />
Rufen Sie uns an 0741 9292-12<br />
Faxen Sie uns 0741 9292-22<br />
Mailen Sie uns vertrieb@<strong>multimatic</strong>-<strong>usv</strong>.de<br />
Besuchen Sie uns online www.<strong>multimatic</strong>-<strong>usv</strong>.de!<br />
Fordern Sie unser kostenloses USV-PROGRAMM an!<br />
Interessante Angebote finden Sie in unserem WEB-SHOP!<br />
Wir freuen uns auf eine Zusammenarbeit mit Ihnen<br />
Ihr <strong>multimatic</strong>-Team<br />
WEITERE INFORMATIONEN 12<br />
Dirk Friedmann<br />
Bereichsleitung Nord<br />
Fon 0741 9292-16<br />
d.friedmann@<strong>multimatic</strong>-<strong>usv</strong>.de<br />
Harald Dägele<br />
Bereichsleitung Süd<br />
Fon 0741 9292-17<br />
h.daegele@<strong>multimatic</strong>-<strong>usv</strong>.de<br />
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I BEDARFSANALYSE
BEDARFSANALYSE II
Rund um die USV:<br />
Analyse, Planung, Realisation<br />
Individuelle (Gesamt)Lösungen<br />
Inbetriebnahme<br />
Systemschulungen<br />
Wartung, Instandhaltung<br />
24-Stunden-Hotline<br />
<strong>multimatic</strong> Vertriebs GmbH<br />
Im Wasen 2<br />
D-78667 Villingendorf<br />
Fon +49 (0)741 9292-0<br />
Fax +49 (0)741 9292-22<br />
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www.<strong>multimatic</strong>-<strong>usv</strong>.de<br />
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