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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 />

23


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 />

info@<strong>multimatic</strong>-<strong>usv</strong>.de<br />

www.<strong>multimatic</strong>-<strong>usv</strong>.de<br />

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