"Messung des USV-Wirkungsgrades"

Die wichtigste Aufgabe eines USV-Systems ist der Schutz der Last vor Ausfällen, die auf Grund potentieller Spannungsprobleme entstehen. Eine USV muss in der Lage sein, alle bei der Stromversorgung aus dem öffentlichen Netz auftretenden Spannungsprobleme zu bewältigen.

Bei der Auswahl von elektrischen Anlagen sind die Betriebskosten ein wesentliches Kriterium. Betriebskosten beinhalten die Aufwendungen für Strom, Bedienungspersonal und Wartung. Bei der USV ist der Stromverbrauch ein ausschlaggebender Faktor bei der Wirkungsgradberechnung des USV-Systems.

Der Wirkungsgrad eines USV-Systems muss in einer realen Installation gemessen werden, da Faktoren wie Art der Last, Stabilität der Netzspannung und die Auswirkung von Teillasten zu berücksichtigen sind.

Über den Wirkungsgrad unterschiedlicher Arten von USV-Topologien gibt es zahlreiche gegensätzliche Auffassungen. Bei Tests unter Laborbedingungen kann die Bewertung des Wirkungsgrades verschiedener USV-Typen irreführend sein. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Parameter der eingehenden Netzspannung und der Last genau kontrolliert und optimiert werden können, um den höchsten Wirkungsgrad zu erreichen. Beim Einsatz der USV in einer realen Praxissituation können die Ergebnisse jedoch völlig anders aussehen.

Zu den wichtigsten Elementen in einer normalen Betriebsumgebung gehören, soweit dies Faktoren hinsichtlich der Wirkung betrifft, die Abweichungen der Eingangsspannung, der Lastpegel der USV und die Art der Last.

Spannungsschwankungen treten praktisch bei allen über das öffentliche Stromversorgungsnetz gespeisten Systeme auf. Die meisten USVs sind in der Lage, diese Abweichungen zu korrigieren. Einige Systeme, wie beispielsweise Line-Interaktive USVs, besitzen jedoch einen geringeren Wirkungsgrad, wenn sie die Spannung regeln müssen.

Teillasten existieren sehr häufig, da USVs in realen Praxissituationen nur selten zu 100% ausgelastet sind. Bei den meisten Installationen ist eine Erweiterung der Last berücksichtigt. Einzelne USV-Einheiten sind normalerweise zu 60-80% ausgelastet. Werden mehr als zwei Einheiten parallel betrieben (Redundanz), bedeutet dies automatisch, dass die USVs unter normalen Bedingungen nicht voll ausgelastet sind. Ist beispielsweise eine 200kVA-Last mit zwei 250kVA-Einheiten verbunden, beträgt die Last für jede USV nur 40% der vollen Kapazität. Bei der Auswahl einer USV ist es deshalb wichtig zu prüfen, ob sie eine hohe Wirkung unter Niedrig- oder Teillast-Bedingungen bietet.

IT-Systemen, einschließlich Computer, verfügen im Allgemeinen über sogenannte Switch Mode Power Supplies (SMPS - Schaltnetzteile). Diese kleinen und kostengünstigen Stromversorgungen haben jedoch die spezifische Eigenschaft, dass sie den Strom aus dem öffentlichen Netz pulsförmig beziehen, wodurch eine nichtlineare Wellenform entsteht. Beim Schutz von Computern muss der Wirkungsgrad einer USV daher unter Bedingungen der Computer-Last (nichtlinear) bestimmt werden.

Eine Double-Conversion-Online-USV regeneriert die Spannung kontinuierlich, unabhängig von der Eingangsspannung und der Verzerrung von Eingangsstrom- bzw. Eingangsspannung der Last. Da Gleichrichter und Wechselrichter kontinuierlich verwendet werden, haben Änderungen der Eingangsspannung oder Lastbedingungen nur einen sehr geringen Einfluss auf Betrieb und Wirkungsgrad der USV. Double-Conversion-Systeme bieten nicht nur den höchsten verfügbaren Spannungsschutz, sondern weisen durch die Verwendung innovativer IGBT-Gleich- und Wechselrichter sowie DSP-Schaltungen auch einen maximalen Wirkungsgrad auf (bis zu 95%). Die Verwendung dieser Technologie bedeutet, dass die USV weniger Komponenten enthält, was wiederum den Energieverbrauch reduziert.

Line-Interaktive-USVs kompensieren die Mängel der Netzspannung und Verzerrungen, die durch die Last hervorgerufen werden zunächst erst gar nicht. Dies bedeutet, dass die USV bei optimalen Werten der Last- und Netzspannung keine Kompensation für irgendwelche Unzulänglichkeiten durchführen muss (letzten Endes dazu überhaupt nichts tun muss), so dass unter Laborbedingungen ein voller Wirkungsgrad erreicht werden kann. Wird dieser USV-Typ dagegen in realen Praxissituationen verwendet, sind Spannungsschwankungen nicht zu vermeiden. Diese führen dazu, dass der Ausgangswandler aktiviert wird.

Typische Computerlasten werden dabei Wellenform-Abweichungen erzeugen, so dass auch der Eingangs-Wandler verwendet werden muss. Im Vergleich zu einer echten Double-Conversion-USV zeigt sich, dass der Wirkungsgrad von Line-Interaktiven-USVs, in der Praxis deutlich niedriger ist, zumal die Einheiten bei Teillasten nicht besonders effizient arbeiten.

Da die Performance einer modernen Double-Conversion-USV nicht von den Netz- oder Lastbedingungen abhängt, bietet sie den höchsten Wirkungsgrad im Normalbetrieb. Hinzu kommt, dass sie den besten verfügbaren Spannungsschutz bereitstellt.

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