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Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Server - USV und was sie darüber wissen sollten

Unterbrechungsfreie Stromversorgung für Server - USV und was sie darüber wissen sollten

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Viele Geräte müssen nahezu 100% ihrer Laufzeit zu Verfügung stehen. Neben Hardware- und Software-Problemen zählt auch die Stromversorgung zur Achillesferse eines jeden Gerätes....

Deshalb werden wichtige Geräte mit einer USV, unterbrechungsfreie Stromversorgung, ausgestattet. Doch nicht nur ein Stromausfall, sondern auch kurzzeitige Unter- und Überspannungen sollen durch die USV abgefangen werden.

Aufgrund der unterschiedlichen Bedürfnisse der einzelnen Geräte haben sich drei Klassen im USV-Bereich etabliert:

  • Standby- oder Offline-USV
  • Netzinteraktive USV
  • Online-USV

Standby- oder Offline-USV

Die einfachsten und günstigsten USVs sind Standby- bzw. Offline-USVs (Klasse 3). Sie schützen nur gegen Netzausfälle und kurzzeitigen Spannungsschwankungen und -spitzen. Unter- und Überspannungen werden nicht ausgeglichen. Wegen der Umschaltdauer zwischen Netzbetrieb auf Batteriebetrieb von 4 bis 10 Millisekunden (ms) werden Störspannungen, Spannungseinbrüche und Spannungsspitzen unterhalb dieser Zeit nicht erkannt.
Offline-USVs schalten automatisch bei Über- oder Unterspannung auf Batterie-Betrieb um. Geräte mit induktiver Last, z. B. Laserdrucker, sind für diese USVs ungeeignet. Empfehlenswert und zweckmäßig sind robuste Verbraucher, wie kleine TK-Anlagen und einzelne Computer.

Netzinteraktive USV

Netzinteraktive USVs (Klasse 2) funktionieren ähnlich wie Standby-USVs. Sie schützen vor Netzausfall, kurzzeitige Spannungsspitzen und können durch Filter Spannungsschwankungen ständig regeln. Die Umschaltzeit von Netzbetrieb auf Batteriebetrieb dauert 2 bis 4 Millisekunden (ms). Umgekehrt wird verzögerungsfrei geschaltet. Netzinteraktive USVs liefern in der Regel ein stufenförmiges Ausgangssignal. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 95 und 98%. Dieser sinkt, wenn der Ausgangswandler aktiv wird.
Netzinteraktive USVs eignen sich in Gegenden, wo viele Spannungsschwankungen vorkommen. Einzelne Computer, größere TK-Anlagen und Netzwerke lassen sich absichern. Auf den Schutz hochsensibler Systeme sollte verzichtet werden.

Online-USV

Die bisher beschriebenen USV-Techniken haben alle einen gravierenden Nachteil: Die Last wird erst bei Netzausfall aus der Batterie gespeist. Die Umschaltzeit bereitet aber hochsensiblen Systemen Probleme.
Die Dauerwandler- bzw. Online-USVs (Klasse 1) gelten als echte Stromgeneratoren, die ständig eine eigene Netzspannung erzeugen. Damit werden angeschlossene Verbraucher dauerhaft ohne Einschränkungen mit Netzspannung versorgt. Zeitgleich wird die Batterie aufgeladen. Dabei kann die Eingangsspannung zwischen 160 und 290 V schwanken. Die Ausgangsspannung entspricht nahzu einer Sinuskurve. Sie verfügt aber über bessere Eigenschaften, als der Strom aus der Steckdose. Ganz ohne Störspannungen, elektromagnetischen Einflüssen, Frequenzstörungen und Spannungsverzerrungen. Verfügt die USV über eine galvanische Trennung oder einen Trenntransformator (Trenntrafo) werden sogar Störungen über den Null- bzw. Erdleiter gefiltert.
Dauerwandler-USVs sind mit einem statischen Bypass ausgestattet, auf den die Verbraucher umgeschaltet werden. Die Lebensdauer der Akkus beträgt wegen der Dauerbelastung nur 3 bis 4 Jahre.
Für diesen umfassenden Schutz muss entsprechend Geld angelegt werden.

Klasseneigenschaften im Überblick

USV-Klasse

Klasse 1

Klasse 2

Klasse 3

Leistung

ab 500 VA

bis 5 kVA

bis 1 kVA

Wirkungsgrad

90%

95-98%

95%

Preis

hoch

mittel

niedrig

Anwendung

Server und Datenkommunikation

einzelne Computer, TK-Anlagen und Netzwerke

Kleinst-Verbraucher, einzelne Computer

Schutz vor

umfassender Schutz durch ständige Erzeugung einer Sinusspannung

Netzausfall, filtern von Spannungsschwankungen und -spitzen

Netzausfall, kurzzeitige Spannungsschwankungen

Umschaltdauer

2 bis 4 ms

4 bis 10 ms

USV Kaufberatung:

Welche Klasse?

Geschäftskritische Anwendungen benötigen Dauerwandler-USVs (Klasse 1). Computer und Server kommen mit Klasse-2-USVs aus. Für billige Geräte, ohne teure Bauteile, reichen Offline-USVs (Klasse 3) aus.
Geräte mit ungleichmäßigem Stromverbrauch sind für USVs generell ungeeignet.

Shutdown-Zeit?

Sollte es zu Stromausfällen kommen oder ständige Spannungsschwankungen auftreten, müssen alle Geräte ordnungsgemäß heruntergefahren werden, um Hardwareschäden und Datenverluste zu vermeiden. Entsprechend lange sollte die Leistung der USV ausgelegt sein.

Mindestleistung?

Hier kommt es auf den Stromverbrauch der Geräte an die versorgt werden sollen. Diesen Wert mulipliziert man mit 230 V und addiert 30% als Sicherheit dazu. Weiß man den Stromverbrauch nicht, dann dividiert man die Wirkleistung durch 0,6. Damit erhält man annähernd die Scheinleistung in VA.
Damit bei Neuanschaffungen die USV nicht auch noch aufgerüstet werden muss, empfiehlt sich eine Leistungsreserve von 15 bis 25% einzuplanen.

Bauart?

USVs gibt es in den unterschiedlichsten Bauweisen: Standgeräte, Rackmodule für 19", usw. Wichtig ist, dass man den Standort vorher wählt und dann die Bauweise bestimmt. Besonders große USVs sind schwer und mit viel Mühe zu installieren und zu warten. Wenn die Batterien ausgetauscht werden müssen, dann sind schwer zugängliche USVs immer ein Ärgernis.

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