USV-Lexikon

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USV Lexikon - Begriffsbeschreibungen

Akkumulatorbatterie
Verband aus mehreren elektrisch miteinander verbundenen Zellen, die aufgrund elektrochemische Reaktionen Energie speichern und abgeben können. Die Elektroden der einzelnen Zellen sind in einen flüssigen oder pastenförmigen Elektrolyten getaucht.

Aktive Redundanz
Konfiguration einer USV mit mehreren parallel geschalteten GR-WR-Zweigen gleicher Ausgangsleistung, die gemeinsam eine Last versorgen. Bei Ausfall eines Zweiges wird die Lastversorgung unterbrechungsfrei auf die übrigen Zweige umgeschaltet.

Aktives Netzfiltern
Aktive Netzfilter dienen zur Kompensation von netzrückwirkungen aufgrund von Oberschwingungsströmen in einer elektrischen Installation und somit zur Begrenzung der spannungs- und strombezogenen Klirrfaktoren THDU bzw. THDI auf einen bestimmten Prozentwert. Der Filter analysiert kontinuierlich die vom Verbraucher aufgenommenen Oberschwingungsströme und injiziert in Echtzeit Kompensationsströme des gleichen Spektrums mit invertierter Phasenlage ins Netz. Auf diese Weise ist der vom Netz gelieferte Strom unabhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen nur noch der im Wesentlichen sinusförmige Grundschwingungsstrom. Der aktive Netzfilter ist selbstanpassend und erlaubt die Kompensation des gesamten NF-Oberschwingungsspektrums (H2 bis H25).

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Batterien auf Etagengestell
Batterie-Installationssystem, bei dem die einzelnen Batterien auf vertikal angeordneten Isolierstoff-Gestellne oder Rahmen installiert sind. Die Räume zwischen den einzelnen Gestellen sind begehbar um eine Überprüfung des Elektrolyt-Füllstands zu ermöglichen.

Batterie offen
Die Elektrolytflüssigkeit in den einzelnen Batteriezellen kann über Öffnungen im Batteriegehäuse mit destilliertem und entmineralisiertem Wasser aufgefüllt werden. Dieser Batterietyp wird häufig auch als "offen" bezeichnet.

Batterietest
Interne Überprüfung der Batterie zur Feststellung des Ladezustands. Siehe auch Battery Care System

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Doppelwandlerprinzip
Die USV richtet ständig die Netzspannung gleich und wandelt diese in eine kontinuierliche Wechselspannung um

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Einschaltstrom
Strom, der umittelbar nach dem Zuschalten elektrischer Verbraucher (Transformatoren, Motoren u.ä.) auftritt. Die Wirkung des Einschaltstroms wird durch Messung der höchsten Stromspitze und des zugehörigen Nennstroms bestimmt.

Erhaltungsladespannung
Gleichspannung, die an die Batterie angelegt wird, um den erforderlichen Ladezustand zu erhalten. Der Batterietyp, die Anzahl der Batterien und die Empfehlungen des Batterieherstellers sind ausschlaggebend für die Höhe der Spannung.

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 Gesamt-Klirrfaktor
In Prozent angegebenes und mit dem Kennbuchstaben D für englisch "distorsion" bezeichnetes Verhältnis zwischen dem Effektivwert aller Oberschwingungen und dem Effektivwert der Grundschwingung einer periodischen Größe.

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Handumgehung/Bypass
Schalter, der per Hand umgelegt werden kann und somit die USV-Anlage für z.B. Wartungen frei schaltet (auch Revisionsumgehung genannt).

Haupteinspeisung
Die Haupteinspeisung wird am Eingang der USV-Anlage angeschlossen (Netz 1) und bezeichnet die stetige Versorgung aus dem Stromnetz oder aber bei Ausfällen aus einem firmeneigenen System.

HF-Störung
Parasitärerhochfrequenter Wechselstrom, der entweder durch Leitung (elektrostatisch) oder durch Strahlung (elektromagnetisch) von einem Betriebsmittel abgegeben wird.

Hilfeinspeisung (Reserve-Netz)
Energieversorgung, die dazu dient, die Haupteinspeisung (Normalnetz) bei Ausfall oder Störung zu ersetzen. Ist diese Einspeisung vorhanden, wird sie an den mit "Netz 2" bezeichneten Eingang der USV angeschlossen.

Hot-Swap-Batteriewechsel
Ein Batterietausch kann während des Betriebs, ohne Unterbrechung der angeschlossenen Verbraucher durchgeführt werden.

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IGBT
Insulated Grate Bipolar Transistors sind MOS-gesteuerte Bipolartransistoren, die eine stromlose Ansteuerung und sehr kurze Kommutierungszeiten (300ms) im Leistungsbereich von Bipolartransistoren erlauben. Druch den Einsatz von IGBT können die Anzahl der Bauteile einer USV verringert sowie die Zuverlässigkeit und Einsatzbereitschaft der Anlage erhöht werden.

IK
Schutzart in Bezug auf mechanische Stöße entsprechend EN50102. Der IK-Code umfasst 11 mögliche Werte von IK01 bis IK10, die in Joule ausgedrückten Energiewerten entsprechen. Der Wert wird als Ergänzung zum IP-Code angegeben.

IT-Netz
Netzform ohne direkte Verbindung zwischen aktiven Leitern und geerdeten Teilen (die Körper der elektrischen Anlage sind geerdet). Bei Auftreten des ersetn Isolationsfehlers muss eine Meldung beim zweiten Fehler (Doppelfehler) eine Abschaltung der Installation erfolgen.

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Kaltstart
Aufschalten der an die USV angeschlossenen Verbraucher ohne Vorhandensein des Einspeisenetzes (Stromversorgung auschließlich aus der Batterie)

Klirrfaktor
Der Klirrfaktor gibt das Verhältnis zwischen den nichtlienaren Verzerrungen der Ein- und Ausgangsspannung an. Das heißt, das Verhältnis der Verzerrung zum Eingangssignal ist nicht gleichbleibend. Die Fehler nehmen anteilig mit steigendem Eingangssignal zu.

Kurzschlussspannung eines Transformators
vgl. relative Kurzschlussspannung (Ukx %) eines Transformators.

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Ladegerät
Ein Ladegerät bildet meist mit dem Gleichrichter eine Funktionseinheit (Ladegleichrichter), die die Batterien mit Gleichstrom wieder auflädt um so, wenn nötig die entsprechende Überbrückungszeit zu gewährleisten.

Ladegleichrichter
siehe Gleichrichter/Ladegerät

Leistungsfaktor (Lamda)
Der Leistungsfaktor ist die Wirkleistung P in kW im Verhältnis zur Scheinleistung S in kVA. Bei einer linearen Last ist Lambda = P/S=cos phi. Bei einer Last ist cos phi=1 der Verschiebungsfaktor der Grundschwingung. (Für eine Computerlast ist cos phi = 1 nahezu 1, aber der Leistungsfaktor 1 beträgt ca. 0,74).

Lineare Last
Man spricht von einer linearen Last, wenn eine sinusförmige Spannung an der Eingangsklemme anliegt. Somit hat man einen Verbraucher, dessen Strom die gleiche Kurvenform aufweist wie seine Klemmspannung. Das Verhältnis Spannung und Strom kann dabei um einen Winkel Phi phasenverschoben sein. Der cos Phi ist dann das Verhältnis zwischen der Wirkleistung P in kW und der Scheinleistung S in kVA.

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Mikrounterbrechung
Mikrounterbrechungen sind Stromausfälle < 10ms

MTBF (Mean Time Between Failures)=Dauer zwischen 2 Ausfällen reparabler AnlagenMTTF (Mean Time to Failure)= Dauer bis eine Anlage ausfällt und nicht reapriert werden kannMTTR (Mean Time to Repair)=Dauer der Reparatur und der Beginn der Reparatur an einem System

Alle drei Größen werden in Stunden angegeben und sind wichtig um die Zuverlässigkeit von USV-Anlagen zu bewerten.

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Nennleistung
Scheinleistung, die eine USV unter bestimmten Lastbedingungen liefern kann.

Netz 1
Bezeichnung des USV-Eingangs für die Haupteinspeisung (s.o.) und vereinfachend für diese Haupteinspeisung selbst.

Netz 2
Bezeichnung des USV-Eingangs für die Reserve-Netzeinspeisung (s.o.) und vereinfachend für diese Hilfseinspeisung selbst. Steht kein Reservenetz zur Verfügung, wird dieser USV-Eingang mit der Haupteinspeisung verbunden.

Netzform
Netzformen sind allgemein genormt und werden nach Art und Anzahl ihrer aktiven Leiter und wie die Neutralleiter behandelt werden eingeteilt. Es gibt drei verschiedene Netze: TN-Netz (mit TN-S und TN-C), TT-Netz, IT-Netz.

Netzrückschalteinrichtung
vgl. statische Netzrückschalteinrichtung.

Netzversorgung
vgl. Haupteinspeisung.

Nichtlineare Last
Verbraucher (i.a. mit geregelten Schaltnetzteilen), die Ströme mit starken Netzrückwirkungen verursachen, so dass der aufgenommene Strom nicht mehr die gleiche sinusförmige Kurvenform hat wie die Spannung, auch wenn an ihren Eingangsklemmen eine sinusförmige Spannung anliegt.

Niederspannungs-Schaltanlage
Punkt an dem der Strom eingespeist und die Leistung direkt nach dem HS/NS-Transformator verteilt wird.

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Online Verbindung zwischen USV und EDV
Der jeweils aktuelle Betriebszustand der USV wird per Online - Verbindung an das Netzwerk übertragen. Bei Betriebsstörungen der USV oder bei längeren Stromausfällen kann damit automatisch ein geordneter "Shutdown" auf dem abgesicherten EDV - System gefahren und damit der Systemabsturz und Datenverlust vermieden werden.

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Parallel-USV mit Redundanz
USV-Systeme, die parallel geschalten sind und die gleiche Leistung haben, wobei eine oder mehrere USV-Anlagen die Lastversorgung eines ausgefallenen Blocks übernehmen können. Bei einer nutzbaren USV-Leistung von n x S und n+k Einheiten ist k der Redundanzgrad der Gesamtkonfiguration.

Parallel-USV ohne Redundanz
System aus mehreren parallel geschalteten USV-Blöcken gleicher Leistung mit zugehörigen Batterien zur Erhöhung der verfügbaren Leistung. Die Gesamtleistung entspricht der Summe der Einzelleistungen (n x S). In diesem Fall arbeitet keine der Einheiten im Redundanzbetrieb.

Parallelblock
vgl. USV-Parallelblock.

Phasenkompensationsfilter
Filter, der die Netzrückwirkung, die durch die Gleichrichter eines Parallel-USV-Systems entsteht, reduziert (12-, 18- oder höher-pulsige Netzrückwirkungen können entstehen).

Pulsbreitenmodulation
vgl. PWM.

PWM (Pulse Width Modulation)
Mit hohen Pulsfrequenzen arbeitende Ansteuertechnik des Wechselrichters, die mit Hilfe eines Regelkreises eine schnelle Änderung der Pulsbreite während einer einzelnen Periode erlaubt. Dadurch bleibt die Ausgangsspannung des Wechselrichters auch bei Versorgung nichtlinearer Lasten im spezifizierten Toleranzbereich.

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Rechtecksspannung oder Sinusspannung
Wenn Gleichspannung aus den Batterien der USV - Anlage im Wechselrichter umgeformt wird, entsteht immer eine sog. pulsierende Rechteckspannung. Diese Spannungsform hat für einige Verbraucher gravierende Nachteile und kann unter gewissen Bedingungen zu vorzeitiger Alterung der Hardware führen. Daher ist ein Sinuswechselrichter immer die technisch bessere Lösung. Um die Gleichspannung aus den Batterien in eine sinusförmige Wechselspannung zu verwandeln, wird die sog. PWM - Methode verwendet (Pulse - Width - Modulation). Dieser Vorgang mit nachgeschalteten Filtern ist technisch aufwendig. Eine Stromversorgung mit sinusförmiger Spannung entspricht dem Strom aus dem öffentlichen Netz und ist für empfindliche Verbraucher sehr zu empfehlen.

Redundanz
"Redundanz ist das Vorhandensein von mehr funktionsbereiten technischen Mitteln, als zur Erfüllung der vorgesehenen Funktion notwendig ist."

Relative Kurzschlussspannung (Ukx%)
Relative Kurzschlussspannung eines Transformators. Relativer Wert zur Bestimmung der Kurzschlussimpedanz eines Transformators. Er wird oft verkürzt als Kurzschlussspannung bezeichnet und im Kurzschlussversuch ermittelt, wobei primärseitig eine Spannung angelegt wird, die in der kurzgeschlossenen Sekundärwicklung einen Nennstrom In zur Folge hat. Auf die Primärnennspannung bezogen erhält man den Wert für die relative Kurzschlussspannung (in%), der für gängige Drehstromtransformatoren zwischen 3 und 6% beträgt.

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Schaltzeit
Im Falle von Netzausfall, bei Unter- oder Überspannung und bei Verlassen der Nennfrequenz schaltet die USV - Anlage auf Batterieversorgung um. Dieser Vorgang kann je nach verwendeter Technik ohne jede Schaltzeit oder mit Schaltzeiten bis 15 ms und mehr geschehen. Die effektive Belastung durch den Verbraucher spielt hierbei eine große Rolle. Für Line - Interaktive - Geräte gilt: je größer die Last, desto länger die Schaltzeit. Bei Online - Dauerwandler - Systemen ist die Schaltzeit unabhängig von der Last immer nahezu "null".

Schutzart (IP)
Klassifizierung des Berührungsschutz und der Möglichkeit von Eindringen von Flüssigkeiten und Fremdkörpern bei Schaltschränken. Die Schutzart wird gemäß IEC / EN 60529 mit den Buchstaben IP (International Protection) und drei Ziffern angegeben (z.B. IP 205). Jede der drei Ziffern steht für den Schutz gegen bestimmte Einwirkungen von außen. Je höher die Zahl, desto höher der Schutz. Erste Ziffer (0 - 6): Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern, Zweite Ziffer (0 - 7): Schutz gegen das Eindringen von Flüssigkeiten. Dritte Ziffer (0, 1, 2, 3, 5, 7, 9): mechanische Festigkeit.

Selektivität
Selektivität zwischen zwei oder mehr in Reihe geschalteten Schaltgeräten ist vorhanden, wenn bei einem Kurzschluß oder einem Überstrom nur das Gerät, das schalten soll, tatsächlich schaltet.

Sequentielle Redundanz
USV-Konfiguration mit einem oder mehreren GR-WR-Zweigen, die im Standby-Betrieb arbeiten und daher nicht oder nur teilweise an der Lastversorgung beteiligt sind. Bei Ausfall eines aktiven Zweiges kann die Lastversorgung mit Hilfe eines elektronischen Umschalters unterbrechungsfrei an die Standby-Zweige übergeben werden.

Sicherheitsstromversorgung
Stromversorgung für Verbraucher, die nach geltenden Sicherheitsbestimmungen als kritisch eingestuft werden. Die Stromversorgung darf nicht durch einen Netzausfall beeinträchtigt werden und ist in der Regel unabhängig von anderen Spannungsquellen.

SNMP
Das SNMP-Protokoll (Simple Network Management Protocol) steuert den Datenaustausch zwischen Rechnernetzen nach dem Ethernet-Standard.

Spannungsstabilisierung
Die Stromaufnahme nicht linearer Verbraucher, wie z.B. Laserdrucker, Kopierer, Computer, Leuchtstoffröhren, verursacht Störungen in der Stromversorgung. Lastsprünge von 0 auf 100 % können zu Spannungseinbrüchen in der Stromversorgung führen, Schaltvorgänge wirken als Schaltspitzen im Stromnetz. Da Mikroprozessoren besonders hohe Anforderungen an eine störungsfreie Stromversorgung stellen, müssen diese Spannungsschwankungen ausgeglichen werden. Nur USV - Anlagen mit einer aufwendig geregelten Ausgangsspannung können diesen Anforderungen genügen und unter allen denkbaren Bedingungen eine fehlerhafte Stromversorgung garantieren.

Standby-Redundanz
vgl. Sequentielle Redundanz.

Statische Netzrückschalteinrichtung (NRE)
Betriebsmittel der Leistungselektronik, das eine unterbrechungsfreie Lastübergabe von einer Stromversorgung auf eine andere ermöglicht. Bei USV-Anlagen gewährleistet die NRE die Umschaltung vom Normalnetz (Netz 1) auf das Reserve-Netz (Netz 2) bzw. umgekehrt. Die unterbrechungsfreie Umschaltung der Stromversorgung ist möglich, da der Schaltvorgang nicht mit Hilfe mechanischer Teile, sondern durch Thyristor-Schalter mit extrem schnellem Schaltverhalten ausgeführt wird.

Statisches Transfersystem STS
Das Statische Transfersystem STS ist ein elektronischer Netzumschalter, der einen automatisch oder von Hand gesteuerten, unterbrechungsfreien dreiphasigen Lasttransfer von einer Normaleinspeisung (Netz 1) auf eine Ersatzeinspeisung (Netz 2) bzw. umgekehrt erlaubt. Bei Ausfall der aktiven Einspeisung erfolgt der Lasttransfer automatisch. Das STS eignet sich für alle Arten von Spannungsquellen und erlaubt einen vollkommen symmetrischen Betrieb, d.h. die Rangfolge der beiden Einspeisungen kann frei gewählt und jederzeit geändert werden.

Strom-Oberschwingung
Jeder Wechselstrom, der nicht exakt sinusförmig verläuft, besteht aus einer Grundschwingung und einer bestimmten Anzahl von Strom-Oberschwingungen, die eine Verzerrung des sinusförmigen Verlaufs bewirken.

Subtransient-Reaktanz
Im Augenblick des Kurzschlusseintritts wirksame Reaktanz in einem Wechselstromgenerator einer Netzersatzanlage. Dieser auch Anfangs- oder Subtransient-Längsreaktanz genannte Wert wird als X"d bezeichnet und, bezogen auf die Maschinen-Nennimpedanz, in Prozent angegeben. Für gängige Generatoren liegt dieser Wert zwischen 15 und 20 %, für optimierte Systeme bei 12% und für Spezialmaschinen bei 6%.

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THDI
Gesamt-Strom-Klirrfaktor (THDI = Total Harmonic Distorsion, I für Strom).Verhältnis (in %) zwischen dem Effektivwert der Strom-Oberschwingungen und dem Effektivwert der zugehörigen Grundschwingung.

THD
Gesamt-Spannungs-Klirrfaktor (THD = Total Harmonic Distorsion).

Thyristor
Halbleiter-Bauelement der Leistungselektronik für Schaltvorgänge bei Spannungen bis zu 6000 V und Strömen von bis zu mehreren 1000A. Zur Zündung eines Thyristors wird nur ein schwacher Stromimplus benötigt, für seine erneute Sperrung muß jedoch der gesamte Anodenstrom gelöscht werden. Thyristoren sind verhältnismäßig große, aber kostengünstige und zuverlässige Bauteile.

TN-Netz (TN-S und TN-C)
Netzform mit einem direkt geerdeten Punkt (Betriebserder), wobei die Körper der elektrischen Anlage über Schutzleiter bzw. über PEN-Leiter mit diesem Punkt verbunden sind. Bei Auftreten eines Isolationsfehlers muß die Installation sofort abgeschaltet werden.

Toleranz
In Prozent angegebene zulässige Abweichungen vom Nennwert einer Kenngröße.

TT-Netz
Netzform mit einem direkt geerdeten Punkt (Betriebserder), wobei die Körper der elektrischen Anlage mit Erdern verbunden sind, die vom Betriebserder getrennt sind. Bei Auftreten eines Isolationsfehlers muß die Installation sofort abgeschaltet werden.

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Überbrückungszeit
vgl. Autonomiezeit.

Überlastverhalten
Stromverbraucher haben die Eigenschaft, in der Einschaltphase ein Vielfaches des Betriebsstromes aufzunehmen. Diese Einschaltspitzen müssen von der USV - Anlage verkraftet werden. Hochwertige USV - Anlagen können für diesen Zweck das Vielfache ihrer Nennleistung verkraften. Weniger hochwertige Anlagen müssen in Ihrer Leistung entsprechend größer ausgelegt werden. Dauernde Überlastung führt zum Abschalten der USV - Anlage, da sich die Bauteile zu stark erhitzen. Hochwertige USV - Anlagen verkraften Überlastungen für längere Zeit ohne Reaktion.

Umkehrstufe
Unterbaugruppe des Wechselrichters einer USV-Anlage, welche die vom Gleichrichter oder der Batterie gelieferte Gleichspannung in eine Rechteck-Wechselspannung umformt.

UPS (Uninterruptible Power Supply)
Englische Bezeichnung für USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung).

USV-Einzelblock
USV-Einheit mit Gleichrichter/Ladegerät, Wechselrichter, NRE und Batterie. Sie kann unabhängig betrieben oder mit anderen identischen Blöcken zu einer Parallelkonfiguration ohne zentrale Netzrückschalteinrichtung zusammengeschaltet werden.

USV-Parallelblock
USV-Einheit mit Gleichrichter/Ladegerät, Wechselrichter und Batterie. Sie dient zur Bildung einer USV-Parallelkonfiguration aus mehreren identischen Blöcken und einer zentralen Netzrückschalteinrichtung in einem separaten Gehäuse.

USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung)
Elektrische Anlage, die zwischen Einspeisenetz und empfindliche Verbraucher (EDV-Anlagen, Meß- und Überwachungssysteme usw.) geschaltet wird. Die USV liefert eine unterbrechungs- und störungsfreie Sinus-Wechselspannung innerhalb eng spezifizierter Spannungs- und Frequenztoleranzen. Die Hauptkomponenten einer USV sind ein Gleichrichter/Ladegerät, ein Wechselrichter und eine Batterie zur Übernahme der Lastversorgung bei Netzausfall sowie eine statische Netzrückschalteinrichtung (NRE), die bei Bedarf eine unterbrechungsfreie Umschaltung der Last auf das Reserve-Netz erlaubt.

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Verbraucherleistung
Scheinleistung, die unter den jeweiligen Lastbedingungen von der USV abgegeben wird. Sie ist kleiner als die USV-Nennleistung.

Verschlossene Batterie
vgl. Batterie, verschlossen.

Verzerrungsfaktor
vgl. Grundschwingungsgehalt, Klirrfaktor

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Wartungsfreie Batterie
vgl. Batterie, verschlossen

Wechselrichter
Unterbaugruppe einer USV-Anlage, die die vom Gleichrichter oder der Batterie gelieferte Gleichspannung unterbrechungsfrei in eine quasisinusförmige, geregelte Wechselspannung umformt. Weitere Hauptkomponenten des Wechselrichters sind das elektronische Regelsystem und ein Ausgangsfilter.

Wirkungsgrad = (Leistungsabgabe) / (Leistungsaufnahme)
Diese Definition gilt sowohl für die Umwandlung von Energiearten als auch für Spannungen. Wenn man nun mehrere technisch übliche Energiewandlungen hintereinander schaltet, so wird die in jeden Energiewandler hineingesteckte Energie um den entsprechenden Wirkungsgrad untersetzt. Je geringer die Verluste sind, desto höher sind Wirkungsgrad und Nutzungsgrad. Bei z.B. unterbrechungsfreien Stromversorgungen ist Vorsicht geboten. Ein Wirkungsgrad von 97 % oder 94 % hört sich sehr ähnlich an, aber der Verlustleistung wäre bei 94% das Doppelte gegenüber 97%.

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Zuverlässigkeit
Fähigkeit von Betriebsmitteln, eine geforderte Funktion unter gegebenen Bedingungen während einer gegebenen Zeitspanne zu erfüllen.

Zwangsabschaltung
Abschaltung der Stromversorgung der Verbraucher (10s) nach einem System-Shutdown selbst bei Rückkehr des Einspeisenetzes.

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