Netz- und Signalqualität

Phoenix Contact. - Mit der neuen Baureihe UPS compact bietet das Unternehmen erstmalig einphasige AC-Stromversorgungen bis zu einer Leistung von 12 kVA, die dem Klassifikations-Code VFI-SS-111 entsprechen.

11. Mai 2010

Bei der Optimierung der Anlagenverfügbarkeit spielen unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) eine wichtige Rolle. Die Prozessabläufe im industriellen Umfeld werden mit komplexen und oft empfindlichen elektronischen Steuerungen bewältigt.

Für einen zuverlässigen Betrieb sind die Steuerungen vor Störungen aller Art aus dem Stromnetz zu schützen. Im Industrieumfeld kann eine geeignete USV diese Aufgabe übernehmen. USV wurden in der Vergangenheit als Online-, Line-Interactive- oder Offline-Systeme bezeichnet. Seit 2003 gibt es diese undurchsichtigen Begrifflichkeiten nicht mehr dank der DIN EN 62040-3 (VDE 0558-530).

Eine eindeutige Codierung nach dem Muster XXX-YY-123 gibt seitdem detailliert Auskunft über die Art und Eigenschaft der USV. Der neue Klassifizierungs-Code ist ein brauchbares Instrument zur eindeutigen Beurteilung der unterschiedlichen USV-Geräte.

Die erste Buchstabengruppe legt die Betriebsweise fest hier unterscheidet die Norm die Klassen VFI (Voltage Frequency Independend), VI (Voltage Independend) und VFD (Voltage Frequency Depend). Die Klassifizierung VFI stellt die höchsten Anforderungen. Sie verlangt, dass die Ausgangsspannung unabhängig von Einflüssen der Eingangsspannung und der Eingangsfrequenz ist, und dass sie gegen alle Typen von Netzstörungen wirkt.

Die nächste untergeordnete Klasse ist die VI-Klassifizierung. Sie fordert die Unabhängigkeit der Ausgangsspannung von der Eingangsspannung, was allerdings synchron zur Netzfrequenz sein kann. Die VI-Geräte können fünf von zehn möglichen Störungstypen ausschließen. Die Klassifikation VFD hingegen tragen die USV-Geräte, bei denen der Ausgang sowohl von der Eingangsspannung als auch von der Eingangsfrequenz abhängig ist diese Geräte helfen lediglich gegen drei Störungsarten.

Die zweite Buchstabengruppe beschreibt die Kurvenform der Ausgangsspannung, wobei der erste Buchstabe für den Netz- und der zweite für den Batteriebetrieb gilt. Das Ausgangsverhalten ist in drei Stufen eingeteilt. Die Kennzeichnung S steht für sinusförmig, der Buchstabe X für nicht sinusförmig mit einem Verzerrungsfaktor D > 0,08. Ein Y zeigt an, wie weit die Ausgangsspannung auch die Grenzwerte nach DIN EN 61000-2-2 (VDE 0839-2-2) überschreiten kann. Der angehangene Zifferblock geht ins Detail und definiert die Umschaltzeiten bei Betriebsartenwechsel und Lastsprüngen am Ausgang des USV. Die Codierung 111 beschreibt die höchstmögliche Anforderung. Die höchste Klassifizierung trägt demnach der Code VFI-SS-111.

Betrachtet man die Bedingungen im industriellen Umfeld, wird schnell klar, dass der Einsatz von USV-Geräten mit der Klassifizierung VFI-SS-111 unumgänglich ist. Durch das Schalten großer Verbraucher wie Schütze, Pumpen oder Motoren kommt es häufig zu Lastspitzen und Spannungseinbrüchen, die sich unmittelbar auf die Qualität der Netzversorgung auswirken. Eine USV, die nicht zu jeder Zeit die Kontrolle über die erzeugte Spannung am Ausgang hat, würde derartige Störungen an die angeschlossenen Verbraucher weitergeben. Je schneller die USV auf Störungen reagiert, desto besser. Hier sind USV-Geräte ohne ausgangsseitigen Transformator von Vorteil. Sie müssen nicht gegen die Trägheit der massiven induktiven Last ankommen.

In industriellen Anwendungen haben einphasige Geräte im Vergleich zu dreiphasigen USV-Systemen im Hinblick auf die Anlagenverfügbarkeit Vorteile. Die Geräte können flexibel eingesetzt und schnell an andere Einsatzorte transportiert werden. Sie lassen sich ohne großen Aufwand an industrielle Anwendungen anschließen und in alle Umgebungen integrieren. Die dezentrale Anordnung des USV-Systems ist auch aus sicherheitstechnischer Sicht von Vorteil.

Während eine zentrale Groß-USV früher oder später für die ganze Applikation keinen Strom mehr liefert, können kleinere dezentrale USV-Geräte dafür sorgen, dass sicherheitsrelevante Einrichtungen länger funktionstüchtig bleiben. Die neuen USV, die es als Standgeräte oder zum Einbau in das 19-Zoll-Rack gibt, können einfach in das bestehende Stromnetz integriert werden. Da USV-Systeme regelmäßig gewartet werden, müssen Status und Batteriezustand permanent überwacht werden. Verschiedene Schnittstellen erleichtern dies erbeblich.

Herzstück Batterieeinheit

Großen Einfluss auf die Lebensdauer einer Batterie und somit auf die USV hat die Umgebungstemperatur. Sollte es nicht möglich sein, die USV mit der vom Hersteller empfohlenen Temperatur zu betreiben, ist ein präventiver Austausch der Batterie in kürzeren Intervallen sinnvoll.

Damit der Batteriewechsel, falls er im laufenden Betrieb erfolgt, nicht die Verfügbarkeit der Anlage beeinträchtigt, ist die sogenannte „Hot-Swap-Fähigkeit“ des Gerätes eine weitere wichtige Eigenschaft im industriellen Umfeld.

Erschienen in Ausgabe: 03/2010