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02.03.2007

Ohne Strom geht nichts

In Europa werden wir mit einem recht stabilen Stromnetz verwöhnt. Doch auch kurzfristige Netzausfälle können beträchtliche Schäden bei Computerdaten anrichten. Grund genug, sich einmal genauer mit einer USV zu beschäftigen.

Von Hans-Jürgen Humbert

Für die ordnungsgemäße Funktion aller Computer im Unternehmen ist in der Regel der IT-Support verantwortlich. Doch auch dieser ist abhängig von einem externen Zulieferer: dem Stromproduzenten. Fällt nämlich der Strom aus, geht gar nichts mehr. Im schlimmsten Fall droht sogar Datenverlust, wenn Rechner unkontrolliert abstürzen.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma bieten so genannte USVs (Unterbrechungsfreie Stromversorgungen). Die sprechen bei Netzausfall sofort an und versorgen angeschlossene Geräte im Normalfall rund 10 bis 15 Minuten mit der notwendigen Spannung. Diese Zeitspanne reicht vollständig aus, um Transaktionen und Speichervorgänge zu beenden und das IT-Equipment kontrolliert herunterzufahren.

Neben dem IT-Bereich werden USVs weiterhin bei Alarm- und Telefonanlagen-, Steuerungseinrichtungen sowie Zutrittskontrollsystemen eingesetzt.

Typenvielfalt

Es gibt drei unterschiedliche Typen von USVs. Die erste Gruppe, die sogenannten Offline- oder Stand-by-Geräte, leiten die Netzspannung direkt an den Verbraucher weiter. Erst bei einem Stromausfall werden sie aktiv und schalten auf Akku-Betrieb um. Die meisten Geräte besitzen dabei eine Reaktionszeit von zwei bis vier Millisekunden. Die im Schaltnetzteil eines Computers vorhandenen Kondensatoren können diesen kurzen Spannungsausfall überbrücken, und der Rechner selbst merkt gar nichts vom Stromausfall. Offline-USVs werden meist zum Schutz von kleinen TK-Anlagen, PCs, Peripheriegeräten und Alarmanlagen eingesetzt.

Online- oder auch Dauerwandler versorgen ständig die angeschlossenen Geräte aus dem Wandler mit Strom. Die Netzspannung wird nur bei einem Defekt des Wandlers an die Peripherie weitergeleitet. Sie wird ansonsten nur zum Laden der Akkus verwendet. Online-Wandler liefern die beste Ausgangsspannung und höchste Qualität aller USVs, da sämtliche Parameter, wie Frequenz und Spannung, intern im Gerät generiert werden. Störimpulse, Unter- und auch Überspannungen werden von der Elektronik schon im Vorfeld eliminiert.

Einen Kompromiss zwischen On- und Offline-Wandlern stellen die Hybridwandler dar. Bei diesen auch als Line-Interaktiv bezeichneten Geräten wird die Netzspannung auch direkt, wie bei der Offline-USV, zum Verbraucher durchgeschleift, aber deren Qualität wird ständig von einem Mikroprozessor überwacht. Bei kleinsten Unregelmäßigkeiten wie Über- oder Unterspannung reagiert die USV blitzschnell und schaltet auf Akku-Betrieb um. Die Qualität der Ausgangsspannung ist nicht ganz so gut wie bei einer Online-USV, liegt aber deutlich über der einer Offline-USV.

So arbeitet eine USV

Eine USV besteht aus drei Baugruppen: einem Wandler, der die 230-Volt-Netzspannung heruntertransformiert und gleichrichtet - damit wird die zwei Baugruppe, ein Akku, geladen. Die dritte Baugruppe schließlich beinhaltet einen sogenannten Wechselrichter, der die Akku-Spannung wieder auf 230 Volt hochtransformiert - damit werden die angeschlossenen Verbraucher gespeist. Je nach Bauform der USV kommt eventuell noch eine vierte Baugruppe ins Spiel: der Umschalter. Dieser überprüft ständig die Qualität der zugeführten Netzspannung und schaltet im Bedarfsfall innerhalb weniger Millisekunden auf Notstrombetrieb um.

Weiterhin sind alle USVs heute "intelligent". Der integrierte Mikroprozessor kann über eine Schnittstelle mit dem angeschlossenen PC oder Server interagieren und im Bedarfsfall Aktionen ausfahren, beispielsweise das System kontrolliert herunterfahren und/oder den Administrator via E-Mail oder per SMS benachrichtigen.

Welche Leistung zählt?

Im Handel sind die unterschiedlichsten USVs erhältlich, mit Leistungen von 300 bis weit über 30.000 Watt. Die Nennleistung einer USV wird meist in Volt Ampere (VA) angegeben. Diese darf aber nicht mit der Wirkleistung in Watt verwechselt werden. VA gibt die sogenannte Blind- oder Scheinleistung an. Da sich in den heute üblichen PC-Schaltnetzteilen Spulen und Kondensatoren befinden, muss der Blindstromanteil dieser komplexen Bauteile ebenfalls berücksichtigt werden. Als Näherungswert ergibt sich bei USVs die Wirkleistung in Watt, indem man die Scheinleistung in VA mit 0,65 multipliziert. Das Ergebnis ist dann die maximale Wirkleistung, die diese USV abgeben kann.

Welche USV ist die richtige?

Auf Rechnern, Monitoren und Speicherstationen befinden sich Plaketten mit der jeweiligen Leistungsaufnahme entweder in Watt oder in VA. Diese Werte notieren Sie und zählen dann alle zusammen. Beträgt die Gesamtleistungsaufnahme beispielsweise 350 Watt, so würde theoretisch eine 400-Watt-USV ausreichen - allerdings nur dann, wenn die USV ganz neu ist. Akkus altern relativ schnell und haben schon nach wenigen Wochen nur noch 90 Prozent ihrer Kapazität. Deshalb nehmen Sie lieber das nächstgrößere Modell - dann sind Sie auch nach einem halben Jahr auf der sicheren Seite und haben zudem Reserven, falls mal ein weiteres IT-Gerät an der USV angeschlossen werden soll.

Den meisten Platz in den USVs beanspruchen die Akkus. Die Kapazität eines Akkus wird in Ampere/Stunden (Ah) angegeben. Theoretisch kann beispielsweise ein 12-Volt-7-Ah-Akku, die übliche Größe für kleine USVs, eine Stunde lang sieben Ampere liefern. Das enstpricht einer maximalen Leis-tung von 7 A x 12 V = 84 Watt. Dabei sind die unvermeindlichen Verluste im Wandler nicht berück-sichtigt. Muss dieser Akku nun IT-Equipment mit einer Leistungsaufnahme von 400 Watt bedienen, reicht seine Kapazität theoretisch für rund 20 Minuten. In der Praxis wird dieser Wert aber kaum erzielt werden. Setzen Sie deshalb als maximale Überbrückungszeit maximal zehn Minuten - eher noch weniger - an, dann sind Sie auf der sicheren Seite.

Ein weiterer Tipp: Akkus besitzen, je nach Hersteller, unterschiedliche Lebenserwartungen. Selbst wenn sie nie gebraucht wurden. sollten sie spätestens nach drei Jahren sollten ausgetauscht werden, damit man im Ernstfall keine böse Überraschung erlebt.