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letzte Änderung 28.05.2007

Allgemein Informationen zu USV (UPS)

Perl Script zur USV-Überwachung

Unterbrechungsfreie Stromversorgung USV

USVs werden in erster Line zur Erhöhung der Datenverfügbarkeit eingesetzt. Sie dienen aber auch gleichzeitig der Datensicherheit bei Stromausfällen, weil man den Rechner ggf. gezielt ausschalten kann. Zusätzlich »entstören« sie den Netzstrom und verhindern somit einen guten Teil unerklärlicher Rechnerausfälle.

USVs (im englischen UPS) dienen primär zum Überbrücken von kurzen Stromausfällen. Dazu enthalten sie einen Akkusatz (typischerweise Bleigel-Akkus) der permanent geladen wird und bei Stromausfall den Strom für den Spannungswandler liefert, der aus der Gleichspannung der Akkus wieder annähernd 230 Volt Wechselstrom generiert. Die Leistungsfähigkeit einer USV wird in kVA (Kilo-Volt-Ampere) gemessen. Wenn der Hersteller nichts anderes angibt, kann man als Faustformel VA ungefähr mit Watt bzw. kVA mit Kilowatt gleichsetzen. Sicherheitshalber sollte man davon etwa 10-20% abziehen.

Beispielsweise kann eine 800VA USV maximal 7 Glühbirnen zu je 100 Watt versorgen. Mehr verkraftet der Spannungswandler nicht! Eine neue USV sollte bei voll geladenen Akkus dann auch die angegebene Überbrückungszeit erreichen. Eine 2 Jahre alte USV erreicht (wegen Altererscheinungen der Akkus) noch etwa 50-70% der Überbrückungszeit.
Belastet man eine USV nur mit der Hälfte der angegeben Leistung, verlängert sich die Überbrückungszeit auf etwa die doppelte Zeit.

Line-Interactive vs. Online-Technologie

Es gibt verschiedene Bauarten für USVs. Die gebräuchlichsten sind die Line-Interactive und die Online-Technologie. Bei einer Line-Interactive-USV wird im Normalfall nur der Akku geladen und die Netzspannung an den Verbraucher direkt durchgeleitet. Bei Netzausfall wird sehr schnell auf den Spannungswandler und Akkubetrieb umgeschaltet. Diese Reaktionszeit sollte möglichst kurz sein. Gute Werte sind hier deutlich kleiner 10 ms.

Eine Online-USV ist dagegen ein Dauerwandler. Das bedeutet, hier wird immer der Netzstrom in den Akku "gepumpt" und der (Dauer)Wandler generiert daraus immer (online) die 230 Volt für den angeschlossenen Rechner. Der Ausgang der USV ist durch diese Technik weitestgehend vom Stromnetz abgekoppelt und die Störungen auf dem Stromnetz werden somit automatisch sauber unterdrückt. Logischerweise gibt es bei dieser Technik es auch keine Reaktionszeiten.

Welche Technik ist die bessere? Natürlich die Online-USV, aber ...
Die Online-USV ist eine wesentlich aufwendigere Technik. Sie ist entsprechend teurer in der Herstellung. Der Wandler ist dauernd aktiv und benötigt daher entsprechende Kühlung. Die meisten Online-USVs sind mit Lüftern ausgestattet und machen Lärm. Für Server System sollte man eine Online-USV verwenden.
Viele kleinere Line-Interactive-USVs sind passiv gekühlt (ohne Lüfter) und somit sehr leise. Lediglich bei Stromausfall und beim täglichen Selbsttest hört man ein Brummen und ggf. auch den Alarmton. Durch die kurzen Schaltzeiten und den leisen Betrieb sind sie gut für Arbeitsplatzrechner geeignet.
Moderne Line-Interactive-USVs sind oft auch mit Zusatztechniken ausgerüstet, die Leitungsstörungen (RFI- und Surge-Filter) unterdrücken oder Unterspannungen im Netz ausgleichen (AVR-Funktion).

Technische Begriffe

• UPS: Uninteruptable Power Supply - die englische Bezeichnung für eine USV.
• Management Interface: Bessere USVs verfügen über eine Schnittstelle, mit der der angeschlossene Rechner den Status der USV auslesen kann. Diese Schnittstelle kann sehr unterschiedlich sein. (siehe UPS Protocols)
  Typischerweise signalisiert die USV dem angeschlossenen Rechner über das Management Interface den Netzausfall und den Akku-Status, damit der Rechner im Bedarfsfall automatisch heruntergefahren und abgeschaltet werden kann. Für USVs an Server-Systemen also ein unverzichtbares Accessoire.
• Mindestlast: Wenn eine Mindestlast angegeben ist, muß die USV mindestens mit dieser Last betrieben werden. Üblicherweise schaltet eine USV vorzeitig ab, wenn die Mindestlast nicht erreicht wird. USVs mit Mindestlastangaben sind zum Absichern von z.B. kleinen ISDN-Telefonanlagen ungeeignet, da diese zu wenig Leistungsaufnahme haben.
• (k)VA: steht für (Kilo) Volt Ampere und gibt die Belastbarkeit einer USV an. Für rein ohmsche Lasten (z.B. Glühbirnen) ist VA gleichzusetzen mit Watt. Leider gibt es bei den Leistungsangaben die gleichen marketingmäßigen inflationären Tendenzen wie z.B. bei den Kapazitätsangeben von Festplatten. Die VA-Leistungsangaben werden häufig schöngerechnet um im Prospekt möglichst hohe Zahlen zu haben. Stehen in den technischen Daten auch Watt-Angaben, sind diese als Lastgrenze anzusehen. Computer-Netzteile sind als ohmsche Lasten zu betrachten.
  Ein Standard-PC kann mit ca. 100 bis 120 Watt realer Leistungsaufnahme betrachtet werden. Hochgerüstete Gamer-PCs konsumieren im Spielbetrieb etwa 200 bis 350 Watt. Für Server-Systeme können keine pauschalierten Leistungsangaben gemacht werden.
• Überbrückungszeit: Ist die Zeit, die die USV unter Nennlast Strom liefern sollte.
  Aber Achtung: Nichts ist so optimistisch wie diese Zeitangabe. Hier werden oft utopische Werte angegeben um dem Anwender eine höhere Leistung vorzugaukeln. Teilen Sie die Prospekt-Werte für sich selbst durch Zwei und Sie kommen der Wahrheit ein Stück näher. Durch Alterung der Akkus veringert sich dieser Wert im Laufe von 2 bis 3 Jahren nochmals um etwa 50%.
  Da die meisten Stromausfälle in Deutschland weniger als eine Minute betragen, ist dieser Wert nicht ganz so wichtig, wie er oft bewertet wird. Wenn Sie einen längeren Stromausfall (30 Minuten und mehr) überbrücken müssen, sollten Sie ernsthaft die Anschaffung eines Notstromgenerators in Erwägung ziehen.

Was man sonst noch über USVs wissen sollte

Die meisten USVs verwenden Bleigel Akkus. Diese sind wartungsfrei und komplett geschlossen. Bleigel-Akkus unterliegen wie andere Akkus und Batterien einer Alterung. Bleigel-Akkus reagieren allergisch auf hohe Temperaturen. Hohe Temperaturen (ab etwa 45° Celsius) reduzieren die Lebensdauer der Akkus drastisch. Plazieren Sie also Ihre USV so, dass sie möglichst kühl steht. Sorgen Sie für ausreichend Luftzirkulation und verstellen Sie nicht die Lüftungsschlitze der USV. Selbst bei guter "Pflege" sind nach etwa 5 Jahren die Akkus der USV so stark gealtert (verbraucht), dass die USV keinen ausreichenden Schutz mehr bietet und sollten daher ausgetauscht werden.

Durch die interne Stromversorgung und den Wandler können auch im ausgeschalteten Zustand in einer USV lebensgefährliche Spannungen anstehen. Öffnen Sie niemals Ihre USV.
Überlassen Sie eventuelle Reparaturen und auch das Austauschen der Akkus immer einer guten Fachwerkstatt.

Sollte die USV den Austausch der Akkus durch den Anwender erlauben, achten Sie beim Austausch darauf, dass keine Kurzschlüsse entstehen können ... Brandgefahr!

Betreiben Sie keine Geräte mit Phasenanschnittsteuerungen oder Halbwellensteuerung z.B. Dimmer, Fön, Bohrmaschine mit Drehzahlregler, etc. an einer USV. Dadurch kann sowohl die USV wie auch das Gerät selbst zerstört werden. Wenn Sie Ihre USV zum Testen belasten wollen verwenden Sie bitte haushaltübliche Glühlampen.

Laserdrucker und große Röhrenmonitore haben sehr hohe Einschaltstromspitzen. Diese können die USV beschädigen. Bitte schließen Sie solche Geräte nur dann an eine USV an, wenn diese ausreichend dimensioniert ist.

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