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Um die Kontinuität und Qualität der Stromversorgung in der Industrie sicherzustellen, kommen verschiedene Systeme zum Einsatz. Eine zentrale Rolle spielen dabei unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlagen (USV/UPS). Sie schützen Anlagen und Betriebsmittel vor den zahlreichen Störungen der Stromversorgung und stellen bei einem Stromausfall weiterhin die Stromversorgung der Anlagen sicher. Die Bedeutung solcher Störungen zeigt sich auch in ihren wirtschaftlichen Folgen: Der Spanische Verband der Elektrizitätswirtschaft (Asociación Española de la Industria Eléctrica) schätzte bereits vor einigen Jahren, dass Unterbrechungen der Stromversorgung die spanische Wirtschaft jährlich mehr als 6 Milliarden Euro kosten.

Eine Besonderheit des Industriesektors ist seine Heterogenität. Das Spektrum reicht von Schwermaschinen, Öfen und anderen Verbrauchern mit sehr hoher Leistungsaufnahme bis hin zu deutlich empfindlicheren Geräten, die auf Spannungsschwankungen reagieren, beispielsweise Steuerungssysteme, Sensoren und Antriebe. Diese Vielfalt stellt zusätzliche Anforderungen an die Spezifikationen einer USV. Sie muss vielseitig einsetzbar sein und eine einfache Skalierbarkeit ermöglichen.

Hinzu kommen aktuelle Entwicklungen wie Industrie 4.0, die Datenanalyse, fortschrittliche Automatisierung und IoT-Konnektivität in Produktionsumgebungen integriert. Das Zusammenspiel dieser unterschiedlichen Komponenten bedeutet, dass eine unerwartete Störung der Stromversorgung eine Kaskade von Ineffizienzen und Fehlfunktionen auslösen kann, die die Betriebsverfügbarkeit und damit die Rentabilität sowie letztlich auch den Ruf eines Industriebetriebs beeinträchtigen können.

Angesichts dieser Risiken besteht die Notwendigkeit, USV auf Basis der Online-Doppelwandler-Technologie einzusetzen, die industrielle Prozesse unterschiedlichster Art schützen können – beispielsweise Automatisierungs- und Steuerungssysteme, kontinuierliche Fertigungsprozesse sowie Messinstrumente und Messgeräte. Zu den monolithischen Lösungen zählen beispielsweise die SLC CUBE3+, die über den niedrigsten THDi-Wert am Markt verfügt, sowie die SLC X-PERT und die SLC X-TRA. Als modulare Alternative bietet sich die SLC ADAPT2 an, die eine Skalierung entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anlage ermöglicht. Ihr Einsatz reduziert die Auswirkungen von Störungen wie Unterspannungen und Spannungseinbrüchen, Überspannungen (transient oder permanent), Stromausfällen und Mikrounterbrechungen, Oberschwingungen, Frequenzschwankungen und transienten Spannungsspitzen.

Die Auswirkungen solcher Störungen der Stromversorgung sind vielfältig: Sie reichen von der Überhitzung von Geräten, einem intermittierenden Betrieb und sogar dem Stillstand des Produktionsprozesses bis hin zu beschleunigtem Verschleiß, unerwarteten Neustarts und irreversiblen physischen Schäden. Einige dieser transienten Phänomene werden tatsächlich durch Industrieanlagen selbst verursacht, insbesondere durch das Anlaufen leistungsstarker Motoren oder durch Schaltvorgänge im Mittelspannungsnetz.

So kann der Anlauf eines leistungsstarken Induktionsmotors dazu führen, dass er einen Strom aufnimmt, der das Fünf- bis Achtfache seines Nennstroms beträgt. Dieser starke und schnelle Anstieg der Stromaufnahme verursacht Spannungseinbrüche und Schwankungen im Stromversorgungssystem. Um diese Auswirkungen zu reduzieren, empfiehlt sich der Einsatz von Sanftanlassern, Frequenzumrichtern und generell geeigneten Anlaufkonfigurationen.

Dies ist nur ein Beispiel für eine Störung, die insbesondere Geräte beeinträchtigen kann, wie sie in unterschiedlichsten Industriezweigen häufig zum Einsatz kommen – beispielsweise SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen) und HMI (Mensch-Maschine-Schnittstellen). Bereits eine Unterbrechung von wenigen Millisekunden kann ausreichen, um die Softwareausführung zu destabilisieren und Kommunikationsfehler zu verursachen, die den Betrieb gefährden und sogar zum Stillstand des Prozesses führen können.

Eine unzureichende Netzqualität kann zudem kumulative Schäden verursachen, die häufig unbemerkt bleiben, bis ihre Auswirkungen deutlich sichtbar werden. Dies gilt, wie bereits erläutert, für Spannungseinbrüche ebenso wie für Oberschwingungen, die durch die Verzerrung der Spannungs- und Stromwellenform infolge des Einsatzes nichtlinearer Lasten entstehen. Eine übermäßige Erwärmung von Leitungen und Transformatoren verkürzt deren Lebensdauer, beeinträchtigt die Isolierung von Motoren und führt zu einer Verschlechterung anderer passiver Komponenten.

Die Installation geeigneter USV, die ordnungsgemäß in die Steuerungssysteme eingebunden sind, ist die beste Möglichkeit, all dies zu verhindern. Die USV bieten eine optimale Lösung, wenn Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und die Reputation eines Unternehmens in industriellen Umgebungen auf dem Spiel stehen.