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Funktionsweise: Beschreibung des Betriebs

NO-BREAK KS®5-SB: USV und NEA intelligent kombiniert

Zwei Sicherheitskonzepte äußerst intelligent verknüpft: Das System NO-BREAK KS®-SB von EURO-
DIESEL ist in der Lage, unabhängig zwei Verbrauchergruppen – kritische und nichtkritische Lasten – zu schützen. Dabei agiert es einerseits als dynamisches USV-System für die unterbrechungsfreie Stromversorgung kritischer Lasten. Und andererseits als Netzersatzanlage (NEA) für das Absichern nichtkritischer Verbraucher unmittelbar nach einem Stromausfall. 

NO-BREAK KS®-SB bietet den Vorteil, dass die Netzersatzleistung (NEA-Leistung) im Netzbetrieb nicht über die USV-Anlage geführt werden muss und somit im Wirkungsgrad frei ist.

Für den Anwender ist diese Lösung doppelt wirtschaftlich. Weil sie im laufenden Betrieb Energiekosten spart. Und weil ein zusätzliches Netzersatzaggregat überflüssig wird. Darüber hinaus glänzt die NO-BREAK KS®-SB durch äußerst geringen Platzbedarf sowie niedrige Installationskosten dank minimalem Aufwand an Verkabelung und Schaltgeräten.

EURO-DIESEL bietet zahlreiche Modulkonfigurationen des Systems NO-BREAK KS®-SB und erfüllt damit alle Kundenanforderungen in Sachen Redundanz, Leistung und flexible Schaltung nichtkritischer Lasten.

Animation: NO-BREAK KS®SB USV+NEA Intervention während eines Stromausfalls


Netzbetrieb - komplett getrennte Pfade

USV-Pfad

Im USV-Pfad des NO-BREAK KS®-SB wird im normalen Netzbetrieb, also bei Spannungen innerhalb
der Toleranzgrenzen, die Wechselstrom-Spule (AC) des Innenrotors im Energiespeicher mit Spannung beaufschlagt. Der Drehstrom der angelegten AC-Spannung erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, das wiederum den Außenrotor auf eine Drehzahl von maximal 3000 min-1 antreibt.

Im normalen Netzbetrieb, also bei Spannungen innerhalb der Toleranzgrenzen, wird die Wechselstrom-Spule (AC) des Innenrotors im Energiespeicher mit Spannung beaufschlagt. Der Drehstrom der angelegten AC-Spannung erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, das wiederum den Außenrotor auf eine Drehzahl von maximal 3000 min-1 antreibt. Auf diese Weise wird die kinetische Energie im Außenrotor gespeichert. Die Energiespeicherung in einem Außenrotor hat den Vorteil, dass die Energiemenge, die gespeichert werden kann, mit der Entfernung zum Rotationszentrum quadratisch zunimmt. Die relative Drehzahl zwischen den Innen- und Außenringen der Wälzlager beträgt jedoch lediglich 1500 min-1 (50 Hz), somit kann ein lagerschonender Betrieb gewährleistet werden, da die Welle selbst bereits mit 1500 min-1 rotiert.

Solange sich die Spannung des Hauptversorgungsnetzes innerhalb der Toleranzgrenzen bewegt, arbeitet die Synchronmaschine des NO-BREAK KS®5-SB als Motor und treibt die Hauptwelle an, die wiederum den kinetischen Energiespeicher auflädt.

NEA-Pfad

Der NEA-Pfad des NO-BREAK KS®5-SB ist vollständig vom USV-System getrennt. Im Netzbetrieb ist der Schalter QD5 geschlossen und der Schalter QD6 geöffnet.

Transfersequenz und Dieselbetrieb - Hand in Hand

USV-Pfad

In der Initialphase eines Netzausfalls oder einer Spannungsschwankungen außerhalb des Toleranzbandes wird der Innenrotor über ein magnetisches Gleichfeld mit dem Außenrotor gekoppelt. Die kinetische Energie wird nun so geregelt auf den Innenrotor und damit auf die Welle übertragen, dass die Frequenz innerhalb der Toleranzen bleibt. Der Eingangsschalter QD1 wird geöffnet.

Diese kinetische Energieübertragung wird über den in die SC-Spule eingespeisten Strom geregelt. Gleichzeitig agiert die Synchronmaschine als Generator und der Dieselmotor erhält ein Startsignal.

Doppelt sicher: Beim unwahrscheinlichen Ausfall des Dieselmotor-Startsystems wird die elektromagnetische Kupplung geschlossen und die kinetische Energie des Speichers dazu benutzt, den Dieselmotor zu starten.

Sobald der Dieselmotor nach dem Start seine Nenndrehzahl erreicht hat, schließt die elektromagnetische Kupplung. Über eine Welle treibt der Motor sodann den Generator an und versorgt die angeschlossenen kritischen Versorger. Gleichzeitig wird der Energiespeicher geladen, indem der Außenrotor wieder auf 3000 min-1 beschleunigt.

Da das komplette System über eine Erregermaschine initiiert wird, arbeitet es bürsten- und schleifringlos.

NEA-Pfad

Beim Netzausfall werden die an den NEA-Pfad des NO-BREAK KS®-SB angeschlossenen unkritischen Verbraucher zunächst kurzzeitig nicht weiter versorgt. Hat der Dieselmotor die Nenndrehzahl erreicht und sind die kritischen USV-Verbraucher somit sicher versorgt, werden der Schalter QD5 geöffnet und Schalter QD6 geschlossen. Die NEA-Verbraucher werden somit nun ebenfalls über das USV-System gespeist.

Netzrückkehr - Schritt für Schritt zur Normalität

NEA-Pfad

Kehrt das Hauptversorgungsnetz zurück, transferiert das NO-BREAK KS®-SB zunächst die NEA-Leistung zurück auf das Netz.

USV-Pfad

Erst wenn die NEA-Leistung zurück transferiert ist, synchronisiert sich auch die USV-Anlage zum nun wieder stabilen Netz. Der Schalter QD5 wird geschlossen und danach der Schalter QD6 geöffnet. Im nächsten Schritt schließt der Schalter QD1, das reguläre Netz übernimmt die Last und die elektromagnetische Kupplung des USV-Systems öffnet. Abschließend wird der Dieselmotor zur Kühlung kurz mit abgesenkter Drehzahl weiterbetrieben und dann gestoppt.

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