USV, Netzstörungen und PC-Netzteile: Schutz & Typen

Netzstörungen und Spannungsprobleme

Wir beschreiben hier verschiedene Arten von Netzproblemen. Beispielsweise kann es einen plötzlichen Anstieg der Nennspannung von 220 VAC geben: Die Spannung steigt um einen bestimmten Prozentsatz und bleibt für eine gewisse Zeit auf diesem erhöhten Wert. Solche Phänomene nennt man Spannungsspitzen oder Transienten. Sie treten häufig in der Stromleitung auf, z. B. beim Ein- oder Ausschalten von Elektromotoren. Dabei erscheint oft in sehr kurzer Zeit ein sehr hoher Spannungswert.

Elektrisches Rauschen tritt auf, wenn Leitungen von Computern, großen Motoren oder anderen elektrischen Geräten belastet werden, die keine Filter besitzen.

Spannungsspitzen und Transienten

Spannungsspitzen, Transienten und elektrische Störungen sind kurzzeitige, oft sehr hohe Abweichungen von der Nennspannung. Sie können elektronische Bauteile beschädigen oder zu Fehlfunktionen führen.

Unterspannung, Microcuts und Stromausfall

Als Microcut (Kurzunterbrechung) bezeichnet man ein Ereignis, bei dem die Versorgungsspannung für eine sehr kurze Zeit auf (nahe) Null abfällt (weniger als 20 ms). Ein Stromausfall (Power Outage) liegt vor, wenn die Nennspannung über einen längeren Zeitraum auf Null reduziert wird.

Filter, Überspannungsschutz und Spannungsregler

Line-Filter werden zur Filterung elektrischer Probleme wie Spannungsspitzen oder Leitungsrauschen empfohlen. Sie schützen auch Telefonleitungen, Netzwerkkabel, Drucker und serielle Schnittstellen vor Störeinflüssen.

Spannungsregler dienen dazu, Schwankungen der Netzspannung zu dämpfen. Das bedeutet zum Beispiel: Wenn der Eingangsspannungsbereich 190–250 VAC beträgt, kann eine USV (UPS) eine stabile Ausgangsspannung (z. B. 220 VAC, 50 Hz) aus einer Batterie erzeugen. Mit dieser Art von Gerät lassen sich Microcuts und kurze Versorgungsunterbrechungen weitgehend eliminieren.

USV-Typen und Funktion

USV-Typen sind unter anderem:

• Online (On-line): In diesem Fall ist die Batterie die primäre Energiequelle; die AC-Leistung wird ständig über die Elektronik der USV verarbeitet. Bei einem Ausfall des Netzes wird die Versorgung weiterhin ohne Unterbrechung über die Batterie erzeugt.
• Standby (Off-line): Hier ist die primäre Stromquelle das Netz; bei einem Netzausfall startet die USV den batteriebetriebenen Wechselrichter. Dadurch kann es eine sehr kurze Umschaltzeit geben.

Es ist wichtig, das Design des Schaltkreises sorgfältig zu planen.

Multimeter: Analog vs. Digital

Das Multimeter ermöglicht es uns, die notwendigen Messungen zur Kontrolle einer Installation durchzuführen: Wechsel- und Gleichspannung, Strom und Widerstand.

• Analog-Multimeter: Ein Instrument, das auf analogen Komponenten basiert und in der Regel größere Erfahrung beim Ablesen verlangt, um gute Genauigkeitswerte zu erreichen.
• Digitalmultimeter: Ein Instrument, das auf elektronischen Bauteilen basiert und die Messwerte digital anzeigt. Viele Modelle bieten eine "Auto-Range"-Funktion zur automatischen Auswahl des geeigneten Messbereichs für bessere Messgenauigkeit. Je nach Preis können Digitalmultimeter genauer sein als analoge.

PC-Netzteile: Funktion und Ausgänge

Die Stromversorgung des PCs ist das Gerät, das die Netzspannung (z. B. 220 V AC) in die für die elektronischen Schaltungen des Computers erforderlichen Werte konvertiert (typische Ausgänge: +5 V, +12 V, -5 V und -12 V DC). Am Netzeingang bieten Netzteile Schutz vor Rauschen, Spannungsspitzen und Überspannungen. Die Ausgänge bieten Schutz gegen Kurzschluss, Leerlauf, Überspannung und Überlast.

Modell AT

Bei der AT-Bauform steuert ein mechanischer Netzschalter die Zündung beziehungsweise die Stromzufuhr von 220 VAC. Beim Betätigen des Schalters wird das Gerät vollständig vom Stromnetz getrennt. Es verfügt über zwei Anschlüsse, die Signale an das Motherboard liefern (wie oben beschrieben). Diese Quellen können automatische Einschaltprogramme (Power-On) unterstützen.

Modell ATX

ATX-Netzteile haben in der Regel keinen mechanischen Hauptschalter am Netzteil: Sobald sie an das Stromnetz angeschlossen sind, sind sie betriebsbereit, bis sie physisch vom Netz getrennt werden. Das Ein- und Ausschalten des Computers erfolgt über einen Soft-Schalter, der das Motherboard steuert und das System aktiviert beziehungsweise deaktiviert. Diese Änderung ermöglicht eine feinere Steuerung von Verbrauchern wie Lüftern und anderen Komponenten.

Beachten Sie: Ein ATX-Netzteil liefert weiterhin Netzspannung an die Hauptplatine, solange das Gerät am Netz hängt. Für Wartungsarbeiten im Inneren des PCs sollten Sie den Computer unbedingt vollständig vom Stromnetz trennen.

Formfaktor und Anschlussdifferenzen

Der Hauptunterschied zwischen AT- und Baby-AT- bzw. ATX-Netzteilen ist ihre Anpassung an unterschiedliche Formfaktoren der Hauptplatinen. Üblicherweise bringt das Gehäuse einen ATX-Steckplatz (z. B. etwa 16 cm x 4,5 cm) an der Rückseite, wo eine Blende installiert ist, die die Aussparungen für die verschiedenen Anschlüsse (Tastatur, Maus, Video, Modem, Netzwerk, Sound usw.) enthält. Dort wird das Motherboard positioniert und mit dem Netzteil verbunden.

Die Stromversorgung ist eine Baugruppe zur Umwandlung der Netzspannung in die für einen PC nötigen Gleichspannungen. Dies geschieht durch elektronische Prozesse; dazu gehören beispielsweise Gleichrichtung, Filterung, Spannungsregelung und Schutzfunktionen.