Planung einer Eaton 9395 - bei der IBH IT-Service GmbH

Zur Planung von dreiphasigen 

USV-Anlagen bis 4.400kVA – 

Modellübersicht und Auswahlkriterien 

Prof. Dr. Thomas Horn 

IBH IT-Service GmbH 

Gostritzer Str. 67a 

01217 Dresden 

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www.ibh.de

Inhaltsverzeichnis 

1. DIN IEC 62040-3: USV-Klassifikation 

2. Zur Qualität der Stromversorgung 

3. USV-Grundlagen 

4. Funktionsweise HotSync-Cluster 

5. Zur Auswahl der USV-Anlage 

6. Planung einer Eaton 9355 

7. Planung einer Eaton 9390 

8. Planung einer Eaton 9395 

9. Planung einer Batterieanlage 

10. BladeUPS 

11. Planung HotSync-Cluster 

12. Welche Vorteile hat ein Servicevertrag? 

2

DIN IEC 62040-3: USV-Klassifikation 

Wogegen schützen USV-Anlagen? 

Der Spannungsschutz konzentriert sich auf folgende Spannungsprobleme: 

Netzausfälle (>10ms) 

VFD Serie 3 

Spannungsschwankungen (

DIN IEC 62040-3: VFI-SS-111 

Aufbau einer VFI-USV 

Bypass-Eingang 

F2 

Gleichrichtereingang 

Gleichrichter 

Elektronischer Bypass 

~ = 

= ~ 

F1 

+ - 

Batterieketten 

Wechselrichter 

Elektr. 

Schalter 

Ausgang 

Batterieanschlußeinheit (BAE) 

SS – Ausgangsspannung bei 

Normal- und Batteriebetrieb 

111 – Toleranzen bei 

• Wechsel der Betriebsart 

• Lastsprüngen (lineare Last) 

• Lastsprüngen 

mit nicht linearer Last 

Klassifikation 1 – max. ±30% 

im Intervall < 1ms und max. 

±10% oberhalb von 20ms. 

Umschaltung auf Bypass: 

- manuell 

- bei Überlast 

- bei Kurzschluss 

- bei Ausfall des Gleichrichtereingangs 

und leeren Batterien 

Wirkungsgrad in Abhängigkeit von Größe und Auslastung der USV 91-94%! 

4

Zur Qualität der Stromversorgung 1 

ITIC-Kurve für Netzteile (Rev. 2000) 

ITIC erlaubt eine dauerhafte 

Abweichung (nach 10s) 

von max. ±10% 

Spannungsausfälle ab 20ms 

zählen als Blackout 

30% Unterspannung 

für die Abschaltung 

fehlerhafter Geräte 

(Kurzschlußfestigkeit) 

5


Eco-Modi 

Unsere Versorgungsspannung liegt im Regelfall innerhalb der von der 

ITIC vorgegebenen Grenzwerte 

Aber nur Doppelwandler-USV schützen zuverlässig gegen Schalt- und 

Hochspannungsspitzen, Frequenzabweichungen und Oberwellen. 

Wir erkaufen uns die hohe Qualität der einem schlechten Wirkungsgrad 

Entwicklung diverser Eco-Modi oder HE-Modi 

Energy Saver Systems (ESS) – Weiterentwicklung des HE-Modus 

Das patentierte Verfahren ESS erkennt 

ein Problem mit der Eingangsspannung 

durch spezielle DSP und schaltet somit 

innerhalb von 2ms automatisch auf 

Doppelwandlermodus zurück η ≈ 99% 

Bei einer USV Eaton 9390, 160kVA, mit einer Last von 100kW wird im 

ESS-Mode betrieben 

monatliche Einsparung von ca. 1.030EUR (0,18€/kWh) unter 

Berücksichtigung der reduzierten Kühllast (EER=3,3) 

6


ESS-Mode in den Eaton 939x 

Bypass-Eingang 

F2 

Gleichrichtereingang 

Gleichrichter 

Elektronischer Bypass 

~ = 

= ~ 

F1 

+ - 

Batterieketten 

Wechselrichter 

Elektr. 

Schalter 

Ausgang 

Batterieanschlußeinheit (BAE) 

Wenn die Batterien geladen 

sind und wenn sich 

Bypass-Spannung und 

Bypass-Frequenz in den 

vorgegebenen Toleranzen 

befinden, dann wird auf die 

Bypass-Spannung 

umgeschaltet 

Gleich- und Wechselrichter 

ruhen 

Innerhalb von 2ms wird der 

Wechselrichtermodus 

wieder aktiviert 

Problem: 

Netz wird mit cos φ und 

THD der Last belastet! 

Die Toleranzen betragen je nach Modell ±2Hz und ±5%-±8% der Nominalspannung! 

7

USV-Grundlagen (1) 

Wirkleistung vs. Scheinleistung 

Grundlegend für die Bemessung einer USV ist die Wirkleistung in kW: 

P = U * I bei einer ohmschen Last (lineare Last) 

Durch induktive oder kapazitive Lasten ergibt sich ein nachlaufender oder 

vorauseilender Strom gegenüber der Spannung: 

 

 

Phasenverschiebungswinkel φ >0 induktive Last 

Phasenverschiebungswinkel φ


Kurzschlußfestigkeit und Selektivität 

Eaton 9355 

40kVA 

Parallelmodul 

USV-Verteiler 

Verbraucher 

~ 

= 

~ 

= 

= 

~ 

290A (1.100A) 

~ 

6m, 16mm² 

= 

6m, 16mm² 

Kurzschlußfestigkeit 

145A für max. 300ms 

0,006 Ω 

0,006 Ω 

NH00 

80A 

20m, 25mm² 

0,013 Ω 

Spannungsabfall 

auf 226V (-1,7%) 

LS 

C16A 

25m, 2,5mm² 

0,168 Ω 

Spannungsabfall 

auf 209V (-9%) 

bei Kurzschluß 

max. Strom: 624A 

Das HotSync-Cluster kann aber nur max. 290A liefern Spannungseinbruch auf 123V 

Umschaltung auf Bypass 

9


Advanced Battery Management (ABM) 

keine vorzeitige Alterung der Batterien 30-50% längere Lebensdauer 

Erkennung von zwei defekten Zellen möglich 

Test der Batterieleistung in Abständen von ca. 4 Wochen 

temperaturabhängige Ladestromsteuerung 

10

Funktionsweise HotSync-Cluster 1 

Theoretische Grundlagen 

mehrere Spannungsquellen können parallel geschaltet werden, wenn 

Frequenz und Phasenlage übereinstimmen 

Eingang 

USV 

USV 

Ausgang 

Eaton setzt die von Powerware patentierte HotSync-Technologie ein: 

digitale Signalprozessoren (DSP) berechnen die Sinuskurve für die 

Ausgangsspannung in kleinsten Schritten (3.000 Schritte pro Sekunde) 

und steuern die IGBT-Leistungsmodule an 

über eine rekursive Gleichung wird dabei von den DSP für ihre Phase die 

Frequenz variiert, was zu einer Leistungserhöhung/-reduzierung führt 

wenn dies jede USV für sich macht, ergibt sich nach 3 Schritten eine 

ideale Lastteilung 

Vorteil: zwischen den USV gibt es keine Kommunikation und damit 

keinen Single Point of Failure (SPOF) 

11


Arbeitsmodi eines Hotsync-Clusters 

Redundanzmodus 1+1-Redundanz 

zwei USV-Anlagen teilen sich die Last Halblastverfahren 

die Leistung des Clusters entspricht der Leistung einer USV 

wenn eine USV ausfällt, dann übernimmt die verbleibende USV die volle 

Last 

Kapazitätsmodus keine Redundanz 

zwei USV-Anlagen teilen sich die Last Halblastverfahren 

die Leistung des Clusters entspricht der doppelten einer USV 

wenn mehr als die einfache Leistung entnommen wird und eine USV fällt 

aus, dann kommt es zum Totalausfall der USV-Anlage 

gemischter Modus n+1-Redundanz 

mehrere USV-Anlagen teilen sich die Last Lastteilungsverfahren 

bei vier USV-Anlagen kann die Leistung der Anlage der dreifachen Leistung 

einer USV entsprechen 

fällt eine USV aus, übernehmen die verbleiben drei USV-Anlagen die volle 

Last 

12


Anzahl der USV in einem Hotsync-Clusters 

Vom Grundsatz her können beliebig viele USV parallel geschaltet 

werden 

Getestet sind: 

Eaton 9355 max. 4 USV 

Eaton 9390 max. 8 USV 

Eaton BladeUPS max. 6 USV 

Problem ist die Herstellung einer korrekten Lastteilung 

Die Länge l1 von der USV zur Parallelschiene ist kritisch 

gleicher Widerstand ist wichtig 

für die "ideale" Lastteilung 

gleiche Kabellänge 

Da herstellungsbedingte 

Toleranzen immer vorhanden 

sind, gibt es eine Kalibrierung 

Gleichrichtereingänge 

USV 

USV 

Ausgang 

l1 

Parallelschiene 

13


Realisierung des Bypassbetriebs 

USV haben normalerweise einen integrierten elektronischen Bypass auf 

Basis von Thyristoren 

Damit auch im Bypassbetrieb eine Lastteilung möglich ist, muss auch 

der Widerstand und damit die Länge der Bypass-Kabel gleich sein 

Die Thyristoren sind aber robuster als die IGBT im Wechselrichter 

ausgelegt (siehe Überlasten) 

damit ist die Länge l2 weniger kritisch, aber Thyristoren lassen keine 

Kalibrierung zu, da keine "aktiven" Elemente 

Zur Koordinierung des 

Bypassbetriebs muss 

eine Abstimmung 

stattfinden 

Einsatz des 

CAN-Busses 


im Eingangsverteiler 

Bypass 

Bypass 

l2 

USV 

USV 

CAN-Bus 

l1 

Ausgang 


14


Verfügbarkeit eines HotSync-Clusters 

Bei regelmäßiger Wartung hat eine USV eine Verfügbarkeit 

von mind. n > 99,9% 

max. Ausfall pro Jahr von 8,76h 

Bei Parallelschaltung, wenn es keine anderen Komponenten gibt, 

die ausfallen können, ist die Verfügbarkeit eines Cluster 

aus zwei USV: 

n cluster = 1 – ( (1-n) * (1-n) ) 

= 1 – ( (1-0,999) * (1-0,999) ) 

= 99,9999% 

15

Zur Auswahl der USV-Anlage 1 

Blade 

UPS 

12kVA 

Eco 

Eaton 

9355 

8kVA 

10kVA 

12kVA 

15kVA 

20kVA 

30kVA 

40kVA 

(Eco) 

interne und externe 

Batterien möglich 


93PM 

93E 

ESS 

30kVA 

40kVA 

50kVA 


9390 

ESS 

40kVA 

60kVA 

80kVA 

100kVA 

120kVA 

160kVA 

Eaton 9395 

1 UPM 2 UPM 3 UPM 4 UPM 

225kVA 

275kVA 

ESS+VMMS 

450kVA 

550kVA 

nur externe Batterien möglich 

675kVA 

825kVA 

900kVA 

1100kVA 

16


Faktoren für die Auswahl 

Welche Leistung (kW oder kVA) wird benötigt 

Entwicklung des Leistungen in den nächsten Jahren 

Überbrückungszeit 

 

 

in Abhängigkeit von Leistung und Überbrückungszeit ist ein separater Batterieraum 

mit Zwangsbelüftung erforderlich 

5- oder 10-Jahresbatterien (Design Life nach EuroBAT) 

Anforderungen an die Verfügbarkeit 

Kurzschlussfestigkeit und Überlastverhalten 

Selektivität der Sicherungen im nachgeordneten Netz 

 

Abschaltung defekter Verbraucherstromkreise unter erschwerten Bedingungen 

Netzform des Netzes für die Verbraucher 

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Investitionsschutz durch Upgrade innerhalb eines Basismodells, 

z. B. von 8kVA 12kVA oder von 20kVA 30kVA 

Investitionsschutz durch Parallelschaltung mehrerer USV-Anlagen 

auf Basis des HotSync-Verfahrens (Clusterbildung): 

Kapazitätsmodus zur Leistungserweiterung 

Redundanzmodus zur Implementierung von Ausfallsicherheit 

gemischter Modus, z.B. 2+1-Modus 

Kapazitätserweiterung und Ausfallredundanz 

Realisierbare Clustergrößen 

Eaton BladeUPS: max. 6 USV-Anlagen 

Eaton 9355: max. 4 USV-Anlagen 

Eaton 9390: max. 8 USV-Anlagen 

Eaton 9395: max. 6 USV-Anlagen bzw. 4 USV-Anlagen (< 4.400kVA) 

bei der Planung der Elt-Installation sind die 

gewünschten Upgrades zu berücksichtigen 

18

Aufbau einer 3-phasigen Anlage 

Externer Service-Bypass vs. MBS 

ein manueller Bypass-Schalter (MBS) unterstützt nur bei der Wartung 

durch ext. Service-Bypass kann USV spannungsfrei geschaltet werden 

auf durchgehenden Neutralleiter (N) und Schutzleiter (PE) achten! 

19

Aufbau einer 1-phasigen Anlage 

Welche Vor- und Nachteile hat eine einphasige USV 

wesentlich höhere Stromstärken auf dem USV-Ausgang 

ungleiche Belastung der Phasen im Objekt im Bypass-Betrieb 

man muss nicht auf eine gleiche Phasenbelastung am Ausgang achten 

ist sinnvoll, wenn ein großer Verbraucher zu speisen ist 

hat einen wesentlich größeren Kurzschlußstrom!!! 

ein-/einphasig 

bis 10kVA 

verfügbar 

drei-/einphasig 

bis 30kVA 

verfügbar 

20

Planung einer Eaton 9355, 15kVA (1) 

Aufbau der Anlage - Eigenschaften 

Maximalausbau 

74min @ 15kVA, cos φ =0,9: 

Steuergerät, 

Leistungselektronik 

ca. 50kg 

Batteriemodul, 

1 Kette zu 32 Batterien 

= 384V nominal 

ca. 115kg 

Auswahl des Batterietyps nach EuroBAT 

 

 

LM 

BAT 

1 

BAT 

2 

5-Jahresbatterien: normative Lebensdauer bei 20°C 5 Jahre 

etwas größere Kapazität bei gleichen Abmessungen (12V/9Ah) 

BAT 

3 

BAT 

4 

BAT 

5 

10-Jahresbatterien: normative Lebensdauer bei 20°C 10-12 Jahre 

etwas kleinere Kapazität bei gleichen Abmessungen (12V/7Ah) 

Standard sind fest verschlossene, wartungsfreie Batterien (OGiV) 

Beim Modell Eaton 9355 sind auch externe Batterien möglich 

BAT 

6 

BAT 

7 

BAT 

8 

BAT 

9 

BAT 

10 

BAT 

11 

1.240mm (1.315kg) 

1.214mm 

21


Schritt 1: Wahl der Gleichrichter-Sicherungen 

Eaton 9355: Scheinleistung S=15kVA 

Leistungsfaktor 0,9 Wirkleistung P=0,9*S= 13,5kW 

max. Ausgangsstrom: I max-out = S/230V = 65A je Phase: 22A 

max. Eingangsstrom: I max-in = P/230V = 59A je Phase: 20A 

zuzüglich Verlustleistung und Eigenbedarf von ca. 2A und ev. Ladestrom 

Die USV kann im Normalmodus im Spannungsbereich von 196-253V 

arbeiten höhere Leistungsaufnahme bei 196V! 

22


Schritt 1: Wahl der Gleichrichter-Sicherungen (Forts.) 

Handling von Unterspannungen 

Max. Strom: I max-in = P/230V = 58,8A je Phase: 19,6A 

Max. Strom: I max-in = P/196V = 68,9A je Phase: 23A 

zuzüglich Verlustleistung und Eigenbedarf von ca. 2A 

zuzüglich Ladestrom (2-4A) 

ausführliche technische Spezifikationen geben 

als max. Eingangsstrom 29A an 

Absicherung des Gleichrichtereingangs: 35A je Phase 

23


Schritt 2: Handling von Überlasten 

Eine USV sollte immer so geplant werden, dass die Auslastung 85-90% 

nicht überschreitet 

Eine ungleiche Phasenbelastung ist für IGBT und DSP kein Problem, 

aber jede Phase sollte nicht mit mehr als 85-90% belastet sein sollte 

Beispiel: 

Eaton 9355: 15kVA, 13,5kW, Last hat cos φ = 0,9 

Phase 1: 14,5A 3,3kW 74,1% 

Phase 2: 18,2A 4,2kW 93,0% 

Phase 3: 16,5A 3,8kW 84,3% 

Anzeige: 

93,0% Auslastung 

Summe: 29,9kW 83,7% tatsächliche Auslastung 

Für hochverfügbare USV-Anlagen ist das Handling von Überlasten zu 

klären 

eine Überlast soll nicht zum Ausfall der USV führen 

24


Schritt 2: Handling von Überlasten (Forts.) 

Normalbetrieb 

Bypass-Betrieb 

Überlastbarkeit bedeutet Überlast im Normalbetrieb für jede einzelne 

Phase am Wechselrichter 

Am Gleichrichter mittelt sich die Überlast auf alle drei Phasen 

Überlastbarkeit (am Netz) bedeutet Überlast im Bypass-Betrieb für jede 

einzelne Phase 

25


Schritt 3: Auswahl der Sicherungen für Ausgang/Bypass 

Sind kurzzeitige Überlastungen möglich (Zuschaltung von größeren 

Verbrauchern, Klimaanlagen, Motoren etc.)? 

Sollen Überlasten akzeptiert werden, die manuell kurzfristig beseitigbar 

sind? 

10% Überlasten sind im Normalbetrieb bis zu 10min und im 

Bypassbetrieb bis zu 60min zulässig 


Bypassbetrieb bis zu 10min zulässig könnte durch eine falsche 

Zuschaltung neuer Verbraucher entstehen, wäre binnen 10min wieder 

zu beseitigen! 

Folgende Sicherungen müssen gewählt werden: 

Bypass-Eingang: 21,8A *125% = 27A 35A 

USV-Ausgang: 21,8A *125% = 27A 35A 

26


Schritt 5: Auswahl der Überbrückungszeiten (Forts.) 

Clusterbildung führt ebenfalls zu verlängerten Überbrückungszeiten, 

z. B. hat eine 9355, 15kVA bei Volllast mit cos φ=0,9 bei zwei 

Batterieketten eine Überbrückungszeit von 7min, 

bei 1+1 Redundanz im Halblastverfahren von 19min. 

Bei größeren Überbrückungszeiten sollte man unbedingt externe 

Batterieschränke wählen, die eine kostengünstigere Implementierung 

durch den Einsatz größerer Batterien gestatten 

Beim Modell 9355, 8-15kVA können mit 11 integrierten Batteriemoduln in 

kompakter Bauweise bei 15kVA/cos φ=0,9 eine Überbrückungszeit von 

74min. 

Im Redundanzcluster bei Lastteilung ergeben sich sogar 180min 

Überbrückungszeit 

Bei externen Batterieschränken ist eine sorgfältige Planung der 

Fußbodenbelastung erforderlich! 

27


Aufbau der Anlage - Eigenschaften 

Steuergerät, 

Leistungselektronik 

ca. 200kg 

Maximalausbau 

mit 4 Batterieketten 

6min @ 40kVA, cos φ =0,9: 

1.684 mm 

494 mm 

Batterien, max. 4 Ketten 

zu 36 Batterien 

= 432V nominal 

ca. 100kg je Kette 

Auswahl des Batterietyps nach EuroBAT 

 

 

5-Jahresbatterien: normative Lebensdauer bei 20°C 5 Jahre 

etwas größere Kapazität bei gleichen Abmessungen (12V/9Ah) 

10-Jahresbatterien: normative Lebensdauer bei 20°C 10-12 Jahre 

etwas kleinere Kapazität bei gleichen Abmessungen (12V/7Ah) 

Standard sind fest verschlossene, wartungsfreie Batterien (OGiV) 

Beim Modell Eaton 9355 sind auch externe Batterien möglich 

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Schritt 1: Wahl der Gleichrichter-Sicherungen 

Eaton 9355: S=40kVA 

Leistungsfaktor 0,9 Wirkleistung P=0,9*S= 36kW 

max. Ausgangsstrom: I max-out = S/230V = 174A je Phase: 58A 

max. Eingangsstrom: I max-in = P/230V = 174A je Phase: 52A 


zuzüglich Ladestrom 



29


Schritt 1: Wahl der Gleichrichter-Sicherungen (Forts.) 

Handling von Unterspannungen 

Max. Strom: I max = P/230V = 156,5A je Phase: 52,2A 

Max. Strom: I max = P/192V = 187,5A je Phase: 62,5A 


zuzüglich Ladestrom (4-6A) 

Absicherung des Gleichrichtereingangs: 80A je Phase 

(max. Gleichrichtereingangsstrom: 72A) 

30



Eine USV sollte immer so geplant werden, dass die Auslastung 85-90% 

nicht überschreitet 

Eine ungleiche Phasenbelastung ist für IGBT und DSP kein Problem, 

aber jede Phase sollte nicht mit mehr als 85-90% belastet sein sollte 

Beispiel: 

Eaton 9355: 40kVA, 36kW, Last hat cos φ = 0,9 

Phase 1: 43A 8,9kW 74,2% 

Phase 2: 46A 9,5kW 79,2% 

Phase 3: 50A 11,5kW 95,8% 

Anzeige: 

95,8% Auslastung 

Summe: 29,9kW 83% tatsächliche Auslastung 

Für hochverfügbare USV-Anlagen ist das Handling von Überlasten zu 

klären 

eine Überlast soll nicht zum Ausfall der USV führen 

31


Schritt 2: Handling von Überlasten (Forts.) 

Normalbetrieb 


Überlastbarkeit bedeutet Überlast im Normalbetrieb für jede einzelne 

Phase am Wechselrichter 

Am Gleichrichter mittelt sich die Überlast auf alle drei Phasen 

Überlastbarkeit (am Netz) bedeutet Überlast im Bypass-Betrieb für jede 

einzelne Phase 

32


Schritt 3: Auswahl der Sicherungen für Ausgang/Bypass 

Sind kurzzeitige Überlastungen möglich (Zuschaltung von größeren 

Verbrauchern, Klimaanlagen, Motoren etc.)? 

Sollen Überlasten akzeptiert werden, die manuell kurzfristig beseitigbar 

sind? 


Bypassbetrieb bis zu 60min zulässig 


Bypassbetrieb bis zu 10min zulässig könnte durch eine falsche 

Zuschaltung neuer Verbraucher entstehen, wäre binnen 10min wieder 

zu beseitigen! 

Folgende Sicherungen müssen gewählt werden: 

Bypass-Eingang: 58,5A *125% = 72,5A 80A 

USV-Ausgang: 58,5A *125% = 72,5A 80A 

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Planung einer Eaton 9390 (1) 

Schritt 1: Wahl der Sicherungen 

Eaton 9390: 80kVA, Leistungsfaktor 0,9 P=0,9*S= 72kW 

Max. Strom: I max-out = S/U = 348A je Phase: 116A 

minimale Absicherung: 125A je Phase 



Eingangsstrom bei einer Wirkleistung P = 72kW 

Max. Strom: I max-in = P/230V = 313A je Phase: 104,5A 

Max. Strom: I max-in = P/184V = 382A je Phase: 130,5A 

zuzüglich Ladestrom und Eigenbedarf von max. 13A 

minimale Absicherung: 160A je Phase 

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Normalbetrieb 


Absicherung bei 10% Überlast: 

Max. Ausgangstrom: I max-out = S/3/230V*110% = 127,5A 

Max. Eingangsstrom: I max-in = P/3/184V*110% = 143,5A+13A=156,5A 

160A für Input, Bypass und Output (sogar 125% Überlast möglich) 

35


Schritt 3: Planung der Aufstellung 

Abmessungen: 

Gewicht: 

519x808x1.879 

313kg 

Batterieschrank: 800x800X1.900 

5 Ebenen, 8Akkus je Ebene, 12V/35-93Ah 

40x12V/93Ah 1.730kg inkl. Schrank und BAE 

36

Planung einer Eaton 9395 (1) 

Übersicht über die Modelle 

modulare Struktur, bestehend aus ISBM (Integr. Service-Bypass-Modul) 

und 1-4 Leistungsmoduln (UPM – Uninterruptible Power Module) 

ausfallredundante USV-Steuerung 

1 UPM 

225/275kVA 

(830kg) 

3 UPM 

675/825kVA 

(2.520kg) 

4 UPM = 900/1100kVA (3.120kg) 

2 UPM 

450/550kVA 

(1.430kg) 

37


Eaton 9395-1.100kVA (825kVA mit Field-Upgrade auf 1.100kVA) 

FI-UPM 4 ISBM 

UPM 1 UPM 2 UPM 3 

736 1.704 1.872 

4.312 

606kg 730kg 1.690kg 

38


Aufbau einer Eaton 9395 

X-Slot-Steckplätze 

Anschlußfeld 

(Batterien, 

Eingänge, 

Ausgang,) 

Optionaler 

Eingangstrennschalter 

Optionaler MBS 

Statischer Bypass 

Verkabelung 

ISBM UPM1 UPM2 

Ausgangstrennschalter 

Gleichrichtermodul 

Wechselrichtermodul 

redundante 

Netzteile 

Logikboard 

UPM-Serviceschalter 

39


Energy Advantage Architecture (EAA) bei der Eaton 9395 

Variable Module Management System (VMMS) 

Durch Abschalten von USV-Modulen wird der 

Wirkungsgrad η der restlichen Module verbessert, 

z. B. von 91% auf 95%. Erst wenn die Leistungsabnahme 

steigt oder ein Modul ausfällt, werden 

weitere Leistungsmodule wieder zugeschaltet. 

Unterstützung von ESS 

Versorgung der Ausgangsseite über den Bypass, wenn die Bypass- 

Spannung in den vorgegebenen Grenzwerten sich befindet 

Wirkungsgrad von mehr als 99% 

40


Weitere Eigenschaften: 

sehr hohe Kurzschlussfestigkeit 

je UPM ca. 800A für mindestens 300ms 

für eine Eaton 9395, 1.100kVA, ergibt sich damit ein Kurzschlussstrom 

von ca. 3.200A 

Sollte die Kurzschlussfestigkeit nicht ausreichend sein, dann schalten 

die UPM kurzzeitig auf den Bypass um. Im Bypass beträgt die 

Kurzschlussfestigkeit das 10fache des nominalen Stromes, also ca. 

4.000A je UPM. 

gemeinsame oder getrennte Batterien für die UPM einer USV 

41


Schritt 1: Wahl der Sicherungen 

Eingangsstrom bei einer Wirkleistung P = 247,5kW 

Max. Strom: I max-out = P/230V = 1.076A je Phase: 359A 

zuzüglich Verlustleistung und Eigenbedarf von max. 23A 

zuzüglich Ladestrom 

Absicherung: 500A je Phase 

42


Schritt 1: Wahl der Sicherungen (Forts.) 



Eingangsstrom bei einer Wirkleistung P = 247,5kW 

Max. Strom: I max-in = P/230V = 1.076A je Phase: 359A 

Max. Strom: I max-in = P/196V = 1.263A je Phase: 421A 

zuzüglich Verlustleistung und Eigenbedarf von max. 23A 

max. Eingangsstrom ist auf 456A begrenzt! 

Absicherung im Gleichrichtereingang mit 500A je Phase ist 

ausreichend 

43



Normalbetrieb 


Nominaler Ausgangsstrom: 

Nom. Ausgangstrom: I nom-out = S/3/230V = 399A 

Absicherung bei 10% Überlast: 

Max. Ausgangstrom: I max-out = S/3/230V*110% = 438A 

500A für Bypass und Output 

dauerhaft 125% Überlast möglich 

44

Zur Projektierung der 

Batterieanlage (1) 

Zusammenhang zwischen geforderten Leistungen, 

Stromstärken und Leitungsquerschnitten 

L eis tung , g efordert 40 kVA 60 kVA 80 kVA 100 kVA 120 kVA 160 kVA 200 kVA 222 kVA 250 kVA 275 kVA 

36 kW 54 kW 72 kW 90 kW 108 kW 144 kW 180 kW 200 kW 225 kW 248 kW 

Wirkung s g rad 94% 

L eis tung B atterie 38 kW 57 kW 77 kW 96 kW 115 kW 153 kW 191 kW 213 kW 239 kW 263 kW 

E ntlades trom 

* nominal 480 V 80 A 120 A 160 A 199 A 239 A 319 A 399 A 443 A 499 A 549 A 

* C 1 (1 S tunde) 408 V 94 A 141 A 188 A 235 A 282 A 375 A 469 A 521 A 587 A 645 A 

* C 1/2 (30 Minuten) 396 V 97 A 145 A 193 A 242 A 290 A 387 A 484 A 537 A 604 A 665 A 

* C 1/6 (10 Minuten) 384 V 100 A 150 A 199 A 249 A 299 A 399 A 499 A 554 A 623 A 686 A 

*



Cutoff-Spannungen 

Zum Schutz vor einer Tiefentladung ist das Entladen beim Erreichen der 

sogenannten Cutoff-Spannung zu beenden 

Je schneller die Entladung erfolgt, umso geringer kann die Cutoff- 

Spannung gewählt werden 

R ic htwerte für die C utoff-S pannung en 

240 Z ellen 

E ntladezeit 

C utoff-S pannung 

pro Z elle 

C utoff-S pannung 

pro K ette 

>= 10h 1,80 V/Z elle 432 Volt 

>= 5h 1,77 V/Z elle 425 Volt 

>= 3h 1,75 V/Z elle 420 Volt 

>= 1h 1,70 V/Z elle 408 Volt 

>= 30min 1,65 V/Z elle 396 Volt 

>= 10min 1,60 V/Z elle 384 Volt 



Kapazität von Batterien 

180 

Die neue Hoppecke-Serie power.com XC ist etwas leistungsfähiger, zeigt 

aber auch einen größeren Leistungsabfall bei größeren Entladeströmen 

Bei C1/6 beträgt die nutzbare Kapazität ca. 51% 

Beispiel: Hoppecke power.com XC 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

51% 68% 76% 88% 93% 

C1/6 C1/2 C1 C3 C5 C10 

Potenziell (XC 125100) 









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Entladestrom von Batterien 

Abzugebende Leistung: 247,5kW 

Wirkungsgrad Wechselrichter: n=94% 

Batterieleistung: 

263kW 

Cut-Off-Spannung: 

1,6V 384V 

Entladestrom, anfänglich: 548A 

Entladestrom bei Cut-Off: 685A 

2 x120mm² 

Gleichstromschiene 

Leistungschalter 700A 

Auslösung: 

- manuell 

- bei Überstrom 

- bei Gebäudealarm 

- bei Unterspannung 

Problem: Interne Verbinder, Kontaktierung 

40 Blöcke 

zu je 6 Zellen 

240 Zellen 

480V= 

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Batterieketten und Batterietrennschalter 

GR 

Gleichstromschiene 

WR 

max. 4 Leistungsschalter 

Mehrere Leistungsschalter 

sind vorteilhaft für die Wartung 

Jeder Leistungsschalter muss 

volle Last tragen können 

Defekte Batterieketten können 

einzeln abgeschaltet werden 

Pro Leistungsschalter bis zu 3 Batterieketten, 

die sich die Last teilen geringere Ströme 

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Modulare USV 9395 mit mehreren UPM – verteilte Batterie 

GR 

Gleichstromschienen 

WR 

UPM 1 

GR 


WR 

UPM 2 

700A 

Vorteile: 

Laderichter (DC-DC-Wandler) 

arbeiten autonom 

ABM-Zyklus wird von jedem UPM 

unabhängig autonom durchgeführt 

Durch ABM können schon zwei 

defekte Batterien erkannt werden 

Defekte Batterieketten werden 

automatisch identifiziert 

Bei Stromausfall werden im VMMS 

alle UPM eingeschaltet 

50



Modulare USV 9395 mit mehr. UPM – gemeinsame Batterie 

GR 

GR 



WR 

WR 

UPM 1 

Parallelschienen 

zwischen den UPM 

UPM 2 

1.400A 

Eigenschaften: 

Laderichter (DC-DC-Wandler) 

arbeiten in Lastteilung (!) 

ABM-Zyklus muss synchronisiert 

durchgeführt werden 

Defekte Batterieketten und defekte 

Batterien werden lassen sich nur 

schwer oder kaum identifizieren 

Batterien müssen größere 

Stromstärken verkraften (!) 

Ein zentraler Batterieschalter möglich 

51

Planung von HotSync-Cluster 1 

Planung des prinzipiellen Aufbaus (1+1 Redundanz, 15kVA) 

52


Aufstellungsplan für Eaton 9355, 8-15kVA 

53


Verkabelungsplan (Beispiel) für Eaton 9355, 8-15kVA 

54


Schaltverteiler für max. 15kVA 

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Schaltverteiler 

Standverteiler 

Kabelzuführung von oben 

USV-Eingangssicherungen 

Wartungsbypass 

Eingangsbypass 

Parallelschienen 

USV-Verteilung: 

C16A-Leitungsschutzschalter 

C25A-Leitungsschutzschalter 

FI/LS C16A 

D02-Sicherungen 

2A-63A 

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Realisierung von USV-Projekten 

Allgemeiner Ablauf 

IBH projektiert die Anlage und ist im Allgemeinen der 

Generalauftragnehmer. 

IBH bestellt die USV und lässt diese beim Kunden anliefern. 

IBH bestellt den Schaltverteiler und lässt diesen beim Kunden anliefern. 

IBH weist den Elektriker ein und nimmt dessen Leistung ab. 

IBH bestellt den Eaton-Techniker. Ein IBH-Techniker begleitet die 

Inbetriebnahme als Projektverantwortlicher. 

IBH führt Ausfallredundanztests durch. Eaton-Techniker und Kunde 

werden einbezogen. 

IBH installiert die Software testet mit dem Kunden das Shutdown. 

IBH übergibt eine geprüfte USV-Anlage. Die Testschritte sind für den 

Kunden nachvollziehbar (Prüfprotokoll). 

Der Kunde nimmt die USV-Anlage ab (Übernahme-/Übergabeprotokoll). 

IBH übergibt die Dokumentation der Anlage inkl. Bedienungsanleitung. 

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Welche Vorteile hat ein 

Serviecevertrag? 

Hochverfügbarkeit setzt eine regelmäßige Wartung voraus 

Safe (Basic Care) 

jährliche Inspektion (prophylaktische Wartung) 

Servicefenster und Reaktionszeit 8h 

25% Rabatt auf Ersatzteile/Batterien 

Advance (Plus Care) 

zusätzlich inkl. aller Arbeitsleistungen 

Power (Plus Care1) 

zusätzlich inkl. aller Arbeitsleistungen und Ersatzteile 

Bei Abschluss der Wartung ab Installation der USV erhalten Sie im 

ersten Jahr einen Rabatt von 30%, da es auf den Anlagen ein Jahr 

Gewährleistung gibt (bei Installation durch IBH) 

Für die zeitgleiche Wartung mehrerer USV-Anlagen gibt es 

entsprechende Rabatte 

Bei Bedarf ist eine Gewährleistungserweiterung auf 24 oder 36 Monate 

möglich. 

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Vielen Dank! 

Fragen Sie! 

Wir antworten. 

www.ibh.de

Planung einer Eaton 9395 - bei der IBH IT-Service GmbH

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