Was bedeutet N+1-Redundanz?
Die zuverlässige Versorgung von Steuerungen, Sensoren, Kommunikationskomponenten und anderen kritischen Verbrauchern ist eine wichtige Voraussetzung für die Verfügbarkeit industrieller Anlagen. Fällt ein einzelnes Netzteil aus, kann dies ohne geeignete Absicherung zum Stillstand der angeschlossenen Verbraucher führen.
Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Ausfallsicherheit ist die N+1-Redundanz.
Das Prinzip von N+1
Das „N“ steht für die Anzahl der Netzteile, die benötigt werden, um die angeschlossene Last im normalen Betrieb vollständig zu versorgen. Das „+1“ bezeichnet mindestens ein zusätzliches Netzteil, das als Reserve zur Verfügung steht.
Wird zur Versorgung einer Anlage beispielsweise ein Netzteil benötigt, besteht eine N+1-Lösung aus zwei ausreichend dimensionierten Netzteilen. Fällt eines der beiden Geräte aus, kann das verbleibende Netzteil die Last weiterhin übernehmen.
Werden für die reguläre Versorgung zwei Netzteile benötigt, umfasst eine N+1-Konfiguration insgesamt drei Netzteile. Auch nach dem Ausfall eines Gerätes müssen die verbleibenden Netzteile noch genügend Leistung bereitstellen können.
Redundanz ist mehr als Parallelbetrieb
Mehrere parallel geschaltete Netzteile bilden nicht automatisch eine redundante Stromversorgung.
Beim einfachen Parallelbetrieb werden Netzteile häufig eingesetzt, um die verfügbare Ausgangsleistung zu erhöhen. Sind alle Netzteile bereits erforderlich, um die angeschlossene Last zu versorgen, fehlt beim Ausfall eines Gerätes die notwendige Leistungsreserve.
Für eine echte N+1-Redundanz müssen die verbleibenden Netzteile auch nach dem Ausfall eines Versorgungszweiges die vollständige Last übernehmen können.
Aufgabe des Redundanzmoduls
Ein Redundanzmodul entkoppelt die einzelnen Stromversorgungen voneinander. Dadurch wird verhindert, dass ein Fehler oder eine Rückspeisung in einem Versorgungszweig die zweite Stromversorgung beeinflusst.
Die Ausgänge der Netzteile werden über das Redundanzmodul zu einer gemeinsamen Versorgung für die angeschlossenen Verbraucher zusammengeführt. Fällt ein Netzteil aus, bleibt die Last über den funktionsfähigen Versorgungszweig gespeist.
Abhängig von der Anwendung können zusätzliche Meldekontakte oder Überwachungsfunktionen sinnvoll sein. Sie ermöglichen es, den Ausfall eines Versorgungszweiges frühzeitig zu erkennen, obwohl die Anlage zunächst weiterarbeitet.
Technische Voraussetzungen
Für eine zuverlässige N+1-Stromversorgung sind insbesondere folgende Punkte zu berücksichtigen:
- geeignete Netzteile für den Parallel- oder Redundanzbetrieb
- ausreichende Leistungsreserve nach dem Ausfall eines Netzteils
- Entkopplung der Versorgungszweige durch ein passendes Redundanzmodul
- korrekte Dimensionierung von Leitungen und Absicherung
- Beachtung der zulässigen Eingangs- und Ausgangsströme
- Überwachung der einzelnen Versorgungszweige
- möglichst getrennte Einspeisung, wenn auch Fehler auf der Eingangsseite berücksichtigt werden sollen
Die konkrete Auslegung hängt von der angeschlossenen Last, der benötigten Ausgangsleistung und dem gewünschten Redundanzgrad ab.
Redundanz und Pufferung erfüllen unterschiedliche Aufgaben
Eine redundante Stromversorgung schützt hauptsächlich gegen den Ausfall eines Netzteils oder eines einzelnen Versorgungszweiges. Sie überbrückt jedoch nicht automatisch einen vollständigen Ausfall der gemeinsamen Eingangsspannung.
Soll die Versorgung auch bei einem Netzausfall oder einer Unterbrechung der Eingangsspannung erhalten bleiben, ist zusätzlich eine DC-USV oder eine andere geeignete Pufferlösung erforderlich.
Redundanz und Pufferung können daher miteinander kombiniert werden:
- Redundanz schützt gegen den Ausfall einzelner Komponenten.
- Eine DC-USV überbrückt eine Unterbrechung der Energieversorgung.
- Gemeinsam erhöhen beide Maßnahmen die Anlagenverfügbarkeit.
Passende FEAS-Lösungen
Weitere Informationen und passende Geräte finden Sie in der Kategorie Redundanzmodule von FEAS.
