Was ist eine USV?
Wenn du hier gelandet bist, ist dir vielleicht noch nicht ganz klar, was eine USV ist und wie sie funktioniert.
Dann erklären wir es dir jetzt einfach!
Beginnen wir zunächst mit der eigentlichen Definition einer unterbrechungsfreien Stromversorgung.
Wie du vielleicht schon weißt, werden diese Systeme in der Regel als UPS bezeichnet. Diese Abkürzung steht für den englischen Begriff Uninterruptible Power Supply, was wörtlich „unterbrechungsfreie Stromquelle“ bedeutet.
Schon am Namen lässt sich also erkennen, dass es sich um Geräte handelt, die bei Stromausfall einspringen und die angeschlossenen elektrischen Geräte mit Hilfsstrom versorgen.
Einfach gesagt ermöglicht dir eine USV, deine Geräte eingeschaltet zu halten, wenn ein Blackout oder eine Spannungsschwankung auftritt, sorgt für eine bestimmte Überbrückungszeit und schützt deine Geräte vor möglichen Schäden durch ein plötzliches Abschalten.
Alles klar?
Gut, dann gehen wir jetzt etwas mehr ins Detail.
Wie funktioniert eine USV?
Wie ist es möglich, dass dein Fernseher nicht ausgeht, obwohl der Rest des Hauses im Dunkeln liegt?
Ist das vielleicht Magie? Natürlich nicht!
Die USV ist eingesprungen, um deinen wertvollen Bildschirm zu schützen, und zu verstehen, wie sie das geschafft hat, ist gar nicht so kompliziert, wie du vielleicht denkst.
Du solltest wissen, dass jede USV im Inneren aus drei Hauptbestandteilen besteht:
Ladegerät
Diese Komponente wandelt die Spannung aus deinem Stromnetz um, von Wechselspannung (AC) in Gleichspannung (DC), um anschließend die internen Batterien zu laden.
Batterien
Eine oder mehrere Batterien, in denen die vom Ladegerät gelieferte Energie gespeichert wird, um bei Netzausfall genutzt zu werden.
Wechselrichter
Im Fall eines Blackouts entnimmt der Wechselrichter den Batterien die Energie, wandelt sie von Gleichspannung (DC) wieder in Wechselspannung (AC) um und versorgt damit die angeschlossenen Geräte.
Es sind also die internen Batterien, die deine Geräte bei Netzausfall weiter versorgen: Die USV erkennt, wenn eine Stromunterbrechung auftritt, und greift sofort ein, indem sie die Stromquelle vom Netz auf die Batterien umschaltet – mit einer nahezu sofortigen Reaktionszeit!
Grundsätzlich ist dies das Funktionsschema jeder USV, auch wenn es je nach Art der USV einige Unterschiede geben kann.
Im nächsten Kapitel zeigen wir dir, welche verschiedenen USV-Technologien es gibt und worin sie sich unterscheiden.
Welche verschiedenen Arten von USV gibt es?
Grundsätzlich gibt es drei Arten von unterbrechungsfreien Stromversorgungen auf dem Markt:
- Offline-USV
- Line-Interactive-USV
- Online-USV
Je nach den konkreten Anforderungen, wie zum Beispiel der Einsatzumgebung, den anzuschließenden Geräten und dem gewünschten Schutzniveau, kann die Wahl der passenden USV auf die eine oder auf die andere Technologie fallen.
Offline-USV
Offline-USV, auch als Standby-USV bekannt, sind die unterbrechungsfreien Stromversorgungen mit dem einfachsten Aufbau.
Im Normalbetrieb (Line Mode) werden die an die USV angeschlossenen Geräte, die sogenannte „Last“, direkt aus dem Stromnetz versorgt, ohne dass eine Umwandlung stattfindet.
Bei Netzausfall oder wenn die Eingangsspannung aufgrund einer Spannungsschwankung außerhalb der zulässigen Toleranzen liegt, wird die Last auf den Wechselrichter übertragen und somit über die Batterien versorgt (Battery Mode).
Die angeschlossenen Geräte funktionieren also weiter, bis die Batterien entladen sind oder bis die Eingangsspannung wieder innerhalb der von der USV zugelassenen Toleranzen liegt.
Die Umschaltzeit beträgt etwa 5–10 Millisekunden.
Vorteile
Offline-USV sind bei vergleichbaren anderen Eigenschaften in der Regel die günstigsten Modelle auf dem Markt.
Zu den Vorteilen dieser Lösung zählen außerdem kompakte Abmessungen, geräuscharmer Betrieb und eine sehr gute Energieeffizienz, da das Ladegerät nicht dauerhaft aktiv ist.
Line-Interactive-USV
Line-Interactive-USV zeichnen sich durch einen Aufbau aus, der dem von Offline-USV sehr ähnlich ist, stellen aber durch die Integration einer zusätzlichen Schaltung namens AVR (Automatic Voltage Regulator) eine Weiterentwicklung dar.
Dieses System regelt und stabilisiert bei leichten Spannungsschwankungen automatisch die Ausgangsspannung und bringt sie wieder in den optimalen Bereich, ohne dass in den Batteriebetrieb gewechselt werden muss.
Im Normalbetrieb (Line Mode) wird die Last über die AVR-Schaltung aus dem Stromnetz versorgt, die die Ausgangsspannung kontinuierlich stabilisiert und auf die voreingestellten Werte zurückführt (ca. 230 Volt).
Bei Netzausfall oder wenn die Versorgungsspannung außerhalb der vom AVR-Kreis zugelassenen Toleranzen liegt, greift der Wechselrichter ein, der mithilfe der in den Batterien gespeicherten Energie die Stromversorgung der angeschlossenen Last sicherstellt (Battery Mode).
Die Umschaltzeit beträgt etwa 5–10 Millisekunden.
Vorteile
Line-Interactive-USV sind vor allem dank ihres hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnisses die am weitesten verbreitete Technologie unter nicht professionellen Anwendern.
Diese Modelle sind wirtschaftlich absolut erschwinglich und bieten dank des integrierten Spannungsreglers gleichzeitig ein gutes Schutzniveau für die angeschlossenen Geräte.
Hinzu kommen mehrere typische Vorteile der Offline-USV, wie etwa einfache Bedienung, kompakte Abmessungen und hohe Energieeffizienz im Netzbetrieb.
Online-USV
Online-USV zeichnen sich durch eine fortschrittlichere Technologie als Offline- und Line-Interactive-Modelle aus und bieten absoluten Schutz für angeschlossene Geräte.
Diese Art von USV wird auch als Doppelwandler-USV bezeichnet, da sie ständig einen doppelten Spannungsumwandlungsprozess (Wechselstrom/Gleichstrom/Wechselstrom) durchführt – auch bei vorhandener Netzspannung.
Im Normalbetrieb (Line Mode) wird die Eingangsspannung zunächst vom Gleichrichter von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt und anschließend vom Wechselrichter wieder von Gleichstrom in Wechselstrom zurückverwandelt, um so die Last zu versorgen.
Bei Netzausfall oder erheblichen Spannungsschwankungen wird der Gleichrichter aus dem Stromkreis ausgeschlossen und die Batterien versorgen die Last selbstständig weiter (Battery Mode).
Die Umschaltzeit ist in diesem Fall daher praktisch gleich null.
Vorteile
Online-USV sind aus wirtschaftlicher Sicht eine größere Investition, stellen heute aber die beste verfügbare Technologie auf dem Markt dar und richten sich vor allem an professionelle Anwender.
Dank des Doppelwandlungsprozesses liefern Online-USV einen vollständig regenerierten Strom: Die Ausgangsversorgung ist perfekt und unabhängig von der Eingangsspannung – sowohl in Bezug auf Spannung als auch auf Frequenz – und damit qualitativ besser als die Versorgung aus dem normalen Stromnetz.
Die fehlende Umschaltzeit und die Fähigkeit, jederzeit eine reine Sinuswelle am Ausgang zu erzeugen, sind weitere Vorteile dieser Technologie und gewährleisten maximalen Schutz für die angeschlossenen elektronischen Geräte.
Und jetzt – welche soll man wählen?
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