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Funktionen einer USV

So funktioniert eine USV

Sensible elektronische Geräte wie beispielsweise Server innerhalb von Netzwerken müssen vor Störungen oder einem Ausfall der Stromversorgung geschützt werden. In gewissen Fällen können geringe Unterbrüche der Stromversorgung enormen Schäden an den Geräte verursachen und Datenverluste herbeiführen. Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanalgen (USV) werden eingesetzt um die Stromversorgung der kritischen Geräte kontinuierlich sicherzustellen. Grundsätzlich wird zwischen drei USV Anlage-Typen unterschieden.

Die drei Arten von USV Anlagen

Offline Standby USV-Anlage

Eine Offline/Standby-USV bietet einen grundlegenden Überspannungsschutz und die kontinuierliche Versorgung über eine Pufferbatterie. Die nachstehende Abbildung zeigt ein Offline-USVModell während Normalbetrieb, Netzausfall und USV-Ausfall. Das Offline-USV-Design schützt Geräte indem die kritischen Lasten über die Bypass- Leitung (z. B. Versorgungsnetze) mit Spannung versorgt werden. Wenn die Bypass-Versorgung ausfallen sollte oder die Spannung die definierten Grenzwerte über- oder unterschreiten sollte, wird die Leistung an den Wechselrichter übertragen. Während des Normalbetriebs ist die Last ggf. mehreren Netzstörungen innerhalb akzeptabler Limits ausgesetzt, aber die Offline-USV umfasst auch eine Unterdrückung von Spannungsspitzen und Funkfrequenzfilterung (RF) im eigenen Bypass-Kreis.

Line-interactive USV-Anlage

Die Line-interaktive USV ist der Offline-/ Standby-USV dahingehend vergleichbar, dass sie die kritische Last typischerweise durch die Bypass-Leitung speist und sie dann bei einem Ausfall der Bypass-Versorgung an den Wechselrichter überträgt. Das Line-interaktive System nutzt die Batterie, das Ladegerät und den Wechselrichter genauso wie die Offline-/ Standby-Einheit, allerdings mit zusätzlichen Schaltkreisreglern in der Leitung. Dieser Regler überträgt die Last weniger häufig an die batteriegespeiste Wechselrichterversorgung, was zu den effizienten Betriebskosten und reduziertem Batterieverschleiß und -abnutzung der Line-interaktive USV im Vergleich zu dem Offline-/Standby-USV-System beiträgt. Die nachstehende Abbildung zeigt ein Lineinteraktives USV-System während Normalbetrieb, Netzausfall und USV-Ausfall. Während des Normalbetriebs speist das Netz die elektrische Last durch die Bypass-Leitung und lädt die Batterie bei Bedarf auf. Während eines Netzausfalls versorgt die Batterie den Wechselrichter, der wiederum die elektrische Last versorgt.

Online USV

Die Online-USV, bietet den maximalen Schutz. Sie gleicht Schwankungen der Netzspannung als auch der Netzfrequenz aus. Der Verbraucher wird im Normalbetrieb ständig über den USV-Wechselrichter (via Doppelwandlung AC-DC und DC-AC) versorgt. Da bei dieser Art von USV bei einem Netzausfall nicht in eine andere Betriebsart umgeschaltet werden muss, treten im Vergleich zu den anderen USV-Typen keine Schaltzeiten auf. Diese USV arbeitet mit einen "Dauerwandler-Prinzip", hierbei ist die Wandlung von Wechsel- in Gleichspannung und von Gleich- in Wechselspannung gemeint. Da hierbei ständig die Spannung gewandelt wird, können elektrische Verluste und Wärme entstehen. Daher liegt der Wirkungsgrad bei 92%. Wegen der Dauerbelastung ist die Lebensdauer der Akkus nicht allzu lange, im Schnitt 3 bis 5 Jahre. Dieser USV-Typ ist daher oft in der Server- und Datenkommunikation zu finden. 

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