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Definition Die drei wichtigsten USV-Technologien im Vergleich

Autor / Redakteur: Sven Spitzley, Online USV-Systeme / Dr. Andreas Bergler

Je nach Art der USV, kann das System bei Unterbrechung der Stromversorgung die Energie für die Verbraucher zur Verfügung stellen oder auch Unter-, Überspannungen, Frequenzänderungen und Oszillation ausgleichen. Hier sind die technischen Grundlagen.

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USVs stellen die Stromversorgung sicher. Je nach Technologie kommen sie in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz.
USVs stellen die Stromversorgung sicher. Je nach Technologie kommen sie in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz.
(Bild: Chris Beutner)

Die USV-Klassifizierung gemäß EN62040-3 differenziert USV-Geräte anhand ihres Betriebsverhaltens. Prinzipiell sind drei USV-Technologien zu unterscheiden.

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Bei VFD-USVs (Voltage and Frequency Dependent) wird der Strom im Normalbetrieb direkt vom Eingang zum Ausgang weitergeleitet. Spannung und Frequenz hängen am Ausgang direkt von dem entsprechenden Wert am Eingang ab. Bei Stromausfall oder Spannungsschwankungen schaltet die USV direkt auf Batterieversorgung um. Sie dienen der Absicherung von PCs, Workstations, Peripherien und kleinen Telefonanlagen.

Vorteile:

  • hoher Wirkungsgrad
  • günstiger Preis
  • kein Lüfter
  • hohe Batterielebensdauer

Nachteile:

  • Ausgangsspannung lastabhängig
  • Ausgangsspannung trapezförmig, nicht geeignet für empfindliche Verbraucher
  • lange Umschaltzeiten bis zu 10 ms

Line-Interaktiv

Bei den line-interaktiven USVs oder „VI-Systemen“ (Voltage Independent) ist die Frequenz am Ausgang ebenfalls abhängig von derjenigen am Eingang. Eine Kontrolleinheit, die AVR (Automatic Voltage Regulation), sorgt dafür, dass die Ausgangsspannung konstant ist, unabhängig von der Eingangsspannung. Bei Spannungsschwankungen oder Stromausfällen regelt die Kontrolleinheit bei zu großer Differenz von Ein- zu Ausgangsspannung mit Hilfe der Batterie die Ausgangsspannung. VI-Systeme dienen unter anderem der Absicherung von Einstiegsservern und der Netzwerkperipherie.

Vorteile:

  • hoher Wirkungsgrad
  • kurze Umschaltzeiten
  • gutes Preis-Leistungsverhältnis
  • gute Filterleistung durch Kontrolleinheit
  • Sinus-Ausgangsspannung

Nachteile:

  • Relative Netzabhängigkeit (Nicht gefiltert werden Spannungsstöße, -verzerrungen, -oberschwingungen und Frequenzschwankungen.)
  • Bei Spannungskorrektur: entweder stufenweise oder durch Gegenregelung (hohe Batteriebelastung)
  • Begrenzte Kapazität

Doppelwandler

VFI-Systeme (Voltage and Frequency Independent) – auch Online, Double Conversion oder Dauerwandler genannt – liefern unabhängig von Frequenz und Spannung am Eingang konstante Werte am Ausgang. Dies wird mit einem Gleichrichter erreicht, der die Spannung am Eingang zu Gleichstrom umwandelt, aus dem die Batterien gespeist werden können. Eine intelligente Ladeeinheit lädt im Bedarfsfall die Batterien nach.

Ein Wechselrichter bezieht die Energie bei Normalbetrieb über den Gleichrichter und bei Stromausfall aus den Akkus und wandelt diese in Wechselspannung am Ausgang um. Die ständige Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom hat eine hohe Filterwirkung. Meist verfügt ein Dauerwandler zusätzlich über einen internen Bypass, der etwa bei Überlast die Eingangsspannung direkt an den Verbraucher weitergibt, so dass eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleistet ist.

VFI-Systeme sichern Server oder Netzwerke ab und kommen in der Steuerungstechnik und bei unternehmenskritischen Anwendungen vor.

Vorteile:

  • konstante Ausgangsspannung und -frequenz
  • keine Umschaltzeit
  • reine Sinuskurve
  • lange Autonomiezeit

Nachteile:

  • höherer Preis
  • Wirkungsgrad, etwa 91 Prozent
  • Kühlung erforderlich

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