Lassen Sie nicht zu, dass eine unerwartete Stromspitze oder ein Stromausfall alle Fortschritte, die Sie bei Ihrem Design erzielt haben, zunichte macht. Mit einer unterbrechungsfreien Spannungsversorgung (USV) können Sie Ihr Projekt gegen Katastrophen schützen. Wir sagen Ihnen genau, warum und wann Sie eine USV verwenden sollten, und erläutern dann, welcher Typ am besten zu Ihren Anforderungen passt.
Was ist eine USV?
Eine USV dient dazu, in Notfällen Strom (typischerweise über eine Blei-/Säure-Batterie) für eine Arbeitslast zu liefern, wenn ein Ausfall der Stromzufuhr erkannt wird. Solche Geräte unterscheiden sich von Notstromsystemen oder Standby-Generatoren, da sie durch die Verwendung einer Batterie (Supercapacitor oder Flywheel) einen praktisch sofortigen Schutz vor Stromzufuhrunterbrechungen bieten.
Die Batterie selbst hat typischerweise eine kurze Laufzeit (etwa 5 – 20 Minuten), die jedoch ausreichen sollte, um alle wertvollen Fortschritte/Daten zu sichern, die ansonsten verloren gehen würden, um alles ordentlich herunterzufahren oder um das Problem zu beheben, das den Stromausfall verursacht hat.
Eine USV kann zum Schutz von Hardware verwendet werden, beispielsweise von Rechenzentren, Computern und anderen elektrischen Geräten, bei denen unerwartete Stromspitzen oder -ausfälle zu ernsthaften Problemen wie Datenverlusten und Geschäftsunterbrechungen oder sogar zu Verletzungen oder Todesfällen führen können.
Es gibt drei Arten unterbrechungsfreier Spannungsversorgungen: statische, dynamische (rotierende) und hybride. Statische Modelle verwenden elektronische Wandler, dynamische Modelle verwenden elektromagnetische Maschinen (Generatoren und Motoren) und hybride Varianten verwenden – keine Überraschung – eine Kombination aus statischen und dynamischen Techniken. Sehen wir uns an, wie diese Topologien im Elektronikbereich gewöhnlich eingesetzt werden.
1. Offline/Standby-USV
Eine Offline/Standby-USV ist die einfachste der drei Varianten. Sie bietet leichten Stromspitzenschutz und ein Backup für die Batterie. Im Normalbetrieb bezieht sie ihre Energie aus der Hauptenergiequelle (normalerweise eine AC-Steckdose). Sobald das Gerät erkennt, dass die Hauptenergiequelle akzeptable Grenzwerte überschreitet oder ausfällt, wechselt es zur „Offline/Standby“-Batterie und dann zum DC/AC-Inverter. Dabei entsteht eine kurze Übergangszeit zwischen der Hauptenergiequelle und der Batterie.
Was enthält eine Standby/Offline-USV typischerweise?
Die meisten Standby/Offline-USV-Modelle besitzen einen Schalter für den Betrieb mit der Hauptenergiequelle oder der Batteriekomponente. Die Masse befindet sich in der Batteriekomponente, da die Hauptspannungsversorgung zum AC/DC-Gleichrichter geleitet wird, der die Batterie lädt. Anschließend wird sie zum DC/AC-Inverter zur Ausgabe in die die Arbeitslast geleitet.
Abbildung 1: Offline/Standby-USV.
2. Online/Double Conversion-USV
Ein Online/Double Conversion-USV unterscheidet sich dadurch von einem Offline/Standby-Modell, dass der DC/AC-Inverter stets angeschlossen und aktiv ist. Dies bedeutet, dass keine Übertragungszeit zwischen der Hauptenergiequelle und der Batterie anfällt. Dies bietet einen noch besseren Schutz vor Stromspitzen, Abfällen, elektrischen Störungen und vollständigen Stromausfällen.
Was enthält eine Online/Double Conversion-USV typischerweise?
Die Hauptspannungsversorgung in einer Double Conversion-USV wird auch im Normalbetrieb zum AC/DC-Gleichrichter geleitet. Sie muss daher jedes Mal einen DC/AC-Inverter durchlaufen – daher die Bezeichnung „Double Conversion“.
Abbildung 2: Online/Double Conversion-USV.
3. Line-Interactive-USV
3. Line-Interactive-USV
Eine Line-Interactive-USV hat ein ähnliches Design wie ein Offline/Standby-Modell, besitzt jedoch zusätzlich die Eigenschaften einer Online/Double Conversion-USV. Das Line-Interactive-Design kann mit kleinen Unter- und Überspannungen (mit Abweichungen von etwa 20 % gegenüber der Standardspannung) umgehen – dazu dienen ein variabler, automatischer Multi-Tap-Spannungstransformator oder ein Aufwärts-/Abwärtswandler. Selbst bei solchen kleinen Unter- und Überspannungen wird die Batterie nicht verwendet und wird weiter geladen, bis eine größere Unter- oder Überspannung auftritt.
Was enthält eine Line-Interactive-USV typischerweise?
Das Design ist ähnlich wie beim Offline/Standby-Prinzip; dazu kommt jedoch entweder ein automatischer Transformator oder ein Aufwärts-/Abwärtswandler an der Hauptleitung. Dadurch wird die Spannung bei Unterspannungen verstärkt oder bei Überspannungen gedrosselt.
Abbildung 3: Line-Interactive-USV.
Welcher Typ ist für mich der richtige?
Wir haben eine einfache Tabelle erstellt, die die Vor- und Nachteile der verschiedenen Arten unterbrechungsfreier Spannungsversorgungen aufführt.
Fazit:
Offline/Standby-USV repräsentieren das einfachste Konzept und sind gut für Anwendungen wie Heimcomputer, Drucker oder Scanner geeignet.
Online-USV ist die zuverlässigste Technologie mit dem besten Schutz, ideal für Motoranwendungen oder Situationen, in denen keine Übertragungszeiten auftreten dürfen. Ideale Einsatzgebiete sind Rechenzentren oder Intensivstationen.
Line-Interactive-USV-Modelle sind für leichte Spannungsanstiege und -abfälle geeignet. Ein weiterer Vorteil ist ihr geringer Stromverbrauch. Wenn Sie ein zuverlässiges, effizientes und kosteneffektives USV-Gerät suchen, sollten Sie sich für ein Line-Interactive-Modell entscheiden.
* Verwenden Sie zur Suche nach einem bestimmten USV-Typ (Line-Interactive, Online, Offline) die parametrische Suchleiste auf der USV-Seite, navigieren Sie zum Abschnitt für den USV-Typ und suchen Sie den gewünschten USV-Typ.
