unterbrechungsfreie Stromversorgung

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ist ein elektrisches Gerät, das den Ausfall der Netzspannung erkennt und eine angeschlossene Last innerhalb von Millisekunden auf interne Batteriespannung umschaltet, typischerweise 2 bis 10 Millisekunden je nach Ausführung. Diese Geschwindigkeit ist wichtig: Viele Industrieregler, Server und empfindliche Messinstrumente können auch nur kurzzeitige Stromunterbrechungen nicht verkraften, ohne Datenverluste oder Hardwareschäden zu erleiden. Die USV gewinnt Zeit, damit ein System sauber herunterfahren kann oder ein kurzzeitiger Ausfall ohne Auswirkungen überbrückt wird.

Es gibt drei gängige USV-Architekturen. Standby-Geräte überwachen die Netzspannung und schalten erst nach einer erkannten Störung auf Batterie um; diese sind einfach und kostengünstig, aber die Umschaltungsverzögerung kann empfindliche Lasten stören. Line-Interactive-Geräte konditionieren die eingehende AC-Spannung über einen Autotransformator, während die Batterien bereit sind, wodurch die Umschaltzeit sinkt und Spannungsabfälle verhindert werden. Online-Geräte (Double-Conversion) wandeln die Netzspannung kontinuierlich von AC in DC um, um die Batterie zu laden, dann invertieren sie diese DC wieder zu sauberer AC für die Last; die Last berührt die Netzspannung nie direkt, deshalb gibt es keine Umschaltverzögerung und Probleme mit der Stromqualität des Netzes beeinflussen die Last gar nicht.

Die Batteriebatterie, fast immer wartungsfreie Blei-Säure oder Lithium-Chemie, bestimmt, wie lange die USV eine Last versorgen kann. Eine kleine 1500 VA Büro-USV kann einen Desktop-Computer und Monitor 10 bis 15 Minuten lang versorgen; eine 10 kVA Industrie-USV mit mehreren Batteriemodulen hält einen Produktionsregler eine Stunde oder länger. Die tatsächliche Laufzeit hängt von der Last ab: höhere Stromaufnahme entlädt die Batterie schneller, und Hersteller garantieren die Laufzeit normalerweise bei 50% der angegebenen VA-Leistung. Batterien verschleißen mit der Zeit und Temperaturzyklen; eine typische wartungsfreie Blei-Säure-Batterie hält 3 bis 5 Jahre, bevor die Kapazität deutlich sinkt.

USV-Geräte sind in Volt-Ampere (VA) oder Watt angegeben, und dieser Unterschied ist wichtig. Eine 3000 VA USV mit einem Leistungsfaktor von 0,8 liefert tatsächlich 2400 Watt an eine reine Widerstandslast; induktive Lasten wie Motoren und Transformatoren ziehen niedrigere Leistungsfaktoren und reduzieren die verfügbare Wirkleistung weiter. Industriespezifikationen trennen immer VA und Watt aus diesem Grund.

In der Fertigung und in Rechenzentren sind USV-Geräte selten Einzellösungen. Mehrere Einheiten sind parallel geschaltet für Redundanz; wenn eine USV ausfällt, übernehmen die anderen die Last. Große Anlagen nutzen zentrale Batteriesysteme mit dezentralen Wechselrichtern statt einzelner USV-Module. Die USV sitzt zwischen dem Stromnetz und der kritischen Last, und ihr Erfolg wird nicht an spektakulären Funktionen gemessen, sondern daran, wie unsichtbar sie ihre Aufgabe erfüllt: Benutzer bemerken sie nur, wenn der Strom ausfällt und die Lichter brennen bleiben.