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Welche verschiedenen Arten von USV-Systemen gibt es?

Verschiedene Technologien, die für eine Vielzahl unterschiedlicher Bedürfnisse konzipiert sind

Alle drei grundlegenden Technologien für die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) haben ihren Platz im Schutz der heutigen verteilten IT-Infrastruktur, insbesondere am sogenannten Netzwerkrand. Jede Technologie hat ihre Vorteile und kann für die Konfiguration eines kosteneffizienten Leistungsschutzes notwendig sein, insbesondere in komplexen Systemen. Die Auswahl einer USV für Ihren speziellen Anwendungsfall erfordert eine Evaluierung verschiedener Faktoren. Die Lastgröße, der Standort und die Empfindlichkeit der zu schützenden Ausrüstung sind bei der Wahl einer USV für die Stromsicherung von entscheidender Bedeutung, ebenso wie finanzielle Erwägungen.

Die drei Hauptarten von USV-Systemkonfigurationen sind Online-Doppelwandler, Line-Interactive und Offline (auch als Standby und Batterie-Backup bezeichnet). Der Unterschied bei diesen USV-Systemen besteht hauptsächlich darin, wie der Strom durch das Gerät fließt.

Online-Doppelwandler-Technik

Der Wechselstrom ist bei der Erzeugung stabil und sauber. Während der Übertragung und Verteilung kann es zu Spannungseinbrüchen, Spannungsspitzen und vollständigen Ausfällen kommen, die den Computerbetrieb unterbrechen, zu Datenverlusten führen und Netzwerkgeräte beschädigen können. Wenn es um den Schutz kritischer IT-Lasten geht, schützt nur die Online-Doppelwandler-Technologie vollständig vor all diesen Stromproblemen. Sie bietet das höchste Maß an Sicherheit für Netzwerke.

Ein Online-USV-System wird in der Regel auch als Doppelwandler bezeichnet, da der eingehende Strom in Gleichstrom (DC) und dann zurück in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird. Dieses AC-DC/DC-AC-Design gewährleistet einen erhöhten Isolationsgrad der Last von den Unregelmäßigkeiten auf der Hauptversorgung.

Die Online-USV nimmt die eingehende AC-Stromversorgung auf und wandelt sie über einen Gleichrichter in Gleichstrom um, um die Batterie und die angeschlossene Last über den Inverter zu speisen, sodass keine Strom-Transferschalter erforderlich sind. Wenn die AC-Hauptversorgung ausfällt, fällt der Gleichrichter aus dem Schaltkreis heraus und die Batterien sorgen dafür, dass der Strom weiterhin zu dem Gerät fließt, das an die USV angeschlossen ist. Wenn die AC-Eingangsleistung wiederhergestellt ist, nimmt der Gleichrichter erneut den Großteil der Last auf und beginnt mit dem Aufladen der Batterien.

Da der Strom kontinuierlich durch eine Online-USV läuft, ist der Ausgang eine perfekte Sinuswelle. Dieser USV-Typ schützt die kritische Last vor praktisch allen Leistungsstörungen, einschließlich subtiler Oberwellen und Wellenformverzerrungen.

Das bedeutet, dass die Qualität der Stromversorgung aus einer Online-USV deutlich besser ist als die anderer Technologien. Die Offline- und Line-Interactive-Technologien reduzieren die Auswirkungen von Spannungsspitzen, Überspannungen und Spannungseinbrüchen, indem sie entweder die Spitzen und Täler abschneiden, die Leistung steigern oder auf Batterie-Backup umschalten. Innerhalb des normalen Verlaufs einer elektrischen Sinuswelle werden die meisten Leistungsschwankungen jedoch nicht beeinflusst. Die Online-USV regeneriert die Sinuswelle und bereitet nicht einfach nur die in das System eintretende Leistung des Stromanbieters auf.

Eine Online-USV liefert eine kontinuierliche, hochwertige Wechselstromversorgung für Netzwerkgeräte ohne Unterbrechung beim Wechsel zur Batterie und schützt Netzwerkgeräte vor praktisch allen Stromstörungen aufgrund von Stromausfällen, Spannungsabfällen, Spannungseinbrüchen, Überspannungen oder Impulsstörungen. Eine echte Online-Doppelwandler-USV bietet 100 % Spannungsaufbereitung, null Umschaltzeit zur Batterie, keine Änderung der Ausgangsspannung und besseren Überspannungsschutz als Line-Interactive-Einheiten.

Online-Doppelwandler sind die häufigste USV-Betriebsart, die zum Schutz großer Rechenzentren eingesetzt wird, da sie der Last immer die höchste Stromqualität bereitstellt. Online-Systeme bieten auch eine Frequenzregelung, die für den Einsatz mit Backup-Generatorsystemen unerlässlich ist, um vor üblichen Schwankungen beim Starten des Generators zu schützen.

Line-Interactive

Line-Interactive-USV-Systeme bieten sowohl Spannungsaufbereitung als auch Batterie-Backup. Diese Technologie ist besonders effektiv in Bereichen, in denen Ausfälle selten sind, aber Leistungsschwankungen häufig vorkommen. Line-Interactive-USV-Systeme unterstützen einen großen Schwankungsbereich bei der Eingangsspannung, bevor sie auf Batterie-Backup umschalten.

Neben dem Batterie-Backup bietet die Line-Interactive-USV eine weitaus bessere Kontrolle über Leistungsschwankungen als Offline-Systeme. Die entscheidenden Vorteile der Line-Interactive-USV sind die Spannungserhöhungsschaltung sowie der Bereich der durch die USV akzeptierten Eingangsspannung. Je größer dieser Bereich, desto umfassender sind Sie geschützt.

Die Line-Interactive-USV-Technologie bietet eine Spannungsaufbereitung mit einer Stromunterbrechung von 4–6 Millisekunden beim Wechsel auf das Batterie-Backup und schützt vor den häufigsten Stromproblemen, die in einem Netzwerk auftreten können. Hier überwacht die USV auch den Spannungspegel und gleicht Unter- und Überspannungen aus. Diese Technologie bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen angemessenem Schutz und moderaten Betriebskosten.

Bei einer Line-Interactive-USV wird der Wechselrichter Teil des Ausgangs und ist immer eingeschaltet. Der Wechselrichter kann in umgekehrter Richtung arbeiten, um die Batterie zu laden, während der Wechselstromeingang normal ist, und auf Batterieleistung umschalten, wenn der Eingang ausfällt. Dies ermöglicht eine Filterung und Spannungsregelung. Line-Interactive-USV-Systeme verlassen sich auf die Batterie, um den Strom aufzubereiten, sodass diese Art tendenziell ihre Batterie häufiger entleert als Online-USV-Systeme, die den Strom über den Doppelwandlerprozess aufbereiten.

Wenn die AC-Eingangsleistung ausfällt, öffnet sich der Transferschalter der Einheit und der Strom fließt von der Batterie zur USV-Ausgabe. Da ihr Wechselrichter immer eingeschaltet und mit dem Ausgang verbunden ist, bietet die Line-Interactive-USV zusätzliche Filterung und reduzierte Schaltübergänge im Vergleich zu einer Standby-USV. Line-Interactive-USV-Systeme werden in der Regel in Rackmontage-Anwendungen unter 5000 VA eingesetzt.

Offline/Standby/Batterie-Backup

Die Offline-USV, auch als Standby-USV oder Batterie-Backup bezeichnet, ist eine kostengünstige Wahl. Bessere Offline-USV-Systeme schalten schnell genug auf die Batterie um, um Stromanomalien zu verhindern und kurze Ausfälle zu überbrücken. Eine Offline-USV schützt vor den meisten Spannungsspitzen, hält jedoch bei kleineren Spannungseinbrüchen und Überspannungen keine perfekte Leistung aufrecht.

Der Schlüssel zur Offline-USV-Qualität ist der Leistungsbereich, den die Einheit vor dem Umschalten auf das Batterie-Backup erhält. Je größer der Bereich, desto weniger wird die Batterie entladen und desto mehr Backup-Zeit ist verfügbar, wenn der Strom ausfällt. Je öfter die USV auf Batterie-Backup umschaltet, desto kürzer ist die Batterielebensdauer.

Die Offline-USV-Technologie schützt vor den meisten Stromspitzen, indem sie Überspannungen abfedert und dabei hilft, mehr als 90 % aller Ausfälle zu überbrücken. Ein Offline-USV-System leitet den Wechselstrom vom Anbieter direkt durch das Gerät, an einem Transferschalter vorbei, zum Ausgabepunkt, an dem die geschützte Last angeschlossen ist.

Bei einem Ausfall der Eingangsleistung werden die eingebaute Batterie und der Wechselrichter, der den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom umwandelt, aktiviert und durch den Transferschalter mit der Ausgabe verbunden. Beim Wechsel zum Batterie-Backup tritt in der Regel eine Stromunterbrechung von 6–8 Millisekunden auf.

Diese Technologie eignet sich am besten für Geräte mit weniger als 1500 VA, z. B. für kleine Büros, PCs und andere weniger kritische Anwendungen. Die Offline-USV ist eine gute Option für alle, die eine geringere Stromkapazität und niedrigere Kosten benötigen. Die Offline-USV-Technologie bietet eine Notstromversorgung für Desktop-Netzwerkgeräte, Spielkonsolen, Workstations, drahtlose Netzwerke und andere Elektronikgeräte. Während eines Stromausfalls bietet sie ausreichend Laufzeit, um laufende Arbeiten zu speichern und ein ordnungsgemäßes Herunterfahren der Netzwerkgeräte durchzuführen. Neben der Notstromversorgung bieten die meisten Offline-USV-Systeme auch einen einfachen Überspannungsschutz.

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