Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ist keine Batteriekiste mit Stecker. Sie ist ein gesteuerter Strompfad, der Millisekunde für Millisekunde entscheidet, ob die Last Netzspannung, Wechselrichter oder Bypass erhält. Die Batterie ist nur ein Teil dieses Pfads.
Dieser Leitfaden erklärt, was eine USV leistet, wie sich die wichtigsten Topologien unterscheiden, wie man sie anhand einer Lastliste dimensioniert und welche Fragen vor der Angebotsanfrage geklärt sein sollten.
Was leistet eine USV tatsächlich?
Eine USV erfüllt drei Aufgaben. Sie konditioniert die Einspeisung, sie überbrückt kurze Ausfälle und sie ermöglicht eine kontrollierte Abschaltung oder die Umschaltung auf einen Generator, wenn der Ausfall länger dauert, als die Batterie tragen kann.
Die erste Aufgabe wird oft übersehen. Eine USV kann Spannungseinbrüche, Spitzen, Frequenzdrift und Wellenformverzerrungen beseitigen, bevor sie die Last erreichen. Das ist wichtig für Server, Medizingeräte, SPS und jede elektronische Last, die zurücksetzt, wenn die Versorgung ihr Eingangsfenster verlässt.
Die zweite Aufgabe kennen die Käufer: Die Batterie hält die Last am Leben, solange das Netz fehlt. Die Überbrückungszeit wird vom Batteriesatz bestimmt, nicht vom USV-Gehäuse. Eine 10-kVA-USV mit kleiner Batterie ist eine 10-kVA-USV für wenige Minuten, nicht für eine Stunde.
Die dritte Aufgabe ist die Koordination. In einem Projekt mit Generator muss die USV den Generatorstart und die Umschaltung überbrücken und die Last anschließend wieder an eine stabile Quelle übergeben. In einem Projekt ohne Generator muss die USV den gesamten Ausfall überbrücken oder eine geordnete Abschaltung unterstützen.
Welche Hauptbestandteile hat eine USV?
Eine USV mit Doppelwandlung hat vier Funktionsblöcke. Der Gleichrichter wandelt AC in DC um und speist den DC-Bus. Der Batteriesatz liegt an diesem Bus. Der Wechselrichter wandelt DC zurück in eine saubere AC-Wellenform. Der Bypass-Pfad bietet einen Wartungsweg und einen Reservepfad, falls der Wechselrichter nicht verfügbar ist.
Das Steuersystem überwacht Eingang, Ausgang, Batterie und Temperatur und entscheidet, wann umgeschaltet wird. Der statische Schalter führt die Umschaltung aus. Das Ladegerät erhält die Batterie. Bei einer modularen USV sind Gleichrichter und Wechselrichter als hot-swap-fähige Module verpackt; bei einer monolithischen USV sind sie fest in einem Gehäuse verbaut.
Die praktische Konsequenz: Die „USV-Kapazität“ ist keine einzelne Zahl. Das Gehäuse bestimmt die maximale Leistung, der Gleichrichter den Eingangsstrom und die Oberschwingungen, der Wechselrichter die Ausgangswellenform und die Überlastfähigkeit, und die Batterie bestimmt die Überbrückungszeit. Ein Angebot, das nur kVA nennt, ist unvollständig.
Welche USV-Topologie ist die richtige?
Es gibt drei Hauptdesigns. Sie unterscheiden sich darin, wie die Last im Normalbetrieb versorgt wird und wie die Umschaltung erfolgt.
| Topologie | Normalbetrieb | Umschaltzeit | Typische Last |
|---|---|---|---|
| Standby / Offline | Last liegt am Netz; Wechselrichter startet bei Ausfall | 8–12 ms | Desktop-PC, Router, kleines Büro |
| Line-Interactive | Last liegt über eine AVR-Stufe am Netz | 4–6 ms | POS, Videoüberwachung, Filial-IT, kleiner Server |
| Online-Doppelwandlung | Last liegt immer am Wechselrichter | 0 ms | Server, Medizintechnik, SPS, Rechenzentrum |
| Online + modular | Last liegt an hot-swap-fähigen Wechselrichtermodulen | 0 ms | Rechenzentrum, erweiterbares Projekt |
Die Tabelle ist ein Ausgangspunkt, keine Regel. Eine Line-Interactive-USV kann für einen kleinen Videoüberwachungsrekorder die richtige Wahl sein; dasselbe Design ist für ein Krankenhausanalysegerät oder eine Motorlast die falsche Wahl. Das Lastprofil entscheidet.
Für einen tieferen Vergleich siehe die Übersicht der USV-Systeme.
USV, Generator, Wechselrichter oder Stabilisator: Was ist der Unterschied?
Diese vier Geräte lösen unterschiedliche Probleme. Käufer vergleichen sie oft, weil alle als „Backup“ verkauft werden, doch sie sind nicht austauschbar.
| Gerät | Was es leistet | Was es nicht leistet |
|---|---|---|
| USV | Konditioniert die Stromversorgung und überbrückt Ausfälle | Erzeugt keine Energie; die Überbrückungszeit ist durch die Batterie begrenzt |
| Generator | Erzeugt Energie für einen langen Ausfall | Schaltet nicht in 0 ms um; er benötigt eine USV oder eine geordnete Abschaltung |
| Wechselrichter | Wandelt DC in AC um, häufig aus Solar oder einer Batterie | Regelt das Netz möglicherweise nicht und schaltet für IT nicht schnell genug um |
| Stabilisator / AVR | Korrigiert die Spannung vor der Last | Speichert keine Energie und kann keinen Ausfall überbrücken |
Eine verbreitete Projektarchitektur besteht aus einem Servo-Spannungsstabilisator am Einspeisepunkt, einer Online-USV für die kritische Last und einem Generator für lange Ausfälle. Der Stabilisator schützt den USV-Eingang und die Lasten, die nicht an der USV hängen; die USV sichert die Umschaltung; der Generator sichert die Überbrückungsdauer.
Für die Batterieauswahl beginnen Sie mit dem USV-Batterieleitfaden und dem Leitfaden zur Batterieüberbrückung.
Wie dimensioniere ich eine USV?
Die Dimensionierung beginnt mit der Lastliste, nicht mit einer Katalognummer. Addieren Sie die Betriebsleistung in kW, den Anlauf des größten Motors oder Verdichters, die Lastsprünge und die geforderte Überbrückungszeit. Rechnen Sie dann in kVA um und berücksichtigen Sie einen Auslegungszuschlag.
| Eingangsgröße | Was zu erfassen ist | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| Betriebslast | kW oder gemessener Strom je Stromkreis | Bestimmt die Dauerleistung des Wechselrichters |
| Größter Lastsprung | Motor, Verdichter, USV-Ladegerät oder Laserdrucker | Bestimmt die Überlast und das Gehäuse |
| Überbrückungszeit | Minuten, Generatorverfügbarkeit, Batterieraum | Bestimmt Batteriesatz und Ladegerät |
| Versorgung | Spannung, Frequenz, Phase, Eingangsstrom | Bestimmt Modell und Eingangsschutz |
| Standort | Land, Höhe, Temperatur, Staub | Bestimmt Derating, IP-Schutzart und Dokumente |
Eine erste Schätzung lautet kW ÷ Ausgangsleistungsfaktor × 1.25. Eine IT-Last von 15 kW bei 0.9 PF ergibt 16.7 kVA vor dem Zuschlag und etwa 20.8 kVA nach dem Zuschlag; ein Gehäuse mit 20 kVA oder 30 kVA ist daher der praktische Bereich. Der Auslegungsrechner führt diese Berechnung aus und schätzt die 12-V-Batterieblöcke.
Die Kapazitätsseiten helfen, das Gehäuse einzugrenzen: 1 kVA, 3 kVA, 5 kVA, 10 kVA und 20–200 kVA. Der vollständige Modellindex listet die verfügbaren Baureihen und Modellzeilen auf.
Wie lange hält die Batterie?
Die Batterie ist das Bauteil, das die Überbrückungszeit tatsächlich liefert. Die USV bestimmt die Netzqualität und die Umschaltzeit; die Batterie bestimmt die Minuten. Die vereinfachte Formel lautet Ah = kW × 1,000 × Stunden ÷ (DC-Bus-Spannung × Wechselrichter-Wirkungsgrad × nutzbare Entladetiefe).
Bei 192 VDC, einem Wechselrichter-Wirkungsgrad von 0.85 und einer nutzbaren Entladetiefe von 0.6 benötigt eine Last von 7.2 kW für eine Stunde etwa 73.5 Ah vor der Derating-Berechnung. Die Entladekurve der Batterie reduziert die verfügbare Kapazität bei kurzen Überbrückungszeiten, daher kann der endgültige Satz größer ausfallen. Prüfen Sie den Ladestrom und die maximale Batteriegröße des ausgewählten Modells.
VRLA ist die übliche Wahl für 5–30 Minuten in einem temperaturkontrollierten Raum. LiFePO4 wird für längere Überbrückungszeiten, enge Räume und höhere Zyklenlebensdauer eingesetzt. Das VRLA-Batterieprogramm umfasst 12-V-Blöcke von 24 Ah bis 250 Ah; der Batterieleitfaden erklärt Strings, Temperatur und Austauschplanung.
Einphasig oder dreiphasig?
Einphasige USV-Anlagen sind von 1 kVA bis 10 kVA verbreitet. Sie werden in Serverräumen, Filialen, Kliniken, Sicherheitsräumen und kleinen Industrieverteilungen eingesetzt. Dreiphasige Systeme kommen zum Einsatz, wenn die Last dreiphasig ist, wenn der Eingangsstrom symmetriert werden muss oder wenn das Projekt ein größeres Gehäuse benötigt.
Die Entscheidung hängt nicht nur von kVA ab. Eine Last von 20 kVA kann von einer dreiphasigen USV mit geringerem Eingangsstrom je Phase versorgt werden, was Kabel und Schutzschalter entlastet. Eine einphasige Last sollte nicht ohne Prüfung der Phasensymmetrie auf eine dreiphasige USV verteilt werden.
Für dreiphasige Projekte beginnen Sie mit dem Leitfaden für dreiphasige USV und der Industrie-USV-Seite.
Wo wird eine USV eingesetzt?
Das Lastprofil bestimmt Topologie und Überbrückungszeit. Ein Rechenzentrum benötigt modulare N+1-Redundanz, einen Wartungsbypass und Monitoring. Ein Serverraum benötigt 3–20 kVA und 10–60 Minuten. Ein Industriebetrieb benötigt ein weites Eingangsfenster, hohe Überlastfähigkeit und ein robustes Gehäuse. Ein Sicherheitsraum benötigt 4–8 Stunden für Kameras und Zutrittskontrolle.
- Rechenzentrum, 20–300 kW: Beginnen Sie mit dem Leitfaden für modulare N+1-USV.
- Serverraum, 3–20 kVA: Verwenden Sie die Online-USV für Serverräume.
- Industriebetrieb, 10–200 kVA: Beginnen Sie mit der Industrie-USV-Seite.
- Sicherheit und Videoüberwachung, 1–5 kVA: Verwenden Sie die Seite für Sicherheit und Videoüberwachung.
- Telekommunikationsstandort, 48 VDC und AC: Siehe die Seite für Telekommunikationsstandorte.
- Gewerbegebäude, 10–100 kVA: Siehe die Seite für Gewerbegebäude.
Die USV-Systemübersicht verbindet Kapazitäts-, Topologie- und Marktleitfäden. Marktseiten für Südafrika, die Philippinen und Bangladesch behandeln lokale Versorgungsbedingungen und Dokumentation.
Welche Normen und Dokumente sollte ich prüfen?
Für ein Projektangebot fordern Sie das Modell-Datenblatt, die Maßzeichnung, die Ein-/Ausgangs- und Batteriekonfiguration, den Prüfbericht und das Konformitätsdokument für den Zielmarkt an. IEC 62040 ist die übliche Referenz für USV-Leistung und -Sicherheit; der genaue Dokumentensatz hängt vom Modell und vom Markt ab.
Die Zertifizierungsseite erläutert, welche Dokumente modellspezifisch sind. Die Downloadseite listet das Dokumentenpaket auf.
Akzeptieren Sie kein allgemeines Zertifikat, das das Modell nicht nennt. Wenn das Projekt ein bestimmtes Konformitätsverfahren verlangt, geben Sie es in der Anfrage an, damit das Angebot den Dokumentensatz und die Lieferzeit bestätigen kann.
Wie fordere ich eine Konfiguration an?
Senden Sie die Lastliste, die geforderte Überbrückungszeit, Phase und Spannung, das Standortland sowie eventuelle Zertifizierungsanforderungen. Das Engineering-Team kann dann eine Kapazitätsempfehlung, eine Batteriekonfiguration und ein Modellblatt liefern.
Nutzen Sie die Lieferanten- und Angebotsseite für die kaufmännische Checkliste oder die Kontaktseite für eine Projektprüfung. Wenn die Last noch unklar ist, beginnen Sie mit dem Auslegungsrechner und bringen Sie das Ergebnis in die Anfrage ein. Der vollständige Modellindex hilft Ihnen, Baureihen vor dem ersten Gespräch zu vergleichen.
Eine USV ist eine Systementscheidung, keine Gehäuseentscheidung. Die richtige Antwort ist das kleinste Gehäuse, das die reale Last, den größten Lastsprung und die geforderte Überbrückungszeit trägt, mit einem Batteriesatz, der in dem Raum gewartet werden kann, den Sie tatsächlich haben.
