Kaufratgeber für USV-Batterien & -Komponenten

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USV-Batterien: Unterbrechungsfreie Stromversorgung in vollem Umfang 

USV steht für unterbrechungsfreie Stromversorgung. Wenn Sie mit diesem Begriff nun ganz automatisch kleine, handliche Batterien verbinden, ist das allerdings nur die Light-Version der USV-Batterie mit all ihren Komponenten. Denn auch, wenn die meisten von uns sich unter Batterien gut zu transportierende Exemplare vorstellen, die uns und unseren praktischen Helfern in Form von Geräten für drinnen und draußen immer dann gute Dienste leisten, wenn keine Steckdose in der Nähe ist: Wenn von unabhängiger Stromversorgung und Batterien die Rede ist, sind in aller Regel nicht die Batterien für Taschenlampen oder transportable Radios gemeint.

USV-Batterien - was sie leisten und wo sie eingesetzt werden

Unterbrechungsfreie Stromversorgung garantiert die störungsfreie Versorgung mit Strom auch dann, wenn es zu einem Stromausfall kommt. Ein solcher Stromausfall kann durch Wettereinflüsse, insbesondere durch heftige Gewitter verbunden mit Blitzeinschlag verursacht werden. Wer - auch als Privatperson - ausschließen will, dass in einem solchen Fall ein Systemabsturz zum Beispiel die Telefonanlage, den PC oder auch eine computergesteuerte Kasse beschädigt, der ist mit der Installation einer unterbrechungsfreien Stromversorgung - Englisch Uninterruptible Power Supply (UPS) - gut beraten. Unterschiedliche Systeme berücksichtigen viele unterschiedliche Anforderungen, sodass Sie sicherlich auch die USV-Batterie finden, die auf Ihre Ansprüche an eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zugeschnitten ist. Die eigentliche Aufgabe einer USV ist in der Norm EN 50091-3 festgehalten. Diese Europäische Norm bestimmt: Die Grundfunktion, die eine USV erfüllen muss, liegt darin, eine angeschlossene Last unterbrechungsfrei zu versorgen. Hierzu stehen nun verschiedene Systeme zur Verfügung.

USV-Batterien und ihre Komponenten im VFD (Voltage and Frequency Dependent)

Im Normalbetrieb wird bei dieser USV-Variante die Spannung direkt an einen angeschlossenen Stromverbraucher weitergeleitet, wobei zeitgleich ebenfalls Akkus für einen eventuellen Notbetrieb geladen werden. Kommt es nun zum Stromausfall, dann wird der jeweilige Stromverbraucher über einen Wechselrichter versorgt. Der Wechselrichter wiederum wird aus den Akkus gespeist. Die Umschaltung kann dabei vier bis zehn Millisekunden dauern, was für einige hochempfindliche Geräte schon zu lange sein kann. Hinzu kommt: Weil im Normalbetrieb bei dieser Variante der Stromverbraucher in direkter Verbindung mit der Netzspannung steht, werden einige Netzstörungen auch nicht vom Verbraucher ferngehalten. Unter- und Überspannungen werden deshalb nicht abgewehrt. Deshalb sind sie auch für Geräte mit induktiver Last wie zum Beispiel Laserdrucker nicht geeignet.

VFD-Anlagen im Hausgebrauch

Gerade für den privaten Hausgebrauch werden VFD-Anlagen dennoch gerne eingesetzt, weil es sich dabei um die kostengünstigste Variante handelt. Am besten geeignet sind diese Geräte für kleinere Telefonanlagen oder für einzelne PCs mit Peripherie, die jeweils direkt mit Überspannungsschutz oder Spannungsfilter ausgestattet sind. Solche Anlagen bezeichnet man als Stand-by oder Offline-USV-Anlagen. Ihr Wirkungsgrad liegt bei etwa 95 %. Betrieben werden sie mit sogenannten Battery-Packs. Dabei handelt es sich um wartungsfreie und auslaufsichere, verschlossene Bleibatterien, die, je nach Hersteller, alle drei bis vier Jahre ausgetauscht werden sollten. Zusätzliche Komponenten sind zum Beispiel Control panels. Sie übernehmen die Statusanzeige von Betrieb bzw. Batteriebetrieb und informieren über anstehende Batteriewechsel oder aktuelle Überlasten. Den ebenfalls wichtigen Datenleitungsschutz garantiert eine analoge Telefonleitung für Telefon, Fax, Modem und DSL in Form eines RJ-45-Steckers, die Netzwerkverbindung stellt ein 10/100-Base-T-Ethernet (RJ-45-Stecker) sicher.

Voltage Independent (VI) - die Vorteile von line-interaktiven USVs

In ihrer Funktionsweise ähneln sich VFD- und VI-Systeme: Auch bei den Voltage Independent (VI) oder line-interaktiven USVs dauert die Umschaltung von Netz- auf Batteriebetrieb in der Regel zwei bis vier Millisekunden. Umgekehrt - von Batterie- auf Netzbetrieb - erfolgt die Schaltung völlig verzögerungsfrei. Diese auch als Netz-Interactive oder Single-Conversion bezeichneten USV-Systeme schützen zusätzlich vor Spannungsspitzen und sie können Spannungsschwankungen permanent regeln. Deshalb sind sie auch besonders für Gegenden zu empfehlen, in denen es häufig zu Spannungsschwankungen kommt. Hier lassen sich auch einzelne Computer, größere Telefonanlagen und ganze Netzwerke relativ zuverlässig absichern.

VI bei Heizanlagen

Gleiches gilt für moderne Heizanlagen. Denn bei einem Stromausfall funktioniert auch der Brenner einer Heizungsanlage nicht. Besonders effizient sind line-interaktive USVs, die zusätzlich mit einem ESM-System - einem Energie-Schlaf-Modus-System - versehen sind, das die Betriebskosten deutlich senkt. Dennoch bieten auch VI-UVS-Systeme für hochsensible Systeme keinen ausreichenden Schutz. Rein technisch gesehen ist ein Umrichter das zentrale Bauteil eines VI-USVs. Dieser Umrichter erzeugt bedarfsgerecht aus der Wechselspannung am Eingang die zum Laden der Akkus benötigte Gleichspannung oder umgekehrt aus der Gleichspannung der Akkus die benötigte Wechselspannung für den Betrieb des angeschlossenen Strom verbrauchenden Geräts. Deshalb ist die Ausgangsspannung auch so gut wie unabhängig von der Eingangsspannung. Der Wirkungsgrad einer line-interaktiven USV schwankt zwischen 95 und 98 Prozent.

Voltage and Frequency Independent (VFI) - das Beste für sichere, unterbrechungsfreie Stromversorgung

VFI-USVs bieten die größte Sicherheit, wenn es darum geht, Stromausfälle oder starke Spannungsschwankungen zu kompensieren. Die beste Qualität bieten dabei Anlagen, die mit der Klassifizierung VFI-SS-111 versehen sind. Dabei handelt es sich um Anlagen, die auf einem Online-Doppelwandler-USV-System beruhen, auch Double Conversion genannt. Denn die Online-Doppelwandler-Systeme wandeln die Netzspannung gleich doppelt um: Ein Netz-Ladegleichrichter wandelt die Eingangswechselspannung kontinuierlich und permanent in Gleichspannung um. Zur gleichen Zeit wird bei Bedarf die Batterie über ein Ladegerät aufgeladen, wobei die Batterie zwischen Netzgleichrichter und Wechselgleichrichter geschaltet ist. Die entstandene Gleichspannung wird anschließend wieder über den Wechselrichter in eine sinusförmige, konstante Wechselspannung umgewandelt. Dies hat einen ganz klaren Vorteil: Der Wechselrichter wird permanent mit Gleichspannung aus dem Gleichrichter, oder - im Notfall, bei Stromausfall - aus der Batterie gespeist. Deshalb fallen die Umschaltzeiten weg - und durch die Doppelwandlung wird am Ausgang ein reiner Sinuswellenstrom erzeugt, wodurch gleichzeitig alle Spannungsprobleme eliminiert sind.

VFI-Systeme in der IT

Fast unverzichtbar sind VFI-Systeme, wenn es darum geht, hochsensible IT-Systeme, komplexe Telekommunikationsanlagen, LAN Gateways und Router, oder aber Netzwerkrechner, Webserver oder ganze Computerräume optimal gegen Netzausfall abzusichern. Zusätzlich schützt ein VFI-System vor Stör- und Überspannungen sowie vor harmonischen Oberwellen und Schaltspitzen und - last not least - vor Kurz- und Langzeitausfällen des gesamten speisenden Stromnetzes.

Was bei USV-Batterien zu beachten ist

Bei den Batterien, die in modernen USV-Systemen eingesetzt werden, handelt es sich meistens um verschlossene, völlig wartungsfreie, gasungsarme Vlies-Gitter-Batterien. Einzige Bedingung: Sie müssen regelmäßig aufgeladen werden. Ansonsten kann eine solche Batterie in jedem durchschnittlich gut belüfteten Raum verwendet werden. In der Regel hat diese Batterie eine Lebensdauer von drei bis fünf Jahren, die allerdings insbesondere stark abhängig von der Umgebungstemperatur ist. Ideal sind Temperaturen um die 20 °C; starker Frost und Hitze verkürzen die Lebensdauer empfindlich. Um die notwendige, regelmäßige Aufladung zu garantieren, sollten USV-Batterien immer am Netz angeschlossen sein. Dies gilt auch für den Fall, dass die Strom verbrauchenden Geräte ausgeschaltet sind.

Regelmäßig Batterieleistung testen

Auch wenn die meisten USV-Anlagen über einen integrierten, automatischen Batterietester verfügen, sollten Benutzer spätestens alle 12 Monate die Batterieleistung selbst testen. Wenn ein Batteriewechsel ansteht, sollte immer der komplette Batterie-Satz ausgewechselt und ausschließlich durch Batterien von nur einem Hersteller ersetzt werden. So verhindern Sie, dass Sie aus Versehen Batterien mit unterschiedlichen Ah-Werten verwenden - der Ah-Wert gibt an, wie lange eine Batterie Strom liefern kann - wodurch die Funktionsfähigkeit der USV eingeschränkt werden könnte.

USV-Batterien und Zubehör

Beim USV-Zubehör ist zunächst auf die Möglichkeit eines zusätzlichen, effektiven Blitzschutzes hinzuweisen: Je nach Überspannungsschutz, kann, ausgehend von der Nennenergie - die Nennenergie erhält man, wenn Nennspannung und Nennladung miteinander multipliziert werden - mit einem solchen Blitzschutz ein bestimter Gerätewert abgedeckt werden. Mit Kommunikationskarten lässt sich Ihre USV in Ihr Netzwerk einbinden. So sind zum Beispiel SNMP Adapter mit ihrer dazu gehörigen Software mit allen Betriebssystemen - auch WIN, LINUX oder UNIX - kompatibel. Das hat den großen Vorteil, dass Computersysteme in Ihrem Netzwerk während eines Stromausfalls automatisch ordnungsgemäß heruntergefahren werden. Wenn Sie Ihre USV-Anlage in einen 19-Zoll-Schrank einbauen wollen, bietet sich dafür ein praktischer Rack-Schienen-Kit an. Und wenn Sie sicher sein wollen, dass ein Batterieaustausch schnell und problemlos über die Bühne geht, dann sollten Sie einen Servicevertrag mit einem USV-Provider abschließen, der zum Beispiel einen Rücksendeschein zur Altakkuabholung oder die gesamte USV-Wartung mit Batterietausch beinhaltet.

Passende Kabel und Ersatzakkus

Häufig unverzichtbar sind auch passende Verlängerungskabel, womit Hardwarekomponenten an eine USV angeschlossen werden können. Es gibt sie als einfache USV Kaltgerätestecker und als aufwendige Varianten wie zum Beispiel in Form des USV-Stromkabels IEC 320 C19/C20, 230V/16A. Es ist fünf Meter lang und dabei baugleich mit dem APC AP9887. Auch für die Batterien selbst gibt es entsprechende Ersatzakkus. Mittels eines entsprechenden Akkufinders finden Sie völlig problemlos das für Sie passende Modell. Hierzu müssen Sie einfach Ihr USV-Modell oder den USV-Typ angeben.

Bypass-Anlage

Für den Fall, dass Sie Ihre komplette USV-Anlage austauschen müssen, sollten Sie darüber nachdenken, ob Sie sich nicht eine externe Handumgehung zulegen wollen. Dabei handelt es sich um eine Bypass-Schaltung, die von der eigentlichen USV-Anlage völlig unabhängig ist. Diese Bypass-Anlage verbindet jetzt die Netzspannung direkt mit der USV-Verteilung, und zwar mithilfe einer Lastschalteranordnung. Außerdem kann mit einer solchen externen Handumgehung die USV-Anlage spannungsfrei geschaltet werden und zwar sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig. Die interne Handumgehung überbrückt dagegen nur den statischen Bypass einer USV-Anlage. Dieser statische Bypass übernimmt im Notfall die unterbrechungsfreie Versorgung des Strom verbrauchenden Geräts. Die interne Handumgehung überbrückt nun diesen statischen Bypass mit einem Lastschalter, wodurch die Netzeingangsspannung mit dem USV-Ausgang verbunden wird. Dies geschieht meist vor Wartungsarbeiten. Im Gegensatz zur externen Handumgehung kann jedoch mit der internen Handumgehung nicht jedes Teil der USV-Anlage spannungsfrei geschaltet werden.

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