Eine "USV" ist eine "Unterbrechungsfreie Strom- Versorgung" - im Englischen ist das weltweit "die" UPS (steht für "uninterruptible power supply"), so ist es jedenfalls definiert und im EDV Sprachgebrauch bekannt bzw. eingeführt.

So gut wie alle Server und kritischen EDV-Infrastrukturgeräte wie Switches und Router sind an einer USV angeschlossen, und in größeren Institutionen wie Flughäfen und Bahnhöfen und vor allem in Firmen auch die PCs und die Arbeitsstationen.

Die "USV" soll allermeist kurzzeitige Spanungsschwankung oder gar ganze Ausfälle überbrücken. Eine der brennenden Kernfragen ist - wie lange muß die USV die Netz-Spannung liefern ?

Unsere aktuelle USV (in 2023) zum Beispiel soll nur ein paar Minuten "standhalten", dann sind der Web-Server und die 6 NAS Geräte runter gefahren - sofern sie per USB-Daten-Leitung an der USV angeschlossen sind und den "Shutdown Befehl" überhaupt bekommen haben.
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Bei einer USV gibt es mindesten 3 Kriterien, die man als Entscheider unbedingt wissen muß. Das eine ist die Umschaltzeit einer Offline-USV. Die allermeisten der angeschlossenen Geräte vertragen nur ganz kurze Umschaltzeiten, die deren eingebaute Netzteile je nach Last abfangen bzw. puffern. Ist die Umschaltzeit vom Offline-Modus zum Onlien-Modus zu lang - wobei "lang" relativ ist - hat der Steuerprozessor einen Blackout und das Gerät funktioniert nicht mehr. Für die kritischen Umschaltrelais in Offline-USVn hat man Spezialversionen mit extrem kurzer Umschaltzeit entwickelt. Wenn das immer noch zu langsam ist, kommt eine andere Konzeption in betracht.

Die sogenante "Online"-USV kann das nämlich besser - die Spannung absolut verzögerungsfrei liefern. Der elektronische Aufwand und die Verlustleistung dieser "Online"-Elektronik ist nicht mehr vernachlässigbar. Die Netzsspannung wird dort nämlich ununerbrochen in den Gleichrichter geleitet und von dort wieder in den Wechselrichter, an dem der Akku auch bereits dran hängt. und diese Verlustleistung ist inzwischen "teuer" geworden.

Beispiel : Eine 2000 Watt Offline-USV wird im normalen Standby-Modus etwa 25 bis 30 Watt Bereitschafts-Leistung aus dem 230V Netz ziehen. Eine ebenfalls 2000 Watt starke Online-USV benötigt eine Standby- (Verlust-) Leistung von deutlich über 60 Watt - und das Tag und Nacht.
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Es ist selbstverständlich, daß die Betriebszeit der USV bei Stromausfall nicht nur von der Kapazität des vorhanden Akkus abhängt, sondern auch von der angehängten Last.

Bei uns hängt an der USV der 24 Port Gigabit-Switch, die Fritz- box sowie die Kabeltechnik unseres Kabel-Haus- anschlusses dran und natürlich unser Webserver (35 Watt) und die NAS Stationen (je 16 Watt). Das sind etwa 140 bis 160 Watt, je nachdem, ob in den NAS-Servern die Festpatten gerade laufen (drehen) oder still stehen. In unserem Webserver sind drei 1 TB SSDs eingebaut, die recht sparsam arbeiten.
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Die Entladekurven der Blei-Gel Akkus sind nicht linear. Mit zunehmender Entladung sackt die Spannung immer schneller ab, bis der Wechselrichter die Wandlung von der Gleichspannung (ehemals 12V) zu den 230 Volt~ mit 50Hz nicht mehr aufrecht erhalten kann und abschaltet.

Der in der USV eingebaute Mikroprozessor hat alle diese Grenzwerte einprogrammiert bekommen und weiß Bescheid. So sollte man die Nenleistug der USV mit max. 50% angehängter Last kalkulieren, besser sogar nur mit 30% bis 40%. Die von den Herstellern angegebenen Überbrückungs-Werte sind fast immer leicht aufgehübscht bzw. errechnet, und nicht ausprobiert.
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Wir haben für unsere Haus-EDV eine kleine USV "made in China" gekauft. Das moderne Konzept und die Größe spielte eine Rolle und natürlich auch der Preis. Innen drinnen "wohnt" ein Blei-Gel-Akku mit der Bezeichnung : 12 Volt - 7 AH. -

Das bedeutet in der Theorie, dieser Akku sollte 1 Stunde lang 12 Volt x 7 Ampere = 84 Watt an (Gleichstrom-) Leistung liefern können. Oder vielleicht auch 1/2 Stunde lang etwa 160 Watt oder 1/4 Stunde etwa 300 Watt.

Jetzt braucht der Wechselrichter, der aus den 12 Volt die 230 Volt wandeln soll, auch etwas Eigen-Leistung, oft bis zu 20 Watt für den Microcontroller und die Wandler-Elektronik. Der Kühlkörper mit den Leistungshalbleitern wird dabei glühend heiß. Dort wird also der Großteil dieser Eigenleistung verbraten.

Weiterhin wissen wir, daß die Abgabeleistung des Akkus in der Praxis ganz anders aussieht. Der vollgeladene Akku liefert eine unbelastete Leerlauf- Spannung von 13,5 Volt, die bei Belastung sukzessive sinkt, abhängig von der Last.

Diese "Entladekurve" geht aber nicht linear abwärts, sondern es ist eine krumme Kurve. Mit zunehmender Entladung sinkt diese Spannung immer stärker. Außerdem sieht diese Entladekurve mit einer 30% Last ganz anders aus als mit einer 50% oder 100% Last.

Wir testen das mit einer 60 Watt Halogen-Lampe und einem 300 Watt Halogenstrahler, also mit sogenannten "ohmschen" Lasten. Schatnetzteile sind da nämlich kein Maßstab zum Messen.

Unsere kleine USV ist mit einer Nennlast (laut Prospekt) von 300 Watt (VA) spezifiziert. Das sollten sie aber nie ausprobieren, denn dann bleibt von der Theorie nicht mehr viel übrig. Von den theoretischen 15 Minuten Laufzeit mit dem 300 Watt Halogenstrahler sind Sie weit entfernt.

Nach etwa 6 Minuten macht(e) es Klick und die USV schaltet die Last einfach ab. Der AKku sollte nämlich 10% Restenergie behalten, damit sich die USV nach der Unterbrechung von alleine wieder einschaltet.
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Es gibt einen Punkt, an dem Sie als Neukunde bzw. Neubesitzer oder mit einem ausgetauschten neuen Akku ganz besonders aufpassen müssen. In den Handbüchern steht es im Kleinge- druckten und so ganz nebenbei.

Zur Zeit haben die USVn noch die Blei-Gel Akkus und die haben im Neuzustand ihre Betriebsfähigkeit noch nicht erreicht. Das bedeutet, einfach hinstellen und einschalten geht so nicht. Der Akku oder die Gruppe der Akkus braucht eine Initialisierung.
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Der Blei-Akku Spezialist sagt, ein Blei-Gel Akku braucht vor dem Einsatz im Echtbetrieb etwa 10 vollständige Lade-Entladezyklen. Dann würde er mindestens nochmal die doppelte Zeit nach den ersten 5 Jahren einwandfrei überleben.

Ich hatte mich vor über 30 Jahren während meiner EDV Tätigkeit immer wieder gewundert, warum bei meinen Kunden nach 5 Jahren Laufzeit fast alle Akkus in den großen 3,5KW APC-USVn defekt - also nicht mehr aufladbar - waren. Und dann wurde und wird es teuer ......

Die damaligen EDV-System-Lieferanten wußten es offensichtlich nicht und hatten die schweren USV- Einschübe installiert (eigentlich nur eingestöpselt  / angeschlossen) und das wars. Ein erster Aufall-Test war ja erfolgreich und der Kunde war zufrieden. Über den Langzeiteffekt machte sich niemand Gedanken.
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