USV
Die USV (Unterbrechungsfreie Strom-Versorgung, engl. UPS) ist eine spezielle Art von Stromversorgung. Sie stellt einen (kurzzeitigen) Netzersatz aus Akkus her. Im Normalbetrieb versorgt das Stromnetz die USV und die USV einen Verbraucher, der nicht plötzlich ausfallen darf. Parallel dazu wird der Akku der USV in einem guten Ladezustand gehalten, um für Netzausfälle gerüstet zu sein. Fällt die Netzversorgung aus, übernimmt die USV in sehr kurzer Zeit die Versorgung des Verbrauchers bis zur Netzwiederkehr oder bis der Akku leer ist. Dabei kann die USV den Verbraucher auch über den aktuellen Zustand informieren und hat dazu gewöhnlich eine Schnittstelle eingebaut.
Technisch ist die USV ein Inselwechselrichter, der eine 50-Hz-Netzwechselspannung mit mehr oder weniger sinusartigem Verlauf erzeugt. Einfache USV bringen fast eine Rechteckspannung heraus und sind daher nicht für jede Art von Verbraucher geeignet.
Aufwendigere USV liefern durchaus fast einen Sinus ab, sind aber deutlich teuerer. Daran können auch normale Trafonetzteile betrieben werden, die sich mit einem Rechteck eher schwer tun.
Leider sind die Schnittstellen der USV nicht genormt, jeder Hersteller hat da etwas anderes gebastelt. An älteren USV findet sich oft ein neunpoliger Sub-D-Anschluss, der meist drei Signale übertragen kann. Das passiert per Kontakt oder Optokoppler, was eine galvanische Trennung beinhaltet. Daher ist diese Art der Anschaltung relativ leicht anpassbar. Ein Kontakt der USV zeigt die fehlende Netzspannung an, ein zweiter liefert die Info "Akku leer". Der USV kann der Verbraucher per Spannung (ein paar Volt bei wenigen mA reichen aus) befehlen, trotz anliegender Netzspannung in den Akkubetrieb zu gehen. Das sind die grundlegenden Funktionen dieser Schnittstelle. Sie ist an vielen USV zu finden und lässt sich relativ leicht per Durchgangsprüfer testen. Ein Anschluss an eine RS-232-Schnittstelle ist meist gut möglich, wenn man ein passendes Kabel dazu herstellt. Übliche PC-Betriebssysteme unterstützen diese simple Anbindung seit Jahren.
Einige USV lassen sich auch ohne Stromnetz einschalten und laufen dann nur aus dem Akku. Damit ist im Felde eine Netzstromversorgung möglich (die separate Erdung per Schutzleiter ist sinnvoll). Für die Ladung des Akkus muss man dann auf andere Weise sorgen. Kleine USV werden oft aus einem 12-V-Akku versorgt, diese erlauben dann auch den Betrieb am Kfz-12-V-Bordnetz. Dabei wird der interne Akku entfernt und die USV durch eine dickere Zuleitung vom Kfz-Akku versorgt. Die in der USV vorhandene Sicherung in der Akkuzuleitung muss weiter aktiv bleiben, daher nur die Akkukabel verlängern, nicht ersetzen. Beachten sollte man bei längerem Betrieb, dass die Kühlung der USV-Leistungsendstufe häufig nur für eine kurze Betriebszeit ausgelegt ist. Dort ist der Einsatz eines Lüfters sinnvoll, wenn er nicht schon vorhanden ist. Eine passende zusätzliche Perforation des Gehäuses bietet sich an, um den nötigen Luftdurchsatz zu gewährleisten.
Die Akkus in USV sind meist Bleigelausführungen, die schon einige Jahre Betrieb durchhalten. Dann sind sie oft so hochohmig, dass sie den notwendigen hohen Strom nicht mehr liefern können. Abhilfe schafft da die rechtzeitige und regelmäßige Belastung, damit die Chemie im Akku nicht einschläft. Gewöhnlich lassen sich solche Kalibrierungen per Software auslösen, manchmal sogar per Zeitplan einrichten. Dabei wird die USV trotz anliegender Netzspannung in den Akkubetrieb gehen und dem Akku etwa drei Viertel an Kapazität entnehmen, danach wieder das Netz zuschalten und den Akku aufladen. Das ist gleichzeitig eine sehr wirksamer Test für die reale Laufzeit der USV an der aktuellen Last. So ein Echtzeit-Lasttest alle ein oder zwei Wochen kann durchaus die Lebensdauer des Akkus verdoppeln.
Ein Akkutausch ist recht einfach zu machen, mitunter braucht man ein wenig Werkzeug dazu, um das Gehäuse zu öffnen. Bei den kleineren Geräten sind Flachsteckverbinder direkt auf die Steckfahnen der Bleigelakkus gesteckt, mitunter aber verriegelt. Ein Ziehen am Steckergehäuse löst die Verriegelung. Polarität beachten! Die größeren Geräte haben verpolsichere Trennstecker dran, die dann einen gesamten Akkupack anschließen. Gern werden dort die geschlechtslosen Doppelverbinder für 50 A eingesetzt. Man findet sie im Handel unter Bezeichnungen wie SB50A (Anderson) oder CBC3 (CamdenBoss). Auf die Steckerfarbe achten, es passen nur gleiche Farben zusammen, die Steckergehäuse sind mechanisch kodiert. Größere USV lassen sich mit diesem Steckersystem auf weitere externe Akkupacks erweitern, um die Laufzeit zu erhöhen.
Lesenwert dazu: The Smart Protocol