Hauptunterschied – Online vs. Offline UPS
USV oder unterbrechungsfreie Stromversorgung ist ein Gerät, das kritische Lasten mit Strom versorgt, die auch während eines Stromausfalls ununterbrochen ohne Unterbrechung laufen sollten. Es gibt zwei Arten von USVs: rotierende/mechanische USVs, die Motoren und Generatoren als Stromquelle umfassen, und statische USVs, die Notstrom über eine Batteriebank liefern und mit leistungselektronischen Geräten betrieben werden. Online- und Offline-USVs werden je nach ihrer Funktionalität unter statische USVs kategorisiert. Der Hauptunterschied zwischen Online- und Offline-USV besteht darin, dass Offline-USVs die Last direkt vom Netz einsch alten, wenn die Hauptversorgung verfügbar ist, während Online-USVs die Last über eine Gleichrichter-Wechselrichter-Kombination mit Strom versorgen, ohne die Last direkt an das Stromnetz anzuschließen.
Was ist eine Offline-USV?
Offline bedeutet, dass die Batteriebank im Normalbetrieb bei vorhandener Netzspannung nicht mit der Last verbunden (offline) ist. In dieser Situation wird die Netzspannung über einen statischen Umsch alter, der normalerweise eingesch altet ist, direkt mit dem Ausgang der Last verbunden. Wenn Netzstrom verfügbar ist, wird die Backup-Batteriebank mit Gleichstrom über eine Ladeeinheit geladen, die aus einer Gleichrichtersch altung besteht.
Bei einem Stromausfall oder bei einer großen Unter-/Überspannung trennt der statische Sch alter die Hauptversorgung von der Last und verbindet die Batterie mit der Last innerhalb einer unbedeutenden Zeitdauer. Diese Umsch altzeit vom Netz zur Batterie beträgt typischerweise 10–25 ms und hängt von den Halbleitern oder der Leistungselektronik ab, die den Netzspannungsverlust erkennt und die Umsch altung durchführt.
Da die Netzspannung im Normalbetrieb direkt mit der Last verbunden ist, treten Verzerrungen wie Spannungsspitzen, Einbrüche und Rauschen im Netz offensichtlich am Ausgang der USV auf. Es gibt jedoch USV-Systeme, die am Ausgang eine Art Leistungskonditionierung vornehmen. Line-interaktive USVs sind eine spezielle Art von Offline-USVs, die mit kleinen Über- oder Unterspannungen umgehen, die im Netz auftreten. Sie verwenden einen Multi-Tap-Spartransformator oder Buck-Boost-Transformator, um die Eingangsnetzspannung in die richtige Ausgangsspannung umzuwandeln.
Abbildung 01: Line Interactive USV
Da es bei Offline-USVs zu einer unvermeidlichen Umsch altzeit kommt, kommt es zu einem offensichtlichen Stromausfall zu den angeschlossenen Verbrauchern. Daher wird diese Art von USV mit Lasten wie Desktop-Computern, Druckern, Notbeleuchtungskreisen usw. verwendet.die in der Lage sind, einen so kleinen Stromausfall zu bewältigen. Offline-USVs sind die billigsten unter allen USVs, da sie das einfachste Design haben.
Was ist eine Online-USV?
Online-USVs werden verwendet, um unterbrechungsfreie Stromversorgung bereitzustellen. Im Gegensatz zu Offline-USVs verbindet die Online-USV die Netzspannung nicht mit dem Ausgang. Stattdessen versorgt er die Last über die Gleichrichter-Wechselrichter-Kombination mit Wechselstrom und lädt gleichzeitig die Batterie. Bei einer Unterbrechung funktioniert der Gleichrichter nicht mehr und die Batteriebank, die bereits mit dem Wechselrichter verbunden ist, versorgt die Last mit Strom. Infolgedessen gäbe es keine Übertragungszeit in Online-USVs. Diese werden auch Doppelwandler-USVs genannt, da der Eingangswechselstrom vom Gleichrichter in Gleichstrom und dann vom Wechselrichter wieder in Wechselstrom umgewandelt wird.
Abbildung 02: Ein vereinfachtes Diagramm einer Online-USV
Im Gegensatz zu Offline-USVs ist der statische Übertragungssch alter in Online-USVs normalerweise AUS. Es wird nur verwendet, wenn ein Überlastzustand vorliegt oder wenn ein angeschlossener Motor einen hohen Einsch altstrom zieht. In einer solchen Situation erkennt die dem statischen Sch alter zugeordnete leistungselektronische Sch altung den hohen Strom und sch altet die Versorgung vom Wechselrichter auf Netzstrom um. Dies verhindert eine mögliche Beschädigung der internen Hardware der USV durch die hohen Ströme.
In Online-USVs muss der Gleichrichter sowohl die Last als auch die Batteriebank zum Laden mit Strom versorgen. Daher sollte der Gleichrichter eine höhere Last bewältigen, und Online-USVs werden normalerweise mit großen Kühlkörpern geliefert. Darüber hinaus sind Online-USVs im Vergleich zu Offline-USVs viel teurer. Sie werden in gewerblichen Anwendungen und an Orten eingesetzt, an denen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung von entscheidender Bedeutung ist, wie z. B. Rechenzentren und Intensivstationen von Krankenhäusern. Obwohl sie für Anwendungen verwendet wurden, die mehr als 10 kW verbrauchten, sind Online-USVs mit dem dramatischen Fortschritt der Technologie und der Reduzierung der Kosten jetzt auch für Geräte mit weniger als 500 W verfügbar. Obwohl es zusätzliche Kosten gibt, bieten Online-USVs eine Trennung der Last vom Netz. Somit breitet sich jegliche Spannungsverzerrung im Netz nicht zum Ausgang aus und die Versorgungsspannung zur Last ist immer sauber.
Was ist der Unterschied zwischen Online- und Offline-USV?
Online vs. Offline UPS |
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| Online-USV verbindet die Last im Normalbetrieb oder bei Ausfällen nicht mit Netzstrom. Die Batteriebank ist immer eingesch altet, parallel zur Last. | Die Batteriebank der Offline-USVs ist in einer normalen Situation nicht in Einklang mit der Last. Das Netz wird direkt mit der Last verbunden. |
| Umsch altung von Normal- auf Backup-Situation | |
| Da die Batterie immer mit der Last verbunden ist, gibt es bei Online-USVs keine Umsch altzeit. Der Umsch alter verbindet den Wechselrichter im Normalzustand mit der Last. | Es gibt eine Millisekunde Verzögerung bei der Übertragung aufgrund der Stromleitungserkennung und Umsch altung durch die Leistungselektroniksch altung. |
| Kosten | |
| Die Kosten einer Online-USV sind höher, da der Gleichrichter für eine hohe Leistung für das gleichzeitige Aufladen und die Lastversorgung ausgelegt ist. | Offline-USVs sind aufgrund des einfacheren Designs vergleichsweise günstiger. |
| Bewerbungen | |
| Empfindliche und hochkritische Lasten wie medizinische Instrumente und Rechenzentren werden von Online-USVs mit Strom versorgt. Aufgrund der Trennung vom Netz zur Last treten keine Verzerrungen am Ausgang auf. | Offline-USVs bieten keine Isolierung. Daher kommt es beim normalen Betrieb der Offline-USV zu Spannungsverzerrungen am Eingang, die am Ausgang reflektiert werden. |
Zusammenfassung – Online vs. Offline UPS
USVs sollen Geräte ohne Unterbrechung bei einem Stromausfall oder starken Spannungseinbrüchen in der Netzversorgung mit Strom versorgen. USVs werden in Online- und Offline-USVs kategorisiert, bei denen es sich um statische USVs handelt, die mit leistungselektronischen Halbleitergeräten betrieben werden. Online-USVs sind in der Lage, ununterbrochenen Strom ohne Übertragungsverzögerung bereitzustellen, da ihre Batterie auch im Normalbetrieb immer mit dem Wechselrichter verbunden ist, über den die Last versorgt wird. Im Gegensatz dazu verbinden Offline-USVs die Netzversorgung im Normalbetrieb direkt mit der Last und laden die Batterie über den Gleichrichter auf. Bei einem Stromausfall verbindet der Transfersch alter den Wechselrichter mit der Last, um AC-Leistung aus umgewandelter DC-Leistung in der Batterie zu liefern. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Online- und Offline-USV. Im Gegensatz zu Offline-USVs bieten Online-USVs eine Isolierung zwischen Netzstrom und Last. Daher wird jede Spannungsverzerrung von der Online-USV nicht an die Ausgangsspannung weitergegeben. Auf Kosten der Spannungsverzerrung sind die Kosten von Offline-USVs jedoch viel niedriger als von Online-USVs.
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