Oft genügen schon kleine Schwankungen oder kurze Stromausfälle, um immense Schäden anzurichten. Das gilt vor allem in der Industrie, wo sich Netzschwankungen sofort auf sensible Technik auswirken. Mit USV-Anlagen beugen Sie dem vor. Sie schützen technische Systeme und stellen sicher, dass Prozesse auch bei Netzschwankungen weiterlaufen.
Was USV-Anlagen sind, für wen sie sich lohnen und wie Sie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung bekommen, erklären wir in den folgenden Abschnitten.
Die Themen im Überblick:
- USV-Anlagen: Definition und Funktionsweise
- Funktion der unterbrechungsfreien Stromversorgung
- Vorteile und Einsatzbereiche der Elektrotechnik
- Typische Einsatzbereiche und Einsatzfälle der Technik
- Verschiedene USV-Typen: Von 230 bis 400 Volt
- Unterbrechungsfreie Stromversorgung einbauen
- FAQ: Häufig gestellte Fragen zu USV-Anlagen
USV-Anlagen: Definition und Funktionsweise
Bei USV-Anlagen handelt es sich um Systeme zur unterbrechungsfreien Stromversorgung. Haben Sie eine solche im Einsatz, bekommen angeschlossene Verbraucher auch dann die nötige Energie, wenn die Spannung im Netz schwankt oder vorübergehend komplett ausfällt. Abhängig von der Art der USV liegt die Ausfallzeit dabei in einem Bereich von null bis 20 Millisekunden. Führen schon kleinste Schwankungen und Ausfälle zu immensen Schäden, sichern Sie sich mit USV-Geräten also zuverlässig ab. Sie beugen Datenverlusten vor und halten Prozesse unter (fast) allen Umständen am Laufen. Je nach Anforderung und Auslegung ist die Ersatzversorgung dabei für wenige Minuten bis hin zu mehreren Stunden möglich.
Die wichtigsten Fakten zu USV-Anlagen im Überblick:
- USV-Anlagen sorgen für eine gleichmäßige Stromversorgung bei Netzschwankungen und -ausfällen.
- Die Reaktionszeit liegt bei 0 bis 20 Millisekunden – je nach Art der unterbrechungsfreien Stromversorgung.
- Bei einem Ausfall ist die Stromversorgung für einige Minuten bis mehrere Stunden gesichert – entscheidend ist die Größe und die Batterie-Ausstattung der USV-Anlagen.
- Einsatzbereiche in Industrie und Rechentechnik – überall, wo Netzschwankungen große Schäden verursachen.
Funktion der unterbrechungsfreien Stromversorgung
USV-Anlagen überwachen das Netz und kombinieren Elektronik, Batterie- sowie Umschalttechnik so, dass die Spannung nicht abfällt. Das Grundprinzip lässt sich dabei anhand der folgenden Schritte verständlich erklären:
- Normalbetrieb: Im Normalbetrieb kommt Strom aus dem öffentlichen Netz. Die unterbrechungsfreie Stromversorgung versorgt alle angeschlossenen Geräte und lädt gleichzeitig den Stromspeicher. Netzschwankungen gleicht sie dabei direkt aus, um Probleme in der Anlage zu vermeiden.
- Netzstörung: Kommt es zu einer Störung und der Strom fällt aus, erkennt ein USV-System das innerhalb von Millisekunden. Gleiches gilt für Unter- und Überspannungen, die sensible Geräte ebenfalls stören oder beschädigen können.
- Batteriebetrieb: Das USV-Gerät schaltet nun auf Batteriebetrieb um. Ein Wechselrichter sorgt dabei für die richtigen Parameter, um angeschlossene Technik zuverlässig versorgen zu können. Letztere laufen ohne Unterbrechung (je nach USV-Typ 0 bis 20 ms) weiter.
- Normalbetrieb: Ist der Netzstrom wieder stabil, erkennt die Anlage auch das. Sie schaltet auf Netzbetrieb um und lädt die Akkumulatoren für den nächsten Einsatz auf.
Die Technik schützt damit vor Stromausfall, Spannungsspitzen, Unter- sowie /Überspannung, allgemeinen Netzstörungen und daraus folgenden Datenverlusten sowie Hardware-Schäden.
Bild: Schema der Funktion unterbrechungsfreien Stromversorgung am Beispiel einer Offline- USV
Wichtig zu wissen: Bei unterschiedlichen USV-Typen weicht die Funktion etwas ab. Das liegt daran, dass diese Geräte auf andere Art und Weise mit Strom versorgen. Während Offline-USVs erst bei Störungen in Betrieb gehen, strömt der Strom bei Online-Anlagen immer über Speicher und Wechselrichter. Mehr dazu im Abschnitt zu USV-Typen und deren Einsatz.
Unterschied: USV, NEA und Ersatzstromversorgung
Nicht zu verwechseln ist die unterbrechungsfreie Stromversorgung mit einer Notstromersatzanlage (NEA). Während erstere die Versorgung ohne nennenswerte Unterbrechung sicherstellt, übernimmt eine NEA die Stromversorgung erst nach einigen Sekunden oder Minuten. Diese Verzögerung ist nötig, um ein entsprechendes Aggregat starten und hochfahren zu können. Die Dauer der Überbrückung ist mit einer NEA hingegen nahezu unbegrenzt, solange dem Aggregat ausreichend Brennstoff zur Verfügung steht. Möglich ist es daher, USV und NEA in sensiblen Bereichen zu kombinieren.
Übrigens: Der Begriff Ersatzstromversorgung gilt als Oberbegriff und damit für die unterbrechungsfreie Stromversorgung sowie die Notstromersatzanlage.
Vorteile und Einsatzbereiche der Elektrotechnik
USV-Anlagen stellen eine stabile Stromversorgung sicher. Sie überbrücken Stromausfälle sowie Netzschwankungen und schützen damit die nachfolgenden Verbraucher. Sie retten damit Daten, wirken Hardwareschäden entgegen und vermeiden lange Rekalibrierungsphasen nach einer Störung der Stromversorgung.
Typische Einsatzbereiche und Einsatzfälle der Technik
Ob in der Industrie, im Büro oder im Rechenzentrum: Überall dort, wo bereits geringe Netzschwankungen immense Schäden verursachen können, lohnt sich die Installation einer unterbrechungsfreien Stromversorgung. Die folgende Übersicht zeigt typische Beispiele und individuelle Nutzen sowie Vorteile der USV-Anlagen.
- IT und Büro: In Büros und IT-Anlagen sorgt die Technik dafür, dass PCs, Server und netzwerkgebundene Speicher (NAS) bei Netzschwankungen aktiv bleiben. Sie können Prozesse abschließen, Daten speichern und sich selbst kontrolliert herunterfahren. Vorteil: Datenverluste und beschädigte Daten bleiben aus, auch wenn die Technik vorübergehend nicht nutzbar ist (je nach Auslegung).
- Netzwerktechnik: In Netzwerkumgebungen sorgen USV-Anlagen dafür, dass Router, Firewalls und Switches weiterlaufen. Das sichert die Funktion der Anlagen ab, sorgt für einen höheren Datenschutz und verhindert das Zusammenbrechen von VPN-Tunneln, etwa bei Fernwartung, Notdiensteinsätzen oder Homeoffice-Arbeiten. Vorteile: Datenschutz und Aufrechterhalten der Netzwerkumgebung.
- Medizin und Pflege: Trotz Stromausfall liefert ein USV-System Strom für wichtige Instrumente und Apparate. Dazu gehören lebenserhaltende Anlagen genauso wie Monitore und Rufsysteme. Vorteile: Patientensicherung, Leben retten und erhalten.
- Industrie und Produktion: Kommt es zu Netzschwankungen, versorgen USV-Anlagen Steuerungen (SPS), Roboter und Maschinen dennoch. Prozesse laufen weiter oder fahren kontrolliert herunter. Vorteile: Schutz vor Produktionsausfällen, Maschinenschäden und Neuprogrammierungen
- Banken und Rechenzentren: Durch die unterbrechungsfreie Stromversorgung bleiben Server und Datenbanken dauerhaft online. Das gilt zumindest so lange, bis Notstromaggregate übernehmen und Netzschwankungen dauerhaft ausgleichen. Vorteile: Sicherstellung von Transaktionen und Datenintegrität
- Einzel- und Großhandel: Ein USV-System verhindert den abrupten Ausfall von Kassensystemen. Dadurch lassen sich laufende Zahlungen ausführen und Unterbrechungen bleiben aus. Vorteile: keine Umsatzverluste und Systemabstürze.
- Sicherheits- und Notfalltechnik: Auch bei Netzausfällen oder Schwankungen lassen sich Alarmanlagen, Zugriffskontrollen und Systeme zur Videoüberwachung weiterbetreiben. Vorteile: Schutz von Anlagen, Gebäuden und Personen.
- Telekommunikation: USV-Anlagen sichern Sende- sowie Telefonanlagen auch bei Stromausfällen ab. Auf diese Weise bleiben Netze aktiv. Notrufe lassen sich weiter absenden und die Kommunikation kommt nicht zum Erliegen. Vorteile: Zuverlässige Kommunikation über Festnetz und Mobilfunk
- Medien und Rundfunk: Vor allem bei Live-Übertragungen lassen sich Ausfälle durch die unterbrechungsfreie Stromversorgung vermeiden. Programme laufen weiter und in Krisensituationen lassen sich auch Warn- und Gefahrenhinweise an die Bevölkerung absenden. Vorteile: sicheres Aussenden von Programmen und Meldungen.
- Privathaushalte: Sogar in Privathaushalten wächst die Bedeutung der USV-Anlagen. Grund dafür ist die zunehmende Digitalisierung. Die Technik sorgt dafür, dass Smart-Home-Systeme, Türautomatiken sowie Alarmanlagen zuverlässig funktionieren. Vorteile: Zuverlässige Heimautomation und Sicherheit
Die Übersicht zeigt: In nahezu allen Bereichen kommen USV-Anlagen heute sinnvoll zum Einsatz. Gründe dafür sind vor allem die zunehmende Digitalisierung und die Tatsache, dass viele Systeme sehr sensibel auf Netzschwankungen sowie Stromausfälle reagieren.
Verschiedene USV-Typen: Von 230 bis 400 Volt
Haben Sie sich für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung entschieden, stehen verschiedene USV-Typen zur Auswahl. Grundsätzlich lassen sich dabei Offline-, Line-Interactive- und Online-USVs voneinander unterscheiden. Die folgende Übersicht zeigt, was die einzelnen Lösungen auszeichnet und wann sie jeweils zum Einsatz kommen.
| USV-Typ | Funktionsweise | Umschaltzeit | Autonomiezeit | Typische Einsatzbereiche |
|---|---|---|---|---|
| Offline-USV (Standby) | Versorgt Geräte direkt aus dem Netz, schaltet bei Ausfall auf Batterie um | ca. 5–20 ms | 5–10 Minuten | Einzel-PCs, Heimarbeitsplätze, einfache Bürogeräte |
| Line-Interactive-USV | Versorgt Geräte direkt aus dem Netz, verfügt über eine automatische Spannungsregelung (AVR) zum Ausgleich geringer Schwankungen, schaltet bei Ausfall auf Batterie um | ca. 2–4 ms | 10–30 Minuten | Server, Netzwerkspeicher (NAS), Netzwerktechnik, kleine IT-Umgebungen |
| Online-USV (Doppelwandler) | Strom fließt permanent über USV, keine Umschaltung nötig | 0 ms | 30 Minuten bis mehrere Stunden (mit Zusatzbatterien) | Rechenzentren, Medizin, Industrie, kritische Systeme |
Offline-Systeme sorgen damit für den Basisschutz. Sie sind günstiger, haben dafür aber eine längere Umschaltzeit. Einen guten Kompromiss aus Preis und Leistung bieten Line-Interactive-Anlagen, die Spannungsschwankungen ausgleichen und schneller auf die Batterie umschalten. Sind Unterbrechungen komplett zu vermeiden, sorgen Online-USV-Anlagen für den besten Schutz Ihrer Systeme. Sie liefern dauerhaft sauberen Strom und überbrücken Ausfälle bei Bedarf auch für mehrere Stunden.
Unterscheidung nach Spannung und Leistungsbereich
Geht es um die Auswahl einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, spielt auch die Spannung eine Rolle. So lassen sich die Anlagen in 1-phasige sowie 3-phasige Systeme für 230- und 400-Volt-Systeme unterscheiden. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick.
| USV-Typ (elektrisch) | Eingang / Ausgang | Typische Spannung | Leistungs-bereich | Typische Einsätze |
|---|---|---|---|---|
| 1-phasig → 1-phasig | 1 Phase rein / 1 Phase raus | 230 V AC | ca. 0,3–10 kVA | PCs, NAS, Server, Netzwerktechnik |
| 3-phasig → 1-phasig | 3 Phasen rein / 1 Phase raus | 400 V → 230 V | ca. 10–30 kVA | Serverräume, größere IT-Lasten |
| 3-phasig → 3-phasig | 3 Phasen rein / 3 Phasen raus | 400 V AC | >20 kVA bis MVA | Rechenzentren, Industrie, Krankenhäuser |
Einphasige USV-Anlagen für 230 V stellen dabei den Standard in Privathaushalten und Büros dar. Sie eignen sich für kleine Lasten und lassen sich in der Regel schnell installieren. Dreiphasige USV-Anlagen für 400 V eignen sich hingegen für Einsatzbereiche mit hohen Lasten. Sie ermöglichen eine gleichmäßige Lastverteilung und arbeiten häufig verlustärmer, da pro Phase weniger Strom fließt.
Praxistipp für die Auswahl: Eingang und Ausgang der unterbrechungsfreien Stromversorgung müssen immer zur Installation passen. Bei mittleren bis höheren Lasten eignen sich dabei vor allem USV-Systeme für Drehstrom. Je nach Last entweder 3- zu 1- oder 3- zu 3-phasig. In Kliniken und Industrieanlagen sind 3-phasige Systeme Standard.
USV-Rack oder Standgerät: Tipps für die Auswahl
Neben der Art und Phasigkeit lassen sich unterbrechungsfreie Stromversorgungen auch nach der Bauart unterscheiden. Zur Wahl stehen dabei vor allem USV-Racks sowie Stand-Alone-Geräte.
- Rack-USVs sind dabei für den Einbau in 19”-Serverschränke konzipiert. Sie eignen sich besonders für IT- und Netzwerkinfrastrukturen, sind platzsparend, gut skalierbar und werden meist zur Absicherung einzelner Racks oder kleiner Serverumgebungen eingesetzt.
- Stand-Alone-USVs sind freistehende Geräte für höhere Leistungen und längere Überbrückungszeiten. Sie kommen vor allem in Industrie, Rechenzentren oder technischen Anlagen zum Einsatz, wo mehrere Verbraucher oder ganze Bereiche zentral abgesichert werden müssen.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung einbauen
Geht es um das Einbauen oder das Nachrüsten einer USV-Anlage, sind in der Regel immer ähnliche Bauteile und Abläufe nötig. So bestehen die Systeme im Kern aus dem USV-Rack oder USV-Gerät, das zwischen Netz und Verbraucher sitzt. Hinzu kommen Gleich- sowie Wechselrichter und Speicher, die als Teil der unterbrechungsfreien Stromversorgung dafür sorgen, dass der Strom auch bei Ausfällen im Netz nicht ausfällt.
Ablauf: Schritt für Schritt die USV-Anlage installieren
Die Installation der unterbrechungsfreien Stromversorgung folgt in der Regel einem immer gleichen Muster. Die folgende Übersicht zeigt den Ablauf Schritt für Schritt.
Im ersten Schritt geht es um die Ermittlung aller anzuschließenden Verbraucher. Experten bestimmen daraufhin die nötige Leistung und wählen die unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Ihren Vorgaben (Leistung, Phasigkeit, Ausfallzeit, Überbrückungsdauer) aus.
Im nächsten Schritt erfolgt eine intensive Prüfung der bestehenden Anlage. Experten achten dabei auf die Parameter der Stromversorgung, die Absicherung, die Leitungsquerschnitte sowie die Erdung gemäß Normen und Herstellerangaben. Anschließend bauen Sie die USV ins Rack ein (wegen des hohen Gewichts von unten nach oben) oder stellen diese am freien Aufstellort auf. Außerdem erfolgt der fachgerechte Anschluss an das Stromnetz über die vorgesehenen Klemmen oder Steckverbindungen.
Ist die unterbrechungsfreie Stromversorgung selbst installiert, folgt die Montage der internen oder externen Speichermodule. Experten schließen diese an die USV an und prüfen Polarität sowie Absicherung.
Im nächsten Schritt erfolgt der Anschluss der Verbraucher über PDUs oder Ausgangssteckdosen. Experten richten außerdem das Netzwerk ein und konfigurieren die Management-Software der unterbrechungsfreien Stromversorgung nach Ihren Vorgaben.
Ist alles fertig installiert, nehmen Fachhandwerker die Anlage in Betrieb, Sie kontrollieren die Anzeigen sowie die Grundkonfiguration und prüfen, ob auch die Stromspeicher vollständig laden. Ist das der Fall, folgt ein Funktionstest. Dabei simulieren Experten einen Netzausfall, um die Umschaltung, die Laufzeit und den planmäßigen Weiterbetrieb der Anlage überprüfen zu können.
Abschließend stellen Fachfirmen alle Unterlagen zusammen. Sie dokumentieren die Installation und übergeben Informationen zu den Einstellungen und den Messergebnissen der Prüfung an den Sie als neuen Betreiber.
Wichtig zu wissen: Um die Funktion der Technik dauerhaft sicherzustellen, ist eine regelmäßige USV-Wartung zu empfehlen. Diese erfolgt je nach Anforderung halbjährlich oder jährlich. Experten nehmen dabei die gesamte Anlage genau unter die Lupe und prüfen, wie sie sich bei einen simulierten Netzausfall verhält.
FAQ: Häufig gestellte Fragen zu USV-Anlagen
Eine USV-Anlage (unterbrechungsfreie Stromversorgung) schützt elektrische und elektronische Systeme vor Stromausfällen und Netzschwankungen. Sie stellt sicher, dass angeschlossene Geräte weiterlaufen oder kontrolliert herunterfahren können. Eingesetzt wird sie überall dort, wo Stromausfälle zu Datenverlust, Produktionsstillstand oder Sicherheitsrisiken führen.
Die Reaktionszeit einer USV liegt – je nach Typ – zwischen 0 und etwa 20 Millisekunden. Online-USVs arbeiten ohne Umschaltzeit, während Offline- und Line-Interactive-USVs wenige Millisekunden benötigen. Diese Zeiten sind in der Regel kurz genug, um empfindliche Technik zuverlässig zu schützen.
Die Überbrückungszeit reicht von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden. Entscheidend sind die Leistung der angeschlossenen Verbraucher sowie die Größe und Anzahl der Batterien. In vielen Fällen dient die USV dazu, Prozesse geordnet zu beenden oder die Zeit bis zum Start eines Notstromaggregats zu überbrücken.
Man unterscheidet hauptsächlich Offline-, Line-Interactive- und Online-USVs. Sie unterscheiden sich in Funktionsweise, Umschaltzeit und Schutzgrad. Während Offline-USVs einen Basisschutz bieten, sorgen Online-USVs für eine dauerhaft saubere und unterbrechungsfreie Stromversorgung.
Eine USV lohnt sich überall dort, wo schon kurze Stromausfälle oder kleine Spannungsschwankungen große Schäden verursachen können. Das betrifft vor allem Industrie, Rechenzentren, Medizin, Netzwerktechnik und zunehmend auch Privathaushalte mit Smart-Home-Systemen. Je sensibler die Technik, desto wichtiger ist eine zuverlässige USV-Anlage.
Ja — eine USV-Anlage lässt sich in den meisten Fällen problemlos nachrüsten. Fachbetriebe prüfen zunächst Ihre bestehende elektrische Infrastruktur und wählen eine passende USV-Ausführung aus, bevor sie das System anschließen und testen. Besonders in Büros, Serverräumen oder Produktionsumgebungen ist eine Nachrüstung eine sinnvolle Investition in Ausfallsicherheit.
Die Kosten hängen stark von Leistung, USV-Typ (Offline, Line-Interactive, Online), Phasigkeit (230 V oder 400 V) und gewünschten Laufzeiten ab. Kleine Systeme für Büro- oder Heim-IT beginnen oft im dreistelligen Euro-Bereich, mittlere Rack-USVs liegen im niedrigen vierstelligen Bereich, und leistungsstarke Industrie- oder Rechenzentrums-USVs können mehrere tausend bis zehntausend Euro kosten – zusätzlich zu Installations- und Wartungskosten.
