Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) ist ein elektronisches Gerät, das kritische Geräte wie Computer, Server, Telekommunikationsausrüstung und medizinische Geräte bei einem Stromausfall oder bei Stromschwankungen schützt.

Sie stellt sicher, dass diese Geräte kontinuierlich mit Strom versorgt werden, selbst wenn die Hauptstromquelle unterbrochen wird oder unzuverlässig ist.

Hier sind die grundlegenden Funktionsweisen einer USV:

1. Ständige Überwachung der Eingangsspannung: Eine USV überwacht ständig die Spannung der Hauptstromquelle. Wenn die Spannung innerhalb akzeptabler Grenzen liegt, liefert die USV diese Spannung direkt an die angeschlossenen Geräte weiter.

2. Batteriepufferung: Die USV verfügt über eingebaute Batterien, die ständig geladen werden, solange die Hauptstromquelle verfügbar ist. Diese Batterien sind darauf ausgelegt, bei einem Ausfall der Hauptstromquelle sofort Strom zu liefern.

3. Wechselrichter: Bei einem Ausfall der Hauptstromquelle wechselt die USV automatisch auf die Batterieversorgung. Der Gleichstrom (DC), der von den Batterien geliefert wird, wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt, der für die angeschlossenen Geräte verwendet wird. Dieser Umschaltvorgang erfolgt in der Regel sehr schnell, oft innerhalb von Millisekunden, sodass die meisten Geräte keine Unterbrechung bemerken.

4. Spannungsregulierung (AVR): Viele USV-Systeme verfügen über eine automatische Spannungsregulierung (Automatic Voltage Regulation, AVR), die Schwankungen in der Netzspannung ausgleicht, ohne auf die Batteriereserve umzuschalten. Dies schützt die Geräte vor Spannungsspitzen, -einbrüchen und anderen Anomalien im Stromnetz.

5. Kommunikation und Management: Moderne USV-Systeme bieten oft Kommunikationsschnittstellen (z.B. USB, RS-232 oder Netzwerk), die es ermöglichen, das USV-Gerät zu überwachen und zu steuern. Software kann auf den angeschlossenen Systemen ausgeführt werden, um eine geordnete Abschaltung durchzuführen, wenn die Batteriekapazität zur Neige geht.

6. Bypass-Schaltung: Einige USV-Systeme haben eine Bypass-Schaltung, die im Falle eines internen Fehlers der USV eine direkte Verbindung zwischen der Hauptstromquelle und den angeschlossenen Geräten herstellt, um sicherzustellen, dass die Geräte weiterhin mit Strom versorgt werden.

Es gibt verschiedene Typen von USV-Systemen:

• Offline/Standby USV: Die einfachste und kostengünstigste Art, die im Normalbetrieb die Netzspannung direkt durchschaltet und nur bei einem Stromausfall auf Batteriebetrieb umschaltet.

• Line-Interactive USV: Ähnlich wie die Offline-USV, aber mit zusätzlicher Spannungsregulierung, um besser mit Spannungsschwankungen umzugehen.

• Online/Double Conversion USV: Diese Art transformiert die Eingangsspannung ständig von AC in DC und wieder zurück in AC, wodurch eine kontinuierliche Stromqualität gewährleistet ist. Dies ist die teuerste und komplexeste Form, bietet jedoch den besten Schutz vor Stromunterbrechungen und -anomalien.

Jedes dieser Systeme hat seine eigenen Vor- und Nachteile, je nach den spezifischen Anforderungen und dem Budget des Benutzers.