Unterschied zwischen Online- und Offline-UPS

Hauptunterschied - Online- oder Offline-UPS
 

USV oder unterbrechungsfreie Stromversorgung ist ein Gerät, das kritische Lasten mit Strom versorgt, die auch während eines Stromausfalls ununterbrochen laufen sollten. USVs haben zwei Typen: Rotations- / Mechaniktyp, der Motoren und Generatoren als Stromquelle umfasst, und statische USVs, die Notstrom über eine Batteriebank liefern und mit elektronischen Leistungsgeräten betrieben werden. Online- und Offline-USVs werden je nach Funktionalität den statischen USVs zugeordnet. Der Hauptunterschied zwischen Online- und Offline-USV liegt darin Offline-USVs schalten die Last direkt aus dem Netz ein, wenn die Hauptversorgung verfügbar ist wohingegen Online-USVs versorgen die Last über eine Gleichrichter-Wechselrichter-Kombination mit Strom, ohne die Last direkt an das Stromnetz anzuschließen.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist eine Offline-USV?
3. Was ist Online-UPS?
4. Side-by-Side-Vergleich - Online- oder Offline-UPS in tabellarischer Form
5. Zusammenfassung

Was ist eine Offline-USV??

Der Begriff offline bedeutet, dass die Akkubank im Normalbetrieb bei verfügbarer Netzspannung nicht mit der Last verbunden ist (offline). In dieser Situation wird der Netzstrom direkt über einen statischen Übertragungsschalter, der normalerweise eingeschaltet ist, an den Ausgang der Last angeschlossen. Wenn der Netzstrom zur Verfügung steht, wird die Backup-Batteriebank durch ein Ladegerät, das aus einer Gleichrichterschaltung besteht, durch Gleichstrom aufgeladen.

Bei einem Stromausfall oder bei einer großen Unterspannung / Überspannung trennt der statische Schalter die Hauptversorgung von der Last und verbindet die Batterie innerhalb einer unwesentlichen Zeitdauer mit der Last. Diese Übertragungszeit von Netz zu Batterie beträgt normalerweise 10 bis 25 ms und hängt von den Halbleitern oder elektronischen Leistungsschaltkreisen ab, die den Netzausfall erkennen und das Umschalten durchführen.

Da der Netzstrom im Normalbetrieb direkt an die Last angeschlossen ist, treten am Ausgang der USV offensichtlich Verzerrungen wie Spitzen, Durchhang und Rauschen im Netz auf. Es gibt jedoch USV-Systeme, die am Ausgang eine Art Stromaufbereitung durchführen. Line-Interactive-USVs sind solch eine spezielle Art von Offline-USVs, die mit kleinen Überspannungen oder Unterspannungen umgehen, die im Netz auftreten. Sie verwenden einen Multi-Tap-Autotransformator oder einen Buck-Boost-Transformator, um die Eingangsnetzspannung in die korrekte Ausgangsspannung umzuwandeln.

Abbildung 01: Line Interactive USV

Da in Offline-USVs eine unvermeidliche Schaltzeit auftritt, ist die Stromversorgung der angeschlossenen Lasten offensichtlich. Daher werden USVs dieser Art mit Verbrauchern wie Desktop-Computern, Druckern, Notlichtschaltkreisen usw. verwendet, die einen solchen kleinen Stromausfall bewältigen können. Offline-USVs sind die billigsten unter allen USVs, da sie das einfachste Design aufweisen.

Was ist eine Online-USV??

Online-USVs dienen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung. Im Gegensatz zu Offline-USVs verbinden Online-USVs nicht den Netzstrom mit dem Ausgang. Stattdessen versorgt sie die Last über die Gleichrichter-Wechselrichter-Kombination mit Wechselstrom und lädt gleichzeitig die Batterie auf. Bei einer Unterbrechung funktioniert der Gleichrichter nicht mehr und die Batteriebank, die bereits an den Wechselrichter angeschlossen ist, versorgt die Last mit Strom. Daher gibt es in Online-USVs keine Übertragungszeit. Diese werden auch genannt USV mit Doppelwandler, da der Wechselstrom vom Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt wird und vom Wechselrichter wieder in Wechselstrom umgewandelt wird.

Abbildung 02: Ein vereinfachtes Diagramm einer Online-USV

Im Gegensatz zu Offline-USVs ist der statische Übertragungsschalter in Online-USVs normalerweise AUS. Es wird nur verwendet, wenn eine Überlast vorliegt oder wenn ein hoher Einschaltstrom von einem angeschlossenen Motor gezogen wird. In einer solchen Situation erkennt die elektronische Leistungsschaltung, die dem statischen Schalter zugeordnet ist, den hohen Strom und überträgt die Versorgung vom Wechselrichter an das Netz. 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 versorgen. Daher sollte der Gleichrichter mit einer höheren Last umgehen, und Online-USVs verfügen normalerweise über große Kühlkörper. Außerdem sind Online-USVs im Vergleich zu Offline-USVs wesentlich teurer. Sie werden bei kommerziellen Anwendungen und an Orten eingesetzt, an denen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung von entscheidender Bedeutung ist, beispielsweise in Rechenzentren und Intensivstationen für Krankenhäuser. Obwohl sie für Anwendungen mit mehr als 10 kW eingesetzt wurden, die Technologie wurden drastisch weiterentwickelt und die Kosten gesenkt, sind jetzt Online-USVs für Geräte verfügbar, die sogar unter 500 Watt liegen. Obwohl ein zusätzlicher Aufwand anfällt, bieten Online-USVs eine Trennung der Last vom Netz. Somit breiten sich Spannungsverzerrungen im Netz nicht bis zum Ausgang aus und die Versorgungsspannung für die Last bleibt immer sauber.

Was ist der Unterschied zwischen Online- und Offline-UPS??

Online vs. Offline-USV
Die Online-USV verbindet die Last bei normalem Betrieb oder bei Ausfall nicht mit Netzstrom. Die Batteriebank ist immer an der Last angeschlossen.	Die Batteriebank der Offline-USVs ist in einer normalen Situation nicht in Last mit der Last. Das Netz ist direkt an die Last angeschlossen.
Übertragen von normalen in Sicherungssituationen
Da die Batterie immer an die Last angeschlossen ist, ist bei Online-USVs keine Übertragungszeit erforderlich. Der Umschalter verbindet den Wechselrichter im Normalzustand mit der Last.	Es gibt eine Millisekunde Verzögerung bei der Übertragung aufgrund der Netzleitungserkennung und des Schaltens durch die Leistungselektronikschaltung.
Kosten
Die Kosten für Online-USV sind höher, da der Gleichrichter für die gleichzeitige Aufladung und Lastversorgung mit hoher Leistung ausgelegt ist.	Offline-USVs sind aufgrund des einfacheren Designs vergleichsweise kostengünstiger.
Anwendungen
Empfindliche und äußerst kritische Lasten wie medizinische Instrumente und Datenzentren werden von Online-USVen betrieben. Durch die Trennung vom Netz zur Last kommt es am Ausgang nicht zu Verzerrungen.	Offline-USV bieten keine Isolation. Bei normalem Betrieb der Offline-USV kommt es daher zu Spannungsverzerrungen des Eingangs, die am Ausgang reflektiert werden.

Zusammenfassung - Online versus Offline-UPS

USVs dienen zur Stromversorgung von Geräten ohne Unterbrechung bei Stromausfall oder starken Spannungsabfällen im Stromnetz. USVs werden in Online- und Offline-USVs eingeteilt, bei denen es sich um statische USVs handelt, die auf Halbleiterelektronikgeräten betrieben werden. Online-USVs können ohne Unterbrechung Strom ohne Unterbrechung bereitstellen, da ihre Batterie immer an den Wechselrichter angeschlossen ist, über den die Last auch im normalen Betrieb versorgt wird. Im Gegensatz dazu verbinden Offline-USVs im Normalbetrieb die Stromversorgung direkt mit der Last und laden die Batterie über den Gleichrichter auf. Bei einem Stromausfall verbindet der Umschalter den Wechselrichter mit der Last, um Wechselstrom aus konvertiertem Gleichstrom in der Batterie zu liefern. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Online- und Offline-USV. Im Gegensatz zu Offline-USVs bieten Online-USVs eine Trennung zwischen Netzstrom und Last. Daher wird keine Spannungsverzerrung von einer Online-USV an die Ausgangsspannung weitergeleitet. Auf Kosten einer Spannungsverzerrung sind die Kosten für Offline-USVs jedoch wesentlich geringer als für Online-USVs.

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Referenz:

1. „Vergleich zwischen unterbrechungsfreier Online- und Offline-Stromversorgung“. Leistungselektronik A bis Z. N.p., 01. Januar 2015. Web. Hier verfügbar. 13. Juni 2017.
2. Humayun, Naveed "UPS-Verlauf". PK UPS. N.p., 10. Januar 2014. Web. Hier verfügbar. 13. Juni 2017.

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