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Langlebige und sichere DC-USV-Systeme.

Informationen zur Auswahl der richtigen Batterietechnologie

In der Industrie und Medizintechnik werden ausfallsichere Systeme und Komponenten immer wichtiger für einen reibungslosen Ablauf. Ein wichtiger Teil davon ist eine leistungsfähige unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), die Schutz vor Stromausfällen, Flicker, Schwankungen und Spannungseinbrüchen bietet.

Die Anforderungen an eine unterbrechungsfreie DC-Stromversorgung sind vielfältig – dazu zählen geringe Kosten, Langlebigkeit, Flexibilität und Zuverlässigkeit. Bei der Auswahl sind daher eine genaue Analyse der Applikation, detaillierte Kenntnisse der unterschiedlichen Batterietechnologien sowie eine Betrachtung der Total Cost of Ownership erforderlich.

Verschiedene Batterietechnologien

Für den Einsatz in DC-USV-Systemen kommen im Wesentlichen folgende Batterietechnologien infrage:
• Supercaps (Ultrakondensatoren)
• Lithium-Ionen-Batterien (v. a. Lithium-Eisen-Phosphat LiFePO4)
• Reinblei-Zinn-Batterien (Cyclon-Zellen)
• Klassische Blei-Gel-Batterien

Jede Technologie bringt unterschiedliche Eigenschaften mit.

Eigenschaften der Batterietechnologien

Eine DC-USV applikationsspezifisch dimensionieren

Will man eine DC-USV richtig dimensionieren, ist zunächst folgende Frage zu klären:
Welche Komponenten des Systems müssen bei einem Stromausfall tatsächlich abgesichert werden?
Beispiel: In einem Industrie-PC-System kann der Anteil des Energieverbrauchs für ein integriertes Display bei rund 40 Prozent liegen. Muss bei einem Stromausfall nicht zwingend das Display, sondern nur die Rechnereinheit weiter betrieben werden, lassen sich bis zu 40 Prozent Batteriekapazität = Platz und Kosten einsparen.

Die benötigte Batteriekapazität errechnet sich durch das Multiplizieren der definierten Leistungsaufnahme im USV-Betrieb mit der gewünschten Überbrückungszeit. Je nach Applikation kann sich die geforderte Überbrückungszeit im Sekunden-, Minuten- oder Stundenbereich bewegen.
Beispiel: Soll ein System mit einer mittleren Leistungsaufnahme von 100 W bei einem Stromausfall für 80 Sekunden überbrückt werden, ist eine Batteriekapazität von 8000 Ws oder J erforderlich. Bei längeren Überbrückungszeiten findet die Berechnung entsprechend in Wh statt.

Die tatsächlich benötigte Batteriekapazität liegt jedoch höher als der rein rechnerisch ermittelte nominale Wert, denn:
• Wirkungsgradverluste und niedrigere Spannungen aufgrund von Temperaturänderungen müssen berücksichtigt werden.
• Batteriezellen weisen in Abhängigkeit vom Entladestrom und der Temperatur unterschiedlich nutzbare Kapazitäten auf und altern zudem.
• Die auf den Zellen angegebene Batteriekapazität ist nicht voll nutzbar, denn die Einhaltung der Grenzwerte für Überspannung (OV) und Unterspannung (UV) erfordert immer eine gewisse Restkapazität.
• Leistungsreserven sollten mit eingeplant werden.

Stromversorgungshersteller wie Bicker Elektronik setzen hierfür eigens programmierte Berechnungstabellen und -formeln ein, um all diese Parameter und Sicherheitspuffer bei der Kapazitätsberechnung zu berücksichtigen.

Gezielt auswählen

Für die gezielte Auswahl einer passenden Batterietechnologie gibt es weitere Faktoren zu berücksichtigen, darunter:
Einfluss der Betriebstemperatur
• Energie- und Leistungsdichte
• Steuerungs- und Ladetechnik von DC-USV-Systemen
• PowerSharing zur Vermeidung von Überdimensionierung
• Ladeverfahren und Lebensdauer

Bei der Auswahl eines DC-USV-Systems sollte wegen der sehr unterschiedlichen Anforderungsprofile an eine unterbrechungsfreie DC-Stromversorgung zunächst immer eine individuelle Design-In-Beratung und applikationsspezifische Konzeption gemeinsam mit dem Stromversorgungshersteller stattfinden.

Bei Schukat

Hersteller von DC-USV-Systemen wie Bicker Elektronik bieten für jedes Anforderungsprofil die passende Lösung, wie zum Beispiel das modulare DC-USV-System UPSI mit passenden Energiespeichern und Batteriepacks. Die Systeme sind bei uns ab Lager erhältlich.

Ausführliche Informationen zur Auswahl der richtigen Batterietechnologie für DC-USV-Systeme stellen wir im Whitepaper von Bicker Elektronik zur Verfügung.

Unser technisches Vertriebsteam berät Sie gerne.




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