USV: Durchhaltezeit bei Belastung ausrechnen

[homey21]

Hallo,
kann jemand rechnen, wie lange eine USV in etwa halten wird mit bspw. folgenden Werten:

Ein Netzteil für den Router hat primär 220 Volt und 1 Ampere, sekundär angegeben sind 12 Volt und 2 Ampere. Die USV hat einmal 420 Watt angegeben und auch 700 VA. Dann steht da bei den 700 VA was von "Ausgangsscheinleistung". Von der Schule kenne ich noch, dass Watt=VA sind.

Ich hätte jetzt gesagt, das Netzteil braucht 220V * 1A = 220 VA (die sekundäre Seite spielt keine Rolle) und die USV leistet 420 Watt (=VA) also 2 Stunden Haltbarkeit vs die 700 VA (=Watt) Ausgangsscheinleistung und es wären 3,18 Stunden?

Wie wäre die richtige Rechnung?

[cmjay]

Am einfachsten und zuverlässigsten wäre es, die Stützzeit der USV mit der vorgesehenen Last einfach zu testen.

[homey21]

ja ich glaube auch, denn da rechnet sich ja irgendwie noch der cosphie mit ein, abhängig vom Netzteil usw

und dann gilt der Test ja auch nur für den Tag, ggf ein Jahr später ist der Akku schon etwas schwächer

[HM-Villa]

Hallo homey21,
niemand kann mit Deinen Angaben ausrechnen, wie lange Deine (geheime) USV halten wird. Wenn man nur Leistungsangaben zur Verfügung hat geht das einfach nicht, weil die USV während des Betriebes Energie verbraucht - das ist das Produkt von Leistung und Zeit. Was fehlt also hier - eine Zeitangabe. Wie lange kann denn die USV die 420 W liefern? Dann könnte man wenigstens überschlägig was "ausrechnen", wobei die Laufzeit auch stark lastabhängig ist. Genau aus diesem Grund gibt es von den USV-Herstellern Laufzeitdiagramme, die abhängig von der Last die Laufzeit angeben. In genau so ein Diagramm des geheimen Herstellers Deiner geheimen USV solltest Du schauen.
Übrigens: "Von der Schule kenne ich noch, dass Watt=VA sind." Du meinst also eine Scheinleistung von 700 VA sei gleich einer Wirkleistung von 420 W? Das ist nicht zutreffend.

[GEVJan]

Aaalso,
Der Wechselrichter deiner USV kann anscheinend 700VA oder 420W Leistung bringen. Ist das der Peak oder der Dauerwert? Das sagt erstmal nur aus wie "groß" dein Verbraucher sein darf. Die wichtige Größe ist hier die Kapazität deines Akkus. Ein 10Ah-Akku mit 12V Nennspannung hat folglich eine gespeicherte Arbeit von 120VAh. Dazu kommt der cos phi von sagen wir mal 0,9. Bleiben also 108Wh. Diese Kapazität gilt nornalerweise bei einem neuen Akku der über 10Std mit einer konstanten Last entladen wird. Wären also 10,8W für die Nennkapazität.
Zum Verbraucher: Entscheidend ist weder die Primär- noch die Sekundärseite des Netzteils, sondern was hinten dran hängt.
Angenommen dein Verbraucher zieht wirklich 220W, dann entspräche dies einer Kapazität von 0,5h (108Wh/220W). Da man bei einem Kap-Test K0,5 jedoch heftige Verluste einrechnen muss bleiben dir vllt. 15 Minuten. Hoffe das hilft

[homey21]

Vielen Dank euch.

Also das wäre bspw. das Eaton 700 (mit 700 VA oder 420 Watt), als Steckdosen-USV. Also kann man quasi im Schnitt mit maximal 30 Minuten rechnen bei so einer Kiste?

[cmjay]

Also kann man quasi im Schnitt mit maximal 30 Minuten rechnen bei so einer Kiste?

Nö, das hängt sehr stark von der Last ab.
Als Beispiel:
Ich habe hier eine FSP Fortron Nano800 mit 800VA im Einsatz, die meine Fritzbox 7490, die CCU2, einen Switch, das Festnetztelefon und einen Raspi 1B absichert. Das dürften in Summe so etwa 30 -35W Last sein. Und das Dingen hat bisher Stromausfälle von mehr als einer Stunde locker überbrückt. Ich glaube 75 Minuten war bisher der Worst Case.
Allerdings fange ich nach 60 Minuten Stromausfall trotzdem verstärkt zu schwitzen an ...

[HM-Villa]

Hallo homey21,
nein, man kann mit 8 Minuten rechnen. Nachdem die USV nicht mehr geheim ist, kann man bei Eaton auf der Webseite in die technischen Daten schauen und erfährt dies so. Die angegebene Zeit ist die Überbrückungszeit bei Nennlast 700 VA. Bei Verringerung der Last ergeben sich (in erster Näherung) in gleichem Maße längere Überbrückungszeiten (Dreisatz!). Ein Beispiel: Deine Last betrage 1/4 der Nennlast, also 175 VA. Das ergäbe eine Überbrückungszeit von 4 * 8 min = 32 min. Prinzip erkannt? Mit dieser Rechnung liegst Du eher auf der sicheren Seite, weil der eingebaute Akku in diesem Fall nicht so gequält wird und williger Energie liefert bis die USV wegen Unterspannung des Akkus abschaltet. Das gilt natürlich nur für einen frischen Akku. Deshalb sollte man den USV-Akku regelmäßig wechseln. So aller 3 Jahre darf es schon ein neuer sein, wenn's ein Bleiakku ist. Denn wenn er ein paar Jährchen auf dem Buckel hat, wird's schneller duster, will sagen, die USV erreicht beileibe nicht mehr die Überbrückungszeiten nach Datenblatt.

[GEVJan]

Dreisatz gilt leider nicht! Es ist eher eine logarythmische Kurve. So kannst du z. B. bei einer Hoppecke net.power 12V100Ah bei einer 10 stündigen Entladung 108Ah entnehmen und bei einer halbstündigen Entladung nur noch 68Ah. Das heißt du hast bei einer 10Ah Batterie mit 12V ca. 120Wh zur Verfügung. Bei 220W hättest du so schätzungsweise max 15 Minuten.
Das dürfte in den meisten Fällen aber ausreichen.
Hast du nur 30W hält die Kiste bestimmt 3 Stunden.

[HM-Villa]

Hallo GEVJan,
ich schrub auch nicht, dass der Dreisatz gilt, sondern, dass man damit was rechnen kann:

• in 1. Näherung

• mit dieser Rechnung liegst Du eher auf der sicheren Seite (mit Begründung, warum das so ist)

• gilt natürlich nur für einen frischen Akku (das ist essentiell, Begründung s. u.)

Der Anspruch war nicht, die Laufzeit bis auf die letzte Millisekunde genau auszurechnen, sondern dem TE eine Möglichkeit an die Hand zu geben, überschlägig die Laufzeit zu ermitteln. Da er die tatsächliche Leistungsaufnahme seiner Geräte nicht kennt, ist er sowieso nur wenig vom Raten entfernt.
Wir sprechen hier auch nicht von Entladung bei Nennbedingungen des Akkus. Der von Eaton hier einsetzte Akku hat gerade einmal 7 Ah, diese Kapazität ist für eine Entladedauer von 10 Stunden, allenfalls 5 Stunden spezifiziert. Eine Entladung bei Nennlast (lt. Eaton-Datenblatt) in lediglich 8 Minuten ist für den Akku nahe am Kurzschluss. Wenn man das ein paar mal gemacht hat, hält der auch keine 3 Jahre mehr. Was ist, wenn der Akku dann lange Zeit nicht benötigt wird und bspw. zwei Jahre später mal wieder die USV versorgen muss? Dann hält der auch nicht mehr logarithmisch lange. Es kann sein, die USV schaltet sofort ab, weil eine Zelle des Akkus so schlecht ist, dass der Akku zum Betrieb der USV keine ausreichende Spannungslage mehr hat. Ergebnis: Überbrückungszeit von wenigen Sekunden... Ja, ich weiß, die USV macht ja immer mal einen Selbsttest. Habe fertig.