Bei der Wartung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) wird festgestellt, dass einzelne Batterien ungewöhnlich warm werden. Die Ladespannung liegt innerhalb der vorgesehenen Grenzen, und die USV meldet keinen Fehler.
Eine zusätzliche Strommessung zeigt jedoch einen auffälligen Wechselstromanteil im Batteriestrang. Obwohl die Batterie überwiegend mit Gleichstrom betrieben wird, fließt ein überlagerter sogenannter Ripple-Strom.
Dieser kann beispielsweise durch die Gleichrichtung im Ladegerät, die Zwischenkreisregelung oder den Wechselrichter der USV entstehen.
Ein erhöhter Ripple-Strom kann die Batterie zusätzlich erwärmen und ihre Lebensdauer beeinträchtigen. Entscheidend ist jedoch, welcher AC-Anteil tatsächlich durch den Batteriestrang fließt.
Eine Messung ausschließlich am Ausgang des Ladegeräts liefert dafür nicht immer die erforderliche Information. Auch die richtige Stromzange und die Unterscheidung zwischen AC-RMS, DC und AC+DC sind wichtig.
Dieser Beitrag erklärt den sicheren Messaufbau, die Interpretation der Ergebnisse und die Bewertung anhand der Herstelleranforderungen.
Inhaltsverzeichnis
- Ripple-Strom in der USV erkennen
- Gleichstrom und überlagerter Wechselstrom
- Wie Ripple-Strom entsteht
- Richtigen Messpunkt im Batteriestrang wählen
- AC-RMS, DC und AC+DC unterscheiden
- Geeignete Stromzange auswählen
- Frequenzbereich und Signalform berücksichtigen
- Praxisbeispiel: Ripple-Strom und Zellbelastung berechnen
- VRLA-, Blei- und Lithium-Batterien
- Zulässigen Ripple-Strom bewerten
- Ladegerät und Gleichrichter prüfen
- Einfluss des USV-Wechselrichters
- Parallele Batteriestränge richtig messen
- Batterietemperatur und zusätzliche Erwärmung
- Innenwiderstand und Zellzustand
- Ripple-Spannung und Ripple-Strom unterscheiden
- Signalform und Frequenzspektrum untersuchen
- Lastzustand und Ladebetrieb berücksichtigen
- Elektrische Sicherheit an USV-Batterien
- Systematischer Prüfablauf
- Typische Messfehler und Diagnose
- Passende ICS-Produkte
- Fazit
- Häufig gestellte Fragen
1. Ripple-Strom in der USV erkennen
USV-Batterien speichern elektrische Energie und versorgen bei einem Netzausfall die angeschlossenen Verbraucher.
Im normalen Netzbetrieb werden viele Batteriesysteme durch ein Ladegerät auf ihrem vorgesehenen Ladezustand gehalten.
Dem Batteriestrom können dabei Wechselstromanteile überlagert sein. Diese werden als Ripple-Strom beziehungsweise AC-Ripple bezeichnet.
Zur Zustandsbewertung müssen Stromhöhe, Frequenz, Batterietemperatur und Betriebszustand berücksichtigt werden.
2. Gleichstrom und überlagerter Wechselstrom
Der tatsächliche Batteriestrom kann vereinfacht aus einem Gleichstromanteil und einem zeitlich veränderlichen Wechselstromanteil bestehen.
i(t) = IDC + iAC(t)
Der Gleichstromanteil beschreibt beispielsweise den mittleren Lade- oder Entladestrom.
Der Wechselstromanteil schwankt um diesen Mittelwert und kann auch dann vorhanden sein, wenn die USV scheinbar stabil arbeitet.
Für den Batteriehersteller ist häufig der Effektivwert des überlagerten Wechselstromanteils entscheidend.
3. Wie Ripple-Strom entsteht
Ripple-Strom entsteht durch zeitlich schwankende Strom- und Spannungsverläufe in der Leistungselektronik.
Typische Einflussgrößen sind Gleichrichter, Schaltnetzteile, Zwischenkreiskondensatoren und die Regelung des USV-Wechselrichters.
Die Höhe des Wechselstromanteils hängt unter anderem von der Schaltungstopologie, der Filterung und dem jeweiligen Betriebszustand ab.
Auch gealterte Filterkondensatoren oder fehlerhafte Leistungselektronik können zu erhöhten Wechselstromanteilen beitragen.
4. Richtigen Messpunkt im Batteriestrang wählen
Für die Bewertung der Batterielast muss der Strom gemessen werden, der tatsächlich durch den betreffenden Batteriestrang fließt.
Ein geeigneter Messpunkt liegt beispielsweise an einem ausreichend zugänglichen einzelnen Leiter des Batteriestrangs.
Wird die Stromzange gleichzeitig um Plus- und Minusleiter geführt, können sich die entgegengesetzten Ströme weitgehend aufheben.
Die Messung am gesamten Ladegerätausgang ist nicht automatisch mit dem Batteriestrom identisch, da die USV weitere Strompfade besitzen kann.
5. AC-RMS, DC und AC+DC unterscheiden
Bei der Ripple-Messung müssen drei unterschiedliche Messgrößen auseinandergehalten werden.
| Messgröße | Bedeutung | Wichtige Besonderheit |
|---|---|---|
| DC-Strom | Mittlerer Lade- beziehungsweise Entladestrom | Beschreibt nicht den überlagerten Ripple-Strom |
| AC-RMS-Strom | Effektivwert des Wechselstromanteils | Für die eigentliche Ripple-Strombewertung häufig maßgeblich |
| AC+DC-RMS | Gesamteffektivwert einschließlich Gleichstromanteil | Nicht mit dem AC-Ripple-Strom verwechseln |
| Ripple-Spannung | Wechselspannungsanteil auf der DC-Spannung | Keine direkte Aussage über den Batteriestrom |
| Spitzenwert | Maximaler Betrag beziehungsweise Signalspitze | Nicht mit RMS gleichsetzen |
Ein True-RMS-Messgerät kann verzerrte Signalformen innerhalb seiner spezifizierten Bandbreite korrekt bewerten. Das allein garantiert jedoch nicht, dass ein kleiner AC-Anteil bei gleichzeitig hohem DC-Strom ausreichend genau gemessen wird.
6. Geeignete Stromzange auswählen
Für eine Messung ohne Auftrennen der Batterieleitung wird häufig eine geeignete Stromzange eingesetzt.
Wichtig sind AC-RMS-Fähigkeit, DC-Messbereich, Auflösung, Genauigkeit, Frequenzbandbreite und Verhalten bei überlagertem Gleichstrom.
Eine reine AC-Stromzange muss ausdrücklich für den betreffenden Messfall geeignet sein. Bei bestimmten Wandlerprinzipien kann ein hoher Gleichstromanteil die Messung beeinflussen.
Auch der Umschließungsdurchmesser und die sichere Zugänglichkeit des einzelnen Leiters sind relevant.
7. Frequenzbereich und Signalform berücksichtigen
Ripple-Strom kann verschiedene Frequenzanteile enthalten.
Diese ergeben sich unter anderem aus Netzfrequenz, Gleichrichtertopologie und Schaltfrequenz der Leistungselektronik.
Bei einer dreiphasigen Sechspuls-Gleichrichtung können beispielsweise Frequenzanteile um 300 Hz bei einem 50-Hz-Netz auftreten.
Schaltfrequente Anteile können deutlich höher liegen.
Ein Messgerät mit begrenzter Bandbreite zeigt dann möglicherweise nur einen Teil des tatsächlichen Ripple-Stroms an.
Die relevante Bandbreite muss daher zum Prüfziel und zu den Herstellergrenzwerten passen.
8. Praxisbeispiel: Ripple-Strom und Zellbelastung berechnen
Ein hypothetischer USV-Batteriestrang besteht aus 96 in Reihe geschalteten VRLA-Zellen mit einer Nennkapazität von 100 Ah.
Während des Erhaltungsladebetriebs wird der überlagerte AC-RMS-Strom gemessen.
8.1 Ausgangsdaten
- Batteriekapazität: 100 Ah.
- Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen: 96.
- Gemessener mittlerer DC-Strom: 1,0 A.
- Gemessener AC-Ripple-Strom: 6,0 A RMS.
- Beispielhafter Herstellergrenzwert: 5,0 A RMS je 100 Ah.
- Angenommener wirksamer Verlustwiderstand je Zelle: 5 mΩ.
- Vereinfachte stationäre Betrachtung ohne weitere Verlustmechanismen.
Die Angaben zu Zellzahl, Strom und Widerstand sind hypothetisch. Der verwendete Ripple-Grenzwert ist ein Beispiel aus den Betriebsinformationen eines VRLA-Batterieherstellers und keine allgemeingültige Vorgabe.
8.2 Grenzwert vergleichen
Der gemessene Ripple-Strom beträgt 6,0 A RMS.
Das Verhältnis zum beispielhaften Grenzwert ergibt sich aus:
R = IAC / IGrenzwert · 100 %
R = 6,0 / 5,0 · 100 %
R = 120 %
Der gemessene AC-RMS-Strom liegt damit 20 % über dem angenommenen Grenzwert.
8.3 Gesamteffektivstrom berechnen
Wenn der AC-Anteil einen Mittelwert von null besitzt, gilt:
IAC+DC,RMS = √(IDC² + IAC,RMS²)
IAC+DC,RMS = √(1,0² + 6,0²)
IAC+DC,RMS ≈ 6,08 A
Die beiden Messgrößen dürfen nicht verwechselt werden: Für den beispielhaften Ripple-Grenzwert sind die 6,0 A AC-RMS maßgeblich, nicht die 6,08 A Gesamt-RMS.
8.4 Zusätzliche Verlustleistung abschätzen
Für ein stark vereinfachtes ohmsches Ersatzmodell gilt:
PAC = IAC,RMS² · R
Bei einem angenommenen wirksamen Verlustwiderstand von 0,005 Ω je Zelle:
PAC = 6,0² · 0,005
PAC = 0,18 W je Zelle
Für 96 identische Zellen ergibt sich:
Pgesamt = 96 · 0,18 W
Pgesamt = 17,28 W
Dies ist lediglich eine modellhafte Abschätzung zusätzlicher ohmscher Verluste.
8.5 Einfluss einer Halbierung des Ripple-Stroms
Wird der AC-RMS-Strom unter gleichen Modellbedingungen auf 3,0 A reduziert:
PAC = 3,0² · 0,005
PAC = 0,045 W je Zelle
Im vereinfachten Modell beträgt die zusätzliche Verlustleistung nur noch ein Viertel.
8.6 Ergebnisübersicht
| Parameter | Berechnung | Ergebnis |
|---|---|---|
| Batteriekapazität | Angenommen | 100 Ah |
| Anzahl der Zellen | Angenommen | 96 |
| DC-Strom | Angenommen | 1,0 A |
| AC-Ripple-Strom | Angenommen | 6,0 A RMS |
| Beispielhafter Grenzwert | Herstellerspezifische Annahme | 5,0 A RMS |
| Grenzwertausnutzung | 6 / 5 · 100 | 120 % |
| Gesamteffektivstrom | √(1² + 6²) | 6,08 A RMS |
| Angenommener Verlustwiderstand je Zelle | Angenommen | 5 mΩ |
| Modellierte AC-Verlustleistung je Zelle | 6² · 0,005 | 0,18 W |
| Modellierte AC-Verlustleistung des Strangs | 96 · 0,18 | 17,28 W |
| Verlustleistung je Zelle bei 3 A | 3² · 0,005 | 0,045 W |
8.7 Ergebnis interpretieren
Der beispielhafte Herstellergrenzwert wird um 20 % überschritten. Die Ursache sollte daher untersucht werden.
Die tatsächliche Zellbelastung kann aus dem vereinfachten ohmschen Modell nicht vollständig bestimmt werden. Batterieimpedanz, Frequenz, elektrochemische Vorgänge, Temperatur und Kühlung beeinflussen das reale Verhalten.
Ein erhöhter Ripple-Strom ist ein Diagnosehinweis, aber allein noch kein Nachweis eines bestimmten Batterieschadens.
9. VRLA-, Blei- und Lithium-Batterien
USV-Systeme verwenden verschiedene Batterietechnologien, beispielsweise verschlossene Bleibatterien (VRLA) oder Lithium-Ionen-Batterien.
Die zulässigen Ladebedingungen und Ripple-Ströme unterscheiden sich zwischen den Technologien und Produktfamilien.
Insbesondere bei Lithium-Ionen-Systemen müssen die Anforderungen des Batterieherstellers und des Batteriemanagementsystems berücksichtigt werden.
Grenzwerte für VRLA-Batterien dürfen nicht ungeprüft auf Lithium-Ionen-Batterien übertragen werden.
10. Zulässigen Ripple-Strom bewerten
Die Bewertung erfolgt anhand der technischen Dokumentation des konkret eingesetzten Batteriesystems.
Einzelne VRLA-Hersteller nennen beispielsweise AC-RMS-Grenzwerte in Ampere bezogen auf 100 Ah Batteriekapazität.
Entscheidend ist auch, auf welche Kapazitätsdefinition und welchen Betriebszustand sich die Herstellerangabe bezieht.
Ein festgelegter Grenzwert sollte daher nicht durch einen allgemeinen Prozentwert des DC-Ladestroms ersetzt werden.
11. Ladegerät und Gleichrichter prüfen
Ist der Ripple-Strom auffällig hoch, sollten das Ladegerät und seine Ausgangsfilterung untersucht werden.
Mögliche Ursachen sind gealterte Kondensatoren, ungünstige Regelungszustände oder Fehler in der Gleichrichtung.
Auch nach Reparaturen an der Leistungselektronik ist eine erneute Kontrolle sinnvoll.
Die Messung sollte unter definierten und dokumentierten Betriebsbedingungen erfolgen.
12. Einfluss des USV-Wechselrichters
Bei bestimmten USV-Topologien sind Batterie, Gleichrichter und Wechselrichter über gemeinsame elektrische Strukturen miteinander verbunden.
Dadurch können auch Betriebszustände des Wechselrichters den Wechselstromanteil im Batteriezweig beeinflussen.
Eine erhöhte Ripple-Belastung ist deshalb nicht automatisch auf einen Fehler des Ladegeräts zurückzuführen.
Bei der Diagnose müssen die tatsächliche USV-Topologie und die Stromverteilung berücksichtigt werden.
13. Parallele Batteriestränge richtig messen
Bei Anlagen mit mehreren parallel geschalteten Batteriesträngen kann sich der Gesamtstrom auf die einzelnen Stränge verteilen.
Die Aufteilung hängt unter anderem von Impedanz, Leitungsführung und Batteriezustand ab.
Für eine belastbare Aussage sollten die Strangströme deshalb einzeln erfasst werden.
Eine Strommessung an der gemeinsamen Sammelschiene ersetzt nicht automatisch die Prüfung jedes Batteriestrangs.
14. Batterietemperatur und zusätzliche Erwärmung
Ein erhöhter Wechselstromanteil kann zusätzliche elektrische Verluste verursachen.
Diese können die Batterie erwärmen und unter ungünstigen Bedingungen zur beschleunigten Alterung beitragen.
Bei VRLA-Batterien sind insbesondere erhöhte Batterietemperaturen, ungeeignete Erhaltungsladespannung und eine mögliche thermische Instabilität relevant.
Die Temperatur sollte daher gemeinsam mit Ripple-Strom, DC-Ladestrom und Umgebungstemperatur bewertet werden.
15. Innenwiderstand und Zellzustand
Die Impedanz einer Batterie beeinflusst das Verhalten bei zeitlich veränderlichem Strom.
Sie ist abhängig von Batterietechnologie, Ladezustand, Temperatur, Alterung und Frequenz.
Eine zusätzliche Messung der Zell- oder Blockimpedanz kann Hinweise auf veränderte elektrische Eigenschaften liefern.
Die Ripple-Strommessung allein ersetzt jedoch weder eine umfassende Zustandsprüfung noch einen erforderlichen Kapazitätstest.
16. Ripple-Spannung und Ripple-Strom unterscheiden
Die Restwelligkeit der Gleichspannung beschreibt den Wechselspannungsanteil am betrachteten Messpunkt.
Der Ripple-Strom beschreibt dagegen den durch einen Leiter beziehungsweise Batteriestrang fließenden Wechselstromanteil.
Zwischen beiden Größen besteht ein Zusammenhang über die frequenzabhängige elektrische Impedanz.
Aus einem einzelnen Spannungs-Ripple-Wert lässt sich der tatsächliche Batteriestrom deshalb nicht ohne weitere Informationen bestimmen.
17. Signalform und Frequenzspektrum untersuchen
Wenn eine Stromzangenmessung auffällige Werte zeigt, kann eine weiterführende Untersuchung der Signalform sinnvoll sein.
Mit einem geeigneten Oszilloskop und einer dafür spezifizierten Stromsonde lassen sich zeitliche Verläufe und gegebenenfalls Frequenzanteile darstellen.
Wichtig sind ausreichende Bandbreite, korrekte Skalierung, sichere galvanische Trennung und eine zum Batteriesystem passende Messanordnung.
Ein herkömmlicher geerdeter Oszilloskopanschluss darf nicht unkontrolliert mit einem potenzialführenden Batteriestrang verbunden werden.
18. Lastzustand und Ladebetrieb berücksichtigen
Ripple-Strom und Ladezustand können sich zwischen Erhaltungsladung, Wiederaufladung nach Entladung und anderen Betriebszuständen unterscheiden.
Auch Änderungen der angeschlossenen USV-Last können das Verhalten beeinflussen.
Für wiederholbare Messungen sollten daher Lastzustand, Ladephase, Batterietemperatur und Zeitpunkt dokumentiert werden.
Erst unter vergleichbaren Bedingungen sind langfristige Trends ausreichend aussagekräftig.
19. Elektrische Sicherheit an USV-Batterien
USV-Batteriestränge können hohe Gleichspannungen und sehr große Kurzschlussströme bereitstellen.
Für stationäre Bleibatterieanlagen ist IEC 62485-2 relevant. Für stationäre Lithium-Ionen-Batterien behandelt IEC 62485-5 die entsprechenden Sicherheitsanforderungen.
Auch bei einer berührungslosen Stromzangenmessung müssen geeignete Zugangsbedingungen, Schutzabstände und Sicherheitsmaßnahmen eingehalten werden.
Messungen an solchen Anlagen dürfen nur durch entsprechend qualifiziertes Personal nach der vorgesehenen Betriebs- und Sicherheitsanweisung erfolgen.
Das Messgerät muss für Spannung, Umgebung und elektrische Gefährdung geeignet sein. Das Öffnen oder Trennen eines Batteriestrangs zur Strommessung ist zu vermeiden.
20. Systematischer Prüfablauf
Für eine nachvollziehbare Ripple-Stromprüfung empfiehlt sich folgender Ablauf:
- USV-Topologie und Batterietechnologie feststellen.
- Herstellergrenzwerte und zulässige Messbedingungen ermitteln.
- Betriebszustand und elektrische Gefährdung beurteilen.
- Geeignetes Messgerät mit passender Bandbreite auswählen.
- Zugänglichen einzelnen Batteriestrangleiter identifizieren.
- DC-Strom und AC-RMS-Strom getrennt erfassen.
- Messwerte unter definiertem Betriebszustand dokumentieren.
- Bei Bedarf andere Batteriestränge vergleichen.
- Batterietemperatur und Ladegerätezustand berücksichtigen.
- Ergebnisse anhand der Herstellervorgaben bewerten.
21. Typische Messfehler und Diagnose
Stromzange zeigt nahezu null Ampere: Prüfen, ob versehentlich Hin- und Rückleiter gleichzeitig umfasst wurden.
AC-RMS und AC+DC werden verwechselt: Messmodus und Herstellerdefinition kontrollieren.
Ripple-Wert erscheint ungewöhnlich niedrig: Frequenzbandbreite, Auflösung und Verhalten bei DC-Überlagerung prüfen.
Ripple-Strom nur bei hoher USV-Last auffällig: Lastabhängigkeit und Wechselrichterbetrieb untersuchen.
Mehrere Batteriestränge zeigen unterschiedliche Werte: Stromverteilung, Leitungsführung und Batteriezustand bewerten.
Batterietemperatur steigt: Ripple-Strom, Ladeeinstellungen, Umgebungstemperatur und weitere Fehlerursachen gemeinsam prüfen.
22. Passende ICS-Produkte
ICS Schneider Messtechnik bietet Stromzangen und Messgeräte für AC-/DC-Messungen sowie die Analyse elektrischer Signalformen.
| Produkt | Wichtige Funktionen | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Chauvin Arnoux F407 | AC/DC/AC+DC True-RMS, Ripple-Funktion, Oberschwingungen, Datenlogger | AC- und DC-Stromprüfung sowie weiterführende Analyse bei geeigneter Bandbreite |
| Chauvin Arnoux F607 | Bis 2.000 A AC / 3.000 A DC, Ripple-Funktion, Datenaufzeichnung | Strommessung an größeren Leitern und leistungsstarken Anlagen |
| Chauvin Arnoux F205 | 600 A AC / 900 A DC, True-RMS, elektrische Prüf- und Leistungsfunktionen | AC-/DC-Strommessungen im Service; Eignung für kleine Ripple-Anteile gesondert prüfen |
| Chauvin Arnoux OX 9304 | Vierkanal-Digitaloszilloskop, isolierte Kanäle, Signalaufzeichnung | Untersuchung von Stromsignalformen mit geeigneter Stromsonde und Messanordnung |
22.1 Chauvin Arnoux F407
Die F407 ist eine True-RMS-Vielfachmesszange mit AC-, DC- und AC+DC-Messfunktionen.
Sie ermöglicht Strommessungen bis 1.000 A AC und 1.500 A DC und bietet zusätzlich Oberschwingungsanalyse, Messdatenspeicherung und eine Ripple-Funktion.
Für die Batteriestromprüfung müssen insbesondere der tatsächlich angezeigte AC-RMS-Strom, die spezifizierte Bandbreite und die Empfindlichkeit gegenüber überlagertem Gleichstrom berücksichtigt werden.
Chauvin Arnoux F407 – Produktinformationen
22.2 Chauvin Arnoux F607
Die F607 ist eine True-RMS-Vielfachmesszange für hohe Ströme mit einem Umschließungsdurchmesser von 60 mm.
Sie besitzt AC-, DC- und AC+DC-Funktionen, Ripple-Messung, Oberschwingungsanalyse sowie Messwertaufzeichnung.
Der AC-Strommessbereich reicht bis 2.000 A, der DC-Strommessbereich bis 3.000 A.
Bei kleinen Ripple-Strömen muss geprüft werden, ob Auflösung, Genauigkeit und Frequenzbereich für die jeweilige Batterieprüfung ausreichen.
Chauvin Arnoux F607 – Produktinformationen
22.3 Chauvin Arnoux F205
Die F205 bietet True-RMS-Strommessung für AC und DC sowie weitere Multimeter- und Analysefunktionen.
Sie ist für Strommessungen bis 600 A AC beziehungsweise 900 A DC ausgelegt.
Für die gezielte Messung eines kleinen Wechselstromanteils in einem überwiegend gleichstrombelasteten Batterieleiter muss die konkrete Messgenauigkeit überprüft werden.
Chauvin Arnoux F205 – Produktinformationen
22.4 Chauvin Arnoux OX 9304
Das OX 9304 ist ein tragbares Digitaloszilloskop mit vier isolierten Kanälen und umfangreichen Signalaufzeichnungsfunktionen.
Es kann mit geeigneter, kompatibler Strommesstechnik für weiterführende Untersuchungen von Stromverläufen verwendet werden.
Für eine Messung am Batteriestrang müssen die zulässige elektrische Belastung, das Messzubehör und die sichere galvanische Trennung ausdrücklich geeignet sein.
Chauvin Arnoux OX 9304 – Produktinformationen
Weitere elektrische Mess- und Prüfgeräte bei ICS Schneider Messtechnik
23. Fazit
Ripple-Strom in USV-Batteriesträngen ist ein wichtiger zusätzlicher Kennwert zur Bewertung des Batteriebetriebs und der angeschlossenen Leistungselektronik.
Entscheidend ist die Erfassung des tatsächlichen AC-RMS-Stroms im Batteriestrang. Der DC-Ladestrom, der AC+DC-Gesamteffektivstrom und die Ripple-Spannung sind davon zu unterscheiden.
Ein zu hoher Wechselstromanteil kann zu zusätzlicher Erwärmung und beschleunigter Batteriealterung beitragen.
Für die Bewertung müssen der konkrete Batteriehersteller, die zulässigen Grenzwerte, die Messbandbreite und der Betriebszustand berücksichtigt werden.
Die wichtigste Regel lautet: Ripple-Strom direkt am relevanten Batteriestrang mit geeigneter True-RMS-Messtechnik erfassen und nur anhand der passenden Batteriespezifikation beurteilen.
24. Häufig gestellte Fragen
24.1 Was ist Ripple-Strom in einer USV-Batterie?
Ein zeitlich veränderlicher Wechselstromanteil, der dem mittleren Gleichstrom im Batteriestrang überlagert ist.
24.2 Woher entsteht Ripple-Strom?
Er kann durch Gleichrichter, Ladegeräte, Wechselrichter und weitere Komponenten der Leistungselektronik entstehen.
24.3 Warum ist Ripple-Strom für Batterien problematisch?
Ein überhöhter Wechselstromanteil kann zusätzliche Verluste verursachen und die Batterie erwärmen.
24.4 Welche Messgröße ist entscheidend?
Häufig der Effektivwert des Wechselstromanteils, angegeben in Ampere AC-RMS.
24.5 Ist Ripple-Strom dasselbe wie der Ladestrom?
Nein. Der mittlere Ladestrom ist ein DC-Anteil. Ripple-Strom bezeichnet den überlagerten Wechselstromanteil.
24.6 Was bedeutet AC+DC-RMS?
Der Gesamteffektivwert eines Stromsignals, einschließlich seines Gleichstrom- und Wechselstromanteils.
24.7 Wo wird der Ripple-Strom gemessen?
An einem geeigneten einzelnen Leiter des betreffenden Batteriestrangs.
24.8 Kann man den Ripple-Strom am Ladegerätausgang messen?
Eine Messung dort ist für die Ladegeräteanalyse sinnvoll, entspricht aber nicht zwangsläufig dem tatsächlichen Batteriestrangstrom.
24.9 Kann eine normale Stromzange verwendet werden?
Nur wenn ihre Messfunktionen, Genauigkeit, DC-Verträglichkeit und Bandbreite für die konkrete Ripple-Messung geeignet sind.
24.10 Warum benötigt man True-RMS?
Damit auch nicht sinusförmige Wechselstromanteile innerhalb des spezifizierten Frequenzbereichs korrekt als Effektivwert bewertet werden können.
24.11 Welche Ripple-Grenzwerte gelten für VRLA-Batterien?
Die Werte sind herstellerspezifisch. Einzelne Hersteller nennen beispielsweise 5 A RMS je 100 Ah Batteriekapazität.
24.12 Gelten dieselben Grenzwerte für Lithium-Ionen-Batterien?
Nein. Es gelten die Anforderungen der jeweiligen Batterietechnologie und des Herstellers.
24.13 Welche Frequenzen können beim Ripple auftreten?
Beispielsweise netzfrequenzabhängige Anteile sowie höhere Frequenzen aus der schaltenden Leistungselektronik.
24.14 Kann Ripple-Strom die Batterietemperatur erhöhen?
Ja. Zusätzliche Wechselstromverluste können zu Erwärmung und bei ungünstigen Bedingungen zu beschleunigter Alterung beitragen.
24.15 Ist eine hohe Ripple-Spannung dasselbe wie ein hoher Ripple-Strom?
Nein. Spannung und Strom sind über die frequenzabhängige Impedanz des Systems miteinander verknüpft.
24.16 Welche ICS-Messgeräte eignen sich für Ripple-Untersuchungen?
Beispielsweise die Chauvin-Arnoux-Stromzangen F407 und F607 mit AC/DC-Messung, True-RMS-Technik und Ripple-Funktion. Die Eignung für den konkreten Batteriestrom ist zu prüfen.
24.17 Welche Sicherheitsanforderungen gelten bei USV-Batterien?
Wichtig sind die hohen DC-Spannungen, möglichen Kurzschlussströme und die batterietechnologiespezifischen Sicherheitsanforderungen, beispielsweise nach IEC 62485.
24.18 Welche Angaben benötigt ICS für ein Angebot?
Benötigt werden Batterietechnologie, Batteriespannung, Kapazität, Anzahl der Stränge, erwarteter DC- und AC-Strom, relevante Frequenzen, Leiterabmessungen, Messgenauigkeit und die elektrischen Sicherheitsanforderungen.