Системы бесперебойного электроснабжения

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ 

УНИВЕРСИТЕТ ИМ.

Заочно-вечерний факультет

 

 

 

 

Реферат по общей энергетике

на тему «Системы бесперебойного электроснабжения»

 

 

Выполнил:

Студент гр.

 

шифр:

Проверил:

преподаватель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………………….2

Глава 1. История возникновения элементов системы бесперебойного электроснабжения..3

Глава 2. Система бесперебойного электроснабжения………………………………………...7

Глава 3. Перспективы развития систем бесперебойного электроснабжения………………28

Заключение……………………………………………………………………………………...30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая работа посвящена теме «Системы бесперебойного электроснабжения». Система бесперебойного электроснабжения (СБЭ) представляет собой электроустановку, которая предназначена для автономного электроснабжения электроприемников в случаях отключения (нарушения) электроснабжения от основных источников.

В современном мире системы бесперебойного электроснабжения нужны постоянно. В первую очередь, они просто необходимы на промышленных предприятиях, от работы которых зависит благосостояние всей страны. Стратегические объекты, такие как сервера центральных офисов государственного и местного самоуправления, реанимационные отделения больниц (в том числе родильные дома и  хосписы), крупные фабрики по производству скоропортящихся продуктов – это лишь небольшой список мест, где необходимы устройства для постоянного снабжения электроэнергией. Незаменимы данные системы и в быту при работе с персональным компьютером. Таким образом, их значимость неоспорима, это и обусловило выбор темы работы.

Основным источником для данного реферата стал труд Воробьева А.Ю. «Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем». Также в данной работе были использованы статьи по истории электротехники,  в частности об эволюции аккумуляторов -  Емцов Г. «Электрические аккумуляторы» и возникновении и развитии источников бесперебойного питания - «Все об источниках бесперебойного питания». Глава о перспективах развития систем бесперебойного электроснабжения была сформирована на основе статей-интервью электронного издания о высоких технологиях «c-news».

Предметом исследования стали системы бесперебойного электроснабжения.

Цель данной работы – изучить структуру системы бесперебойного электроснабжения, а также выявить особенности устройства элементов системы и их взаимодействия.

Настоящая реферативная работа состоит из введения, трех глав и заключения. В первой главе раскрывается история развития элементов системы бесперебойного электроснабжения.  Во второй главе рассмотрена структура системы бесперебойного электроснабжения и особенности функционирования её элементов. Представлены классификации главной составляющей системы – источника бесперебойного питания. В третьей главе уделено внимание перспективам развития системы бесперебойного электроснабжения.

Список использованных источников включает 6 наименований, 4 из них интернет источники.

 

ГЛАВА 1

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

СИСТЕМЫ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Ключевыми элементами системы бесперебойного электроснабжения являются источник бесперебойного питания и  аккумуляторные батареи. Исходя из этого, следует обратиться в первую очередь к истории возникновения и развития аккумуляторов.

Первые опыты, показавшие возможность аккумулировать, т.е. скоплять электрическую энергию, были произведены вскоре после открытия итальянским ученым Вольтой явлений гальванического электричества.

В 1801 году французский физик Готеро, пропуская через воду посредством платиновых электродов ток, обнаружил, что после того, как ток через воду прерван, можно, соединив между собой электроды, получить кратковременный электрический ток.

Ученый Риттер проделывал затем тот же опыт, употребляя вместо платиновых элекродов электроды из золота, серебра, меди и т. д. и, отделяя их друг от друга кусками сукна, пропитанными растворами солей, он получил первый вторичный, т. е. способный отдавать запасенную в нем электрическую энергию, элемент.

Первые попытки создать теорию такого элемента были сделаны Вольтой, Марианини и Бекерелем, которые утверждали, что действие аккумулятора зависит от разложения электрическим током растворов солей на кислоту и щелочь и, что последние затем, соединяясь, дают снова электрический ток. 

Эта теория была разбита в 1926 году опытами Дерярива, который первый применил в аккумуляторе подкисленную воду.

Подкисленная вода при прохождении тока разлагается, очевидно, на кислород и водород, и этому разложению элемент и обязан своим последующим действием. Это положение блестяще доказал Грове, построив свой знаменитый газовый аккумулятор, состоящий из пластин, опущенных в подкисленную воду и окруженных в верхней части: одна — водородом и другая — кислородом. Однако, аккумулятор в таком виде был очень непрактичен, так как для запасания больших количеств электричества требовалось хранить очень большое количество газов, которые занимали большой объем.

Большое практическое усовершенствование в развитии аккумуляторов было внесено в 1859 году Гастоном Планте, который в результате длинного ряда опытов пришел к типу аккумулятора, состоящего из свинцовых пластин с большой поверхностью, которые при заряжении током покрывались окисью свинца, выделяя кислород и жидкость, отдавали электрический ток.

Планте брал две полосы из листового свинца, прокладывал между ними полосы сукна и сворачивал полосы вокруг круглой палки. Затем получившийся сверток он стягивал резиновыми кольцами и ставил в сосуд с подкисленной водой. При многократном заряжании и разряжании такого аккумулятора, на поверхности пластин образовывался активный действующий слой, который участвовал в процессе и придавал элементу большую емкость. Однако необходимость очень большого числа зарядов и разрядов аккумулятора Планте для придания ему некоторой емкости, очень сильно удорожало стоимость аккумулятора и затрудняло его выработку.

Следующим усовершенствованием, приведшим аккумулятор к его современному виду, было применение в 1880 году Камиллом Фором решетчатых свинцовых пластин, ячейки решеток которых были набиты специально приготовленной массой, изготовленной заранее. Этот процесс сильно упростил и удешевил изготовление аккумуляторов, сведя формовку аккумулятора к очень непродолжительному процессу.

Дальнейшие усовершенствования в истории свинцовых аккумуляторов шли уже по пути улучшения примененного Фором способа заполнения и формовки решетчатых пластин, не внося резких изменений в конструкцию аккумулятора. Параллельно с развитием свинцовых аккумуляторов, обладающих рядом крупных и неустранимых недостатков, как, например, большой вес на единицу емкости, невозможность сохранения без порчи в разряженном состоянии и т. д., шла разработка возможностей применения для изготовления аккумуляторов и других металлов, кроме свинца.

Простейшим из этих аккумуляторов, но и обладающим рядом недостатков, является элемент Лалавда. При пропускании через отработавший элемент Лаланда тока в обратном нормальному направлении, восстановившаяся медь превращается в окись меди, жидкость восстанавливает свои свойства, а на цинковом электроде осаждается цинк в виде рыхлой массы или порошка. Последнее обстоятельство и мешает применению элемента Лаланда в качестве аккумулятора, так как осевший цинк держится на электроде очень непрочно, легко отделяется от него и не дает хорошего контакта. Большим преимуществом этого элемента является его незначительный вес на единицу емкости, по сравнению со свинцовым аккумулятором.

Работа над усовершенствованием этого аккумулятора была проделана многими учеными, такими как Ренье, Сомелином, Дариусом и др, и в 1901 году новый тип несвинцового аккумулятора был запатентован одновременно Эдиссоном и Юнгнером.

Этот аккумулятор состоит из двух систем пластин, содержащих одна окись железа, а другая черную окись никкеля, опущенных в 20% раствор едкой щелочи, обычно едкого кали, с прибавлением 0,5 — 1% едкого лития.

Элементы Эдиссона и Юнгнера получили широкое применение в тех случаях, когда необходим малый вес и неприхотливость аккумуляторов к зарядке, так как они могут стоять как угодно долго в разряженном состоянии. Вытеснить свинцовые аккумуляторы они, однако, не смогли как благодаря их высокой цене, так и вследствие малой отдачи и низкого напряжения, даваемого ими. Таким образом, железониккелевым аккумуляторам отведено, большое место во всех переносных и подвижных установках, в то время как за свинцовыми аккумуляторами установлено широкое поле применения в стационарных установках.

После изобретения в 1932-м году Шлехтом и Акерманом спрессованного анода, было внедрено много усовершенствований, что привело к более высокому току нагрузки и повышенной долговечности. Герметичный никель-кадмиевый аккумулятор, хорошо нам всем известный сегодня, стал доступен только после изобретения Ньюманом полностью герметичного элемента в 1947 году.[3]

С первых же дней после открытия электричества, человечество стало зависимым от изобретения, поэтому появилась необходимость в создании приборов, которые бы поставляли энергию при отключения основного источника питания. Именно аккумуляторные батареи стали основой данных  источников  бесперебойного питания (ИБП).

История создания источников бесперебойного питания насчитывает порядка ста лет. Впервые их разработку начала компания «Eaton Corporation», которая занялась проектировкой создания устройств данного типа с 1930 года, и продолжает развивать эту отрасль до сих пор. Первые бесперебойники появились в 40-х годах прошлого века, но не использовались обширно из-за нестабильности электрической системы. Наиболее известно ИБП стало во время Второй Мировой войны, и только определенному кругу людей, так как данные разработки были доступны лишь секретным войскам.

Только благодаря компании «Eaton Corporation» весь мир узнал об ИБП, чье использование начинается повсеместно с 50-х годов ХХ века. Разработчики представленной корпорации создали практически спасительный прибор для всего мира, так как многие промышленные предприятия стабильно работают лишь за счет бесперебойников.

Первые ИБП были внушительных размеров и предназначались исключительно для защиты от перепадов напряжения на фабриках и заводах, обеспечивающих производство жизненно важных препаратов. Они могли сохранять энергию не больше часа, чего хватало только на прекращение работы и своевременное отключение техники, но это считалось уникальным прорывом, так как резкое прекращение работы фабрик обычно приводило как к потере материала, так и к поломке приборов.

В дальнейшем, источники бесперебойного питания постоянно усовершенствовались. В их разработку включились многие компании со всего света, и, путем проб и ошибок, к концу прошлого века создали крупный промышленный бесперебойник, который мог работать до 5-ти часов – в то время это был настоящий прорыв всего человечества. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2

СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

Система бесперебойного электроснабжения (СБЭ) представляет собой электроустановку, которая предназначена для автономного электроснабжения электроприемников в случаях отключения (нарушения) электроснабжения от основных источников. Время автономной работы СБЭ, как правило, выбирается из расчета завершения работы инфокоммуникационных систем без потери информации и повреждений оборудования. Минимального (базового) времени автономной работы всегда хватает на запуск резервного источника электроснабжения, например дизель-генераторной установки (ДГУ).

Основу СБЭ составляют источники бесперебойного питания (ИБП) и аккумуляторные батареи (АБ). Так же, в зависимости от предназначения, в состав СБЭ могут входить преобразователи напряжения (инверторы и выпрямители).

Источник бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supplie, UPS) — статическое устройство, предназначенное, во-первых, для резервирования (защиты) электроснабжения электроприемников за счет энергии, накопленной в аккумуляторной батарее и, во-вторых, для обеспечения качественной электроэнергии (КЭ) у защищаемых электроприемников. В литературе также применяется термин «агрегат бесперебойного питания» (АБП). Существующая классификация ИБП производится по двум основным показателям — мощности и типу ИБП. Классификация ИБП по мощности носит отчасти условный характер и связана с исполнением (конструкцией) ИБП.

К маломощным ИБП принято относить устройства, предназначенные для непосредственного подключения к защищаемому оборудованию и питающиеся от электрической сети через штепсельные розетки. Данные устройства изготавливаются в настольном, реже — напольном исполнении, а также в исполнении, предназначенном для установки в стойку (rack-mount, RM), Как правило, эти устройства выпускаются в диапазоне мощностей от 250 до 5000 ВА.

К ИБП средней мощности относятся устройства, питающие защищаемое оборудование от встроенного блока розеток либо подключаемые к групповой розеточной сети, выделенной для питания защищаемых электроприемников. К питающей сети эти ИБП подключаются кабелем от распределительного щита через защитно-коммутационный аппарат. Данные устройства изготавливаются в исполнении, пригодном для размещения как в специально приспособленных электромашинных помещениях, так и в технологических помещениях инфокоммуникационного оборудования, допускающих постоянное присутствие персонала. Как правило, эти устройства выпускаются в напольном исполнении или в исполнении RM. Типичный диапазон мощностей таких ИБП от 5 до 30 кВА.