Введение

Электростанции России объединены в федеральную энергосистему, являющуюся источником электрической энергии для всех ее потребителей. Передача и распределение электроэнергии осуществляется с помощью воздушных линий электропередачи, пересекающих всю страну. Для уменьшения потерь при передаче электроэнергии в линиях электропередач применяется очень высокое напряжение - десятки и (чаще) сотни киловольт.

В силу своей экономичности при передаче энергии применяется изобретенная русским инженером М.О. Доливо-Добровольским трехфазная система переменного тока, при которой электроэнергия передается с помощью четырех проводов. Три из этих проводов называются линейными или фазными, а четвертый - нейтральным проводом или просто нейтралью.

Потребители электроэнергии рассчитаны на более низкие напряжения, чем напряжение в энергосистеме. Понижение напряжения производится в два этапа. Сначала на понижающей подстанции, являющейся частью энергосистемы, напряжение понижается до 6-10 кВ (киловольт). Дальнейшее понижение напряжение производится на трансформаторных подстанциях. Их знакомые всем стандартные "трансформаторные будки" во множестве разбросаны по предприятиям и жилым массивам. После трансформаторной подстанции напряжение понижается до 220-380 В.

Напряжение между линейными проводами трехфазной системы переменного тока называется линейным. Номинальное действующее значение линейного напряжения в России равно 380 В (вольт). Напряжение между нейтралью и любым из линейных проводов называется фазным. Оно в корень из трех раз меньше линейного. Его номинальное значение в России равно 220 В.

Отличительной особенностью России являются причины полных отключений напряжения. Аварии и стихийные бедствия, являющиеся причинами полного отключения напряжения в развитых странах, случаются у нас примерно с такой же частотой, что и там. Но в России эти случайности не являются единственными, и даже главными, причинами полного исчезновения напряжения.

Чем обусловлена необходимость использования источников бесперебойного питания? В наш век быстро развивающихся информационных технологий значительно повышается нагрузка на имеющиеся сети электроснабжения. Становится крайне трудно гарантировать бесперебойность работы телекоммуникационных и компьютеризированных систем, учащаются случаи падений напряжения и аварий в электросетях. Создание сети надежного электропитания позволит исключить простои в работе и потерю важных данных из-за прекращения подачи электроэнергии, продлит срок службы технической инфраструктуры компании, и, в конечном итоге, позволит сэкономить на издержках.

Надежное электрообеспечение коммерческих, производственных и государственных предприятий возможно с помощью систем гарантированного и бесперебойного электропитания. В случае принятия решения об оснащении объекта системой гарантированного или бесперебойного электропитания, нужно определиться с количеством и категорией потребителей, которым предназначается гарантированное или бесперебойное питание, и с длительностью времени, во время которого будет обеспечиваться автономное электропитание когда электрическая сеть по каким-то причинам не может это делать. Во время такого сбоя электрической сети ИБП питается сам и питает нагрузку за счет энергии, накопленной его аккумуляторной батареей.

Для уточнения при выборе ИПБ можно обратиться к выписке из ПУЭ (Правила устройства электроустановок), ПУЭ-7 п.1.2.11-1.2.16, ПУЭ-7 п.1.2.17-1.2.21, где четко дано определения основных понятий, касающихся систем гарантированного и бесперебойного питания:

Потребители электроэнергии – это единичный электроприемник (ЭП) или группа ЭП, объединенная единым технологическим процессом и находящаяся на некоторой территории.

Виды злектроприемников:

• ЭП 1 категории являются объекты, перерыв в электропитании которых сопряжен с:

– угрозой жизни людей;

– угрозой государственной безопасности;

– значительным материальным ущербом;

– расстройством важных технологических процессов;

– нарушением работы объектов особой важности коммунального хозяйства;

– нарушением работы систем связи и телекоммуникаций. 

Данной категории следует обеспечивать электропитанием с помощью двух независимых и взаимно резервирующих источников, допускается кратковременное прекращение электропитания только для автоматического перехода на резервное питание.

• ЭП 2 категории являются объекты, перебои в электроснабжении которых приводят к:

– массовому сбою выпуска продукции;

– простоям (работников, оборудования и промышленного транспорта);

– нарушению работы городского и сельского населения.

Особую группу следует обеспечивать дополнительным, третьим независимым и взаимно резервирующим источником питания.

• ЭП 3 категории являются все остальные объекты, не требующие резервного питания. Электропитание осуществляется от одного источника с условием, что срок проведения ремонтных работ электрических сетей не превысит 1 сутки.

Следовательно, первоочередная задача источников бесперебойного питания — это обеспечения непрерывной работы электронных приборов, в отсутствии напряжения в сети электроэнергии.

Сейчас на рынках можно найти огромное количество самых разнообразных ИБП как отечественного, так и зарубежного производства. Однако не каждый из представленных моделей может соответствовать требуемым характеристикам. Поэтому многие крупные организации предпочитают сборочные варианты ИПБ, совместно с рядом отделов собирают соответствующий требованиям источник, наиболее устойчивый и надежный.

Но все же в большинстве случая отправляясь на рынок за определенным устройством главное, на что важно обратить при его выборе внимание, - его технические характеристики, а также совместимость с моделью вашего оборудования.

Ссылаясь на то, что система гарантированного электропитания объекта должна соответствовать ряду требований, таких как:

• Максимальная защита от отключения, перепадов, всплесков и скачков напряжения;

• Автономная поддержка электрической нагрузки 180 минут;

• Бесперебойное электроснабжение без разрыва синусоиды потребителей электроэнергии, подключенных через ИБП;

• Большое КПД системы.

Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка источника бесперебойного питания для обеспечения бесперебойного питания требуемых параметров промышленного контроллера B&R.