Ocenite etot tekst:


---------------------------------------------------------------
Tekst predostavlen Redakcionno-analiticheskij centr "Nauka i Tehnika"

Seriya "Informacionnoe Izdanie", Vypusk 3
Istochniki energii
V.S. Lavrus
© Copyright "Nauka i Tehnika", 1997
© Copyright "Informacionnoe Izdanie", 1997

     Iz-za  slozhnostej  konvertacii v HTML v tekste otsutstvuyut
illyustracii i tablicy. Polnye versii etih knizhek v formate  PDF
s  kartinkami  tablicami  i  stilevym  oformleniem  mozhno najti
na sajte RAC "Nauka i tehnika"
     http://www.nit.kiev.ua
---------------------------------------------------------------



     Nikakaya deyatel'nost' nevozmozhna bez ispol'zovaniya energii.
Neispravnosti   v   setyah   i   pereboi  podachi  elektroenergii
paralizuyut  vse  vidy  deyatel'nosti.  V  slozhivshihsya   usloviyah
potrebitelyu  samomu  sleduet  prinimat'  dopolnitel'nye mery po
energoobespecheniyu  i  zashchite  svoego  oborudovaniya.   V   knige
otrazheno   segodnyashnee  tehnicheskoe  sostoyanie  energetiki  kak
otrasli,  predstavlen   obzor   ustrojstv   dlya   polucheniya   i
preobrazovaniya elektricheskoj energii.
     Pravil'nyj   vybor  neobhodimogo  Vam  ustrojstva  pomogut
osushchestvit' privedennye v knige sravnitel'nyj analiz  i  ocenki
effektivnosti   dostupnyh   dlya   prakticheskogo   ispol'zovaniya
ustrojstv   (informaciya    predostavlena    predstavitel'stvami
firm-proizvoditelej).




     Vvedenie
     Glava 1. |nergetika vchera i segodnya
     Glava 2. Himicheskie istochniki toka
     2.1. Stacionarnye akkumulyatory
     2.1.1. Separatory
     2.1.2. |lektrolit
     2.2. Stacionarnye akkumulyatory VARTA
     2.2.1. Tipy plastin akkumulyatorov
     2.2.2. Material polozhitel'nogo elektroda
     2.2.3. Germetizaciya
     2.2.4. Proektirovanie batarejnyh ustanovok
     2.3. Stacionarnye akkumulyatory FIAMM
     2.3.1. Obshchie harakteristiki
     2.3.2. Konstrukciya
     2.3.3. Rezhimy raboty
     2.4. Akkumulyatory Hawker Batteries Group
     2.4.1. Akkumulyatory serii Powersafe
     2.4.2. Akkumulyatory "Pure Lead Technology"
     2.5. Toplivnye elementy
     Glava 3. Sistemy besperebojnogo elektropitaniya
     3.1. Klassifikaciya istochnikov besperebojnogo pitaniya
     3.1.1. Rezervnye IBP (Off-Line)
     3.1.2. IBP s dvojnym preobrazovaniem (On-Line)
     3.2. IBP Chloride Power Electronics
     3.3. IBP American Power Conversion
     3.3.1. Vtoroe i tret'e pokolenie IBP APC
     3.3.2. Vybor IBP
     3.3.3. Soedinenie priborov
     3.3.4. Obsluzhivanie i remont IBP
     3.4. IBP Best Power
     3.4.1. Netradicionnye primeneniya IBP
     3.4.2. Ispol'zovanie IBP dlya orgtehniki
     3.5. Preobrazovatel'naya tehnika firmy Benning
     3.5.1. Vypryamiteli
     3.5.2. Tiristornye vypryamiteli
     3.5.3. Invertory
     3.5.4.   Stabilizatory   i   preobrazovateli   postoyannogo
napryazheniya
     3.5.5. Upravlenie ustrojstvami elektropitaniya
     3.6. Preobrazovatel'naya tehnika firmy Voigt & Haeffner
     Glava 4. Avtonomnye istochniki energii
     4.1. Dizel'-generatornye ustanovki firmy ABZ Aggregate-Bau
GmbH
     4.1.1. Vybor sposoba upravleniya agregatom
     4.1.2. Sfery primeneniya dizel'-agregatov
     4.2. Dizel'-generatory koncerna SDMO
     4.3. Solnechnaya energiya
     4.3.1. Gelioustanovki na shirote 60o
     4.3.2. Geliomobil' segodnya
     4.3.3. Preobrazovateli solnechnoj energii
     4.3.4. Koncentratory solnechnogo sveta
     4.3.5. ZHiloj dom s solnechnym otopleniem
     4.4. |nergiya vetra
     4.4.1. Veter
     4.4.2. Upryazh' dlya vetra




     Nikakaya deyatel'nost' nevozmozhna bez ispol'zovaniya energii.
Proizvoditel'nost'  --  i,  v  konechnom  schete,  pribyl'  --  v
znachitel'noj  stepeni  zavisit  ot stabil'nosti podachi energii.
Nalichie energii -- odno  iz  neobhodimyh  uslovij  dlya  resheniya
prakticheski lyuboj zadachi.
     Polucheniem,  a pravil'nee skazat', preobrazovaniem energii
luchshie  umy  chelovechestva  zanimayutsya  ne   odnu   sotnyu   let.
Proizvodstvo  energii  predpolagaet ee poluchenie v vide udobnom
dlya ispol'zovaniya, a samo poluchenie -- tol'ko preobrazovanie iz
odnogo vida v drugoj.
     V   predlagaemoj   knige   stavilas'   cel'    predstavit'
segodnyashnee  tehnicheskoe  sostoyanie  energetiki  kak  otrasli i
assortiment istochnikov i ustrojstv preobrazovaniya elektricheskoj
energii,  dostupnyh   dlya   prakticheskogo   ispol'zovaniya,   ot
proizvoditelej  prisutstvuyushchih  na  nashem  rynke.  V privodimyh
primerah  ispol'zovan   opyt   razrabotok   real'nyh   proektov
otechestvennyh i zarubezhnyh firm (sm. str. 106).
     Iz   vseh  otraslej  hozyajstvennoj  deyatel'nosti  cheloveka
energetika okazyvaet  samoe  bol'shoe  vliyanie  na  nashu  zhizn'.
Proschety  v  etoj  oblasti imeyut ser'eznye posledstviya. Teplo i
svet v domah, transportnye potoki i  rabota  promyshlennosti  --
vse eto trebuet zatrat energii.
     Osnovoj  energetiki  segodnyashnego  dnya  yavlyayutsya toplivnye
zapasy uglya,  nefti  i  gaza,  kotorye  udovletvoryayut  primerno
devyanosto  procentov  energeticheskih  potrebnostej chelovechestva
(gl. 1).
     Odnoj iz vazhnyh  problem  v  energetike,  krome  polucheniya
energii,   yavlyaetsya  obespechenie  vozmozhnostej  ee  hraneniya  i
transportirovaniya. Himicheskie istochniki toka,  izvestnye  bolee
100  let,  pozvolyayut  vyrabatyvat',  hranit'  i preobrazovyvat'
energiyu. Oni yavlyayutsya nepremennymi sputnikami lyubyh  avtonomnyh
istochnikov energii (gl. 2).
     Naibolee universal'naya forma energii -- elektrichestvo. Ono
vyrabatyvaetsya   na   elektrostanciyah  i  raspredelyaetsya  mezhdu
potrebitelyami  posredstvom  elektricheskih  setej  kommunal'nymi
sluzhbami. Prekrashchenie podachi elektroenergii paralizuet vse vidy
deyatel'nosti. Dlya togo chtoby etogo ne proizoshlo -- ispol'zuyutsya
sistemy  besperebojnogo  elektropitaniya  i avtonomnye istochniki
energii (gl. 3 i 4).
     Potrebnosti v energii  prodolzhayut  postoyanno  rasti.  Nasha
civilizaciya  dinamichna.  Lyuboe  razvitie trebuet, prezhde vsego,
energeticheskih zatrat i pri  sushchestvuyushchih  formah  nacional'nyh
ekonomik   mnogih   gosudarstv   mozhno   ozhidat'  vozniknoveniya
ser'eznyh  energeticheskih  problem.  Bolee  togo,  v  nekotoryh
stranah oni uzhe sushchestvuyut.
     Dazhe  esli  energeticheskogo krizisa udastsya izbezhat', mir,
rano ili pozdno, neizbezhno stolknetsya s tem, chto osnovnye  vidy
tradicionnogo topliva budut ischerpany. Zapasy nefti, gaza, uglya
ne    beskonechny.   CHem   bol'she   my   ispol'zuem   eti   vidy
energeticheskogo syr'ya, tem men'she ih ostaetsya i  tem  dorozhe  s
kazhdym dnem oni nam obhodyatsya.
     Nesmotrya   na   to,  chto  kolichestvo  razvedannyh  zapasov
nekotoryh energeticheskih resursov, naprimer, nefti, vozrastaet,
pered  chelovechestvom  uzhe  segodnya   vstaet   zadacha   osvoeniya
neischerpaemyh istochnikov energii.
     V  techenie  sleduyushchego  veka  nachnetsya  perehod  k  drugim
istochnikam energii, posle chego chelovechestvo prochno  vstanet  na
put' sozdaniya neischerpaemoj sistemy snabzheniya energiej.
     Poskol'ku, eshche mozhno vybirat' mezhdu razlichnymi istochnikami
energii reshayushchee znachenie dlya vybora imeet stoimost' energii. V
otlichie  ot  nefti segodnya v mire ne sushchestvuet kakih-to edinyh
cen  na  ugol'.  Ego  stoimost'  kolebletsya  v  zavisimosti  ot
soderzhaniya  teh ili inyh komponentov, vozmozhnosti ispol'zovaniya
dlya opredelennyh celej, uslovij transportirovki i t.d.
     CHto  kasaetsya   yadernoj   energii,   to   zdes'   situaciya
paradoksal'na.   Mozhno   utverzhdat',   chto  atomnaya  energetika
voznikla slishkom rano i odnovremenno slishkom pozdno.
     Esli  my  govorim  "rano",  to  eto   oznachaet,   chto   ee
ispol'zovanie eshche ne stalo nasushchno neobhodimym, tak kak segodnya
i  v  blizhajshie  desyatiletiya  eshche est' vozmozhnost' pol'zovat'sya
neft'yu  i  gazom.  Vo  vtorom  sluchae  rech'  idet  o  tom,  chto
ispol'zovanie   vozmozhnostej   atomnoj   energetiki  ne  vneslo
sushchestvennogo vklada v energetiku [1].
     Do nastoyashchego vremeni raboty po upravlyaemomu termoyadernomu
sintezu ne vyshli iz eksperimental'noj stadii. Poetomu  na  etot
vid  bezgranichnyh  energeticheskih resursov poka rasschityvat' ne
prihoditsya.
     Zemlya kazhdyj den' poluchaet ot Solnca v tysyachu  raz  bol'she
energii,  chem  ee  vyrabatyvaetsya  vsemi elektrostanciyami mira.
Zadacha  zdes'  sostoit  v  tom,  chtoby  nauchit'sya   prakticheski
ispol'zovat'  hotya  by  ee nebol'shoe kolichestvo (gl. 4). Nel'zya
utverzhdat',  chto   shirokomasshtabnoe   ispol'zovanie   solnechnoj
energii  ne  budet  imet'  nikakih  posledstvij  dlya okruzhayushchej
sredy,  no  vse  zhe  oni  budut  nesravnenno  men'shimi,  chem  v
tradicionnoj energetike.


     |NERGETIKA VCHERA I SEGODNYA
     Na protyazhenii pochti 80 let elektroenergetika razvivalas' i
funkcionirovala    kak   obshchenacional'naya   monopoliya.   Kazhdaya
respublika byvshego Soyuza yavlyalas' integrirovannoj chast'yu edinoj
energeticheskoj sistemy  (E|S).  V  1991  godu  nachalsya  process
decentralizacii   i   dezintegracii  E|S  i  elektroenergetiki.
Nachalsya process reformirovaniya otrasli, chto privelo k  snizheniyu
kachestva i rostu cen na elektroenergiyu.
     V  epohu  ugol'noj  i  mazutnoj energetiki neobhodimo bylo
poluchat' elektrichestvo i teplo na  krupnyh  stanciyah,  a  zatem
peredavat'  ih  potrebitelyam  nahodyashchimsya  na rasstoyanii. Takie
sistemy byli  opravdany  --  oni  voznikli  v  te  gody,  kogda
osnovnym  istochnikom  energii  dlya  strany  byl kamennyj ugol'.
Szhigat' ego trudno -- nuzhna slozhnaya tehnika dlya razmola.  Krome
togo, sledovalo raspolagat' stancii podal'she ot zhil'ya.
     Zatem  poyavilis'  elektrostancii i kotel'nye na mazute. No
mazut -- eto toplivo dostupnoe tol'ko dlya szhiganiya  na  krupnyh
ustanovkah,  prichem,  s  obiliem  vydelyaemyh  toksichnyh gazov v
vybrosah iz dymovyh trub.
     Atomnye   elektrostancii   nanosyat   ne   men'shij   ushcherb.
Utilizaciya  otrabotannogo  topliva  yadernyh  reaktorov i tepla,
posledstviya  radioaktivnyh  vybrosov  i  avarij   --   nepolnyj
perechen' nedostatkov "mirnogo atoma".
     Zachastuyu my ne mozhem v absolyutnyh edinicah vyrazit' ushcherb,
kotoryj  vsegda  nanosit lyubaya teplo- ili elektrostanciya. Vybor
variantov razvitiya energetiki razumen tol'ko v tom sluchae, esli
sravnivayutsya  ne  tol'ko  polozhitel'nye,  no  i   otricatel'nye
faktory.
     V   kipenii   politicheskih   strastej  chastnyj  vopros  ob
energosnabzhenii  strany  otodvinulsya  na  vtoroj  plan.  Mnogie
schitayut,  chto  etot  vopros ih ne kasaetsya. No esli predstavit'
reakciyu naseleniya zamerzayushchego v temnyh kvartirah -- energetika
operedit dazhe prodovol'stvennyj vopros.
     Lozung "Doloj atomnye elektrostancii"  ispol'zuyut  deyateli
vseh   mastej.   "Zelenye"   ego  primenyayut  v  pryamom  smysle.
Protivostoyashchie im apologety (apologet -- tot, kto  vystupaet  s
zashchitoj  kakoj-libo  idei)  nyneshnih  gigantskih elektrostancij
tozhe lyubyat etot lozung, kak primer ochevidnoj nekompetentnosti i
nedal'novidnosti "zelenyh": "Posidyat,  deskat',  v  temnote  --
zapoyut inache" [2].
     Glavnye  ob容kty  diskussij  -- teplovye, gidravlicheskie i
atomnye elektrostancii. Kazhdaya iz etih  "fabrik  elektrichestva"
imeet   ser'eznye   nedostatki   iz  kotoryh  na  pervoe  mesto
vydvigaetsya nanosimyj imi ekologicheskij ushcherb.
     Dlya ponimaniya "chto takoe  horosho  i  chto  takoe  ploho"  v
energetike   neobhodimy   kriterii   uchityvayushchie  neobhodimost'
prodolzheniya hozyajstvennoj deyatel'nosti  cheloveka  i,  naryadu  s
etim, minimiziruyushchie ushcherb nanosimyj okruzhayushchej srede.
     Osnovnoj  vklad  v  zagryaznenie atmosfery uglekislym gazom
vnosyat  T|C,  GR|S  i  avtomobili.  Atomnye  elektrostancii  ne
vybrasyvayut  uglekislyj  gaz, a potomu "parnikovyj effekt" stal
glavnym argumentom u storonnikov atomnoj energetiki.
     Dostatochno  bol'shim  energeticheskim  potencialom  obladayut
razvedannye   zapasy  gaza.  S  ekologicheskoj  tochki  zreniya  u
prirodnogo  gaza  dva  nedostatka:  vybrosy  okislov  azota   i
uglekislogo  gaza  usilivayushchego  parnikovyj  effekt. Pri umelom
szhiganii  gaza,  v  parogazovyh   ustanovkah,   okislov   azota
obrazuetsya  nemnogo  (sm.  str.  9), a vybrosy uglekislogo gaza
primerno vdvoe nizhe, chem pri ispol'zovanii uglya ili nefti.
     Do  togo  kak  my  nauchimsya  poluchat'  energiyu  v  bol'shih
kolichestvah    iz    principial'no   novyh   istochnikov   budut
ispol'zovat'sya    tradicionnye    vidy     topliva.     Poetomu
razrabatyvayutsya  novye  mestorozhdeniya  i  issleduyutsya processy,
pozvolyayushchie  effektivnee   ispol'zovat'   energiyu   iskopaemogo
topliva  i  umen'shit'  svyazannoe  s etim zagryaznenie okruzhayushchej
sredy.
     V etoj glave my hotim pokazat', chto  net  osnovanij  slepo
verit'  tem,  kto  risuet  nashe  budushchee  v  mrachnyh tonah, kto
postoyanno   tverdit,   chto   blizitsya   "konec   sveta",    chto
energeticheskij  krizis i zagryaznenie okruzhayushchej sredy v techenie
desyatiletij ugrobyat chelovechestvo.
     Parnikovyj effekt
     Opasnost'  parnikovogo   effekta   chelovechestvo   osoznalo
sravnitel'no  nedavno  [1].  Naryadu  s termicheskimi processami,
proishodyashchimi vnutri nashej planety, bol'shuyu chast' energii neset
izluchenie solnca.
     Temperatura izluchayushchej poverhnosti  Solnca  okolo  6000oK.
Padayushchaya na Zemlyu energiya perenositsya izlucheniem s dlinoj volny
ot  0,2  do  2  mkm  (krivaya 1 na ris. p082). Izluchaemaya zemnoj
poverhnost'yu,  so  srednej  temperaturoj   v   255oK,   energiya
rasprostranyaetsya  v diapazone dlin voln ot 2 do 100 mkm (krivaya
2 na ris. p082).
     Vodyanoj par atmosfery svobodno propuskaet pryamoe solnechnoe
izluchenie  i  sravnitel'no  slabo  zaderzhivaet  ego  otrazhenie.
Aktivnoe  pogloshchenie vodoj prihoditsya na diapazon 4...7 mkm. Na
ris. p082 etot diapazon zanimaet uzkij uchastok spektra (uchastok
H2O krivoj 2). Uglekislyj  gaz  (SO2)  pogloshchaet  izluchenie  na
chastotah  13...19  mkm.  On  zaderzhivaet  otrazhennoe  teplo  na
uchastke krivoj 2.
     Takim obrazom, "uglekislotnoe odeyalo" povyshaet temperaturu
planety. Rost temperatury  korreliruet  s  rostom  koncentracii
uglekislogo gaza v atmosfere.
     Na   ris.   p083   pokazano  izmenenie  koncentracii  SO2,
izmerennoe na Gavajskih ostrovah. Tam net promyshlennyh centrov,
poetomu  mozhno  schitat',  chto  registrirovalas'   "obshchemirovaya"
kartina.  Zamery  za  25  let pokazali, chto s 1959 po 1984 god,
kolichestvo uglekislogo gaza v atmosfere vozroslo.
     Za desyatiletie 1970...80 gg. povyshenie temperatury  zemnoj
poverhnosti   sostavilo   0,3oS.   V   posleduyushchie  desyatiletiya
prognozirovalsya  rost  temperatury   na   neskol'ko   gradusov.
Real'noe  povyshenie temperatury proishodit neskol'ko medlennee.
Odnako, v budushchem poteplenie mozhet stat'  prichinoj  global'nogo
ekologicheskogo  bedstviya  --  privesti k tayaniyu polyarnyh l'dov,
povysheniyu urovnya i zatopleniyu  pribrezhnyh  territorij  mirovogo
okeana.  Po  predvaritel'nym  ocenkam  tayanie  polyarnyh "shapok"
Zemli privedet k povysheniyu urovnya mirovogo okeana na 6 metrov.
     Toplivnye resursy Zemli
     Posle neftyanogo krizisa 1973...74 godov v razvityh stranah
ser'ezno zadumalis' ob ekonomii prirodnogo topliva. S toj  pory
nachalsya   intensivnyj  poisk  energosberegayushchih  tehnologij  --
konstruirovanie ekonomichnyh dvigatelej, elektrostancij i pr.
     V rezul'tate potrebnosti v  toplive  a,  sootvetstvenno  i
ceny  na  nego, ne tol'ko stabilizirovalis', no dazhe snizilis'.
Izmenilis', stav bolee  optimistichnymi,  prognozy  otnositel'no
prirodnyh toplivnyh zapasov.
     K   primeru,  prognozy  ne  uchityvayut  gigantskie  rezervy
gazovyh gidratov (gazovye gidraty -- gazy, svyazannye s vodoj  v
zonah  vechnoj  merzloty  i  na  dne  morej).  No dazhe esli etot
syr'evoj istochnik ne brat' v raschet, to imeyushchihsya resursov, pri
neznachitel'nom  zameshchenii   nefti   uglem   i   gazom,   vpolne
dostatochno,    chtoby    obespechit'   uverennoe   energeticheskoe
obespechenie chelovechestva do konca sleduyushchego stoletiya. Tak  chto
v   obozrimom   budushchem   prirodnye   resursy   smogut  uspeshno
konkurirovat' kak s eshche tol'ko osvaivaemym vodorodom, tak  i  s
sinteticheskimi  vidami topliva. Cifry, privodimye na ris. p065,
pokazyvayut v kakom sootnoshenii ispol'zuetsya iskopaemoe  toplivo
[3].
     Imeyushchiesya   v  nashem  rasporyazhenii  istochniki  energii  my
ispol'zuem v vysshej  stepeni  neracional'no.  CHelovek  vynuzhden
neodnokratno  preobrazovyvat'  odin  vid  energii v drugoj poka
okonchatel'no ee ne ispol'zuet.
     Kazhdoe  preobrazovanie   soprovozhdaetsya   poteryami   chasti
energii.   Na  elektrostanciyah  iz  topliva  poluchayut  teplovuyu
energiyu,  ispol'zuemuyu  dlya  proizvodstva  para.  Par,  v  svoyu
ochered',  privodit  v dvizhenie turbiny. Teper' uzhe mehanicheskaya
energiya,  kotoraya  peredaetsya  generatoram,  preobrazuetsya,   v
konechnom    schete,    v   elektroenergiyu.   Pri   ispol'zovanii
elektronagrevatel'nyh   priborov    poluchennaya    mnogokratnymi
preobrazovaniyami   i   poetomu  dorogaya  elektricheskaya  energiya
prevrashchaetsya vnov' v teplovuyu. V rezul'tate iz vsej  poluchaemoj
energii  my  real'no  potreblyaem  ne  bolee poloviny, ostal'naya
bezvozvratno teryaetsya.
     Poteri teplovoj energii na  pervoj  stupeni  ne  pozvolyayut
poluchit'  KPD vyshe 40%. Otrabotannoe teplo popadaet v vodoemy i
narushaet   v    nih    biologicheskoe    ravnovesie.    Teplovye
elektrostancii  szhigayushchie  ugol'  den'  i  noch'  vybrasyvayut  v
atmosferu  tonny  soedinenij  ugleroda  (ezhegodno  v  atmosferu
vybrasyvaetsya okolo shesti milliardov tonn ugleroda [3]) i sery.
Poslednie  vstupayut v himicheskuyu reakciyu s vlagoj, soderzhashchejsya
v vozduhe, obrazuya kisloty raz容dayushchie stal' i  mramor  i,  chto
namnogo huzhe, razrushayushchie nashi legkie.
     V     sravnenii     s     tradicionnymi     paroturbinnymi
elektrostanciyami, T|C i  kotel'nymi  bolee  effektivna  gazovaya
mikroenergetika.   Malye   ustanovki   pozvolyayut   vyrabatyvat'
neobhodimoe  kolichestvo  energii  v  sootvetstvii  s   tekushchimi
potrebnostyami  v  neposredstvennoj blizosti ot potrebitelya. Oni
obladayut  vysokoj  nadezhnost'yu  i   maloinercionny.   Stoimost'
oborudovaniya  na  kilovatt  moshchnosti vdvoe nizhe, chem na krupnyh
T|C.
     Vazhnoe    preimushchestvo    gazovoj    mikroenergetiki    --
manevrennost'.  Izmenit'  elektricheskij rezhim mozhno za sekundy,
teplovoj rezhim -- za  minuty,  vmesto  mnogih  chasov  izmeneniya
rezhima  v obychnyh teplovyh setyah. Prakticheskaya nereguliruemost'
segodnyashnih teplovyh istochnikov s dlinnymi  setyami  privodit  k
pererashodu energii: kogda zimoj potepleet i my otkryvaem okna,
vybrasyvaya izbytok tepla na ulicu.
     Otmetim  eshche  odnu  detal':  za vse poteri v energetike, v
konechnom schete, platit potrebitel'.
     Neft' -- istochnik energii i syr'ya
     Dolgoe vremya neft' ne nahodila primeneniya  kak  toplivo  i
syr'e.  Tol'ko  v  nachale HIH veka iz "zemlyanogo masla", kak ee
togda  nazyvali,  stali  vydelyat'  ochishchennye  produkty.  Prezhde
vsego,  nauchilis'  poluchat'  kerosin  i  benzin.  Kerosin nashel
primenenie srazu s poyavleniem kerosinovoj lampy. Sud'ba benzina
okazalas' bolee  slozhnoj.  Na  protyazhenii  pochti  sta  let  eta
legkovosplamenyayushchayasya zhidkost' byla odnim iz opasnejshih othodov
nefti.
     Benzina  s  kazhdym  godom stanovilos' vse bol'she i ot nego
vse  trudnee  bylo  izbavlyat'sya.   K   nachalu   HH   veka   ves
unichtozhaemogo  benzina  ischislyalsya  sotnyami  tysyach  tonn v god.
Ob座avlyalis' konkursy -- kto najdet  luchshij  sposob  unichtozheniya
othodov.  Tol'ko  izobretenie  dvigatelya  vnutrennego  sgoraniya
otkrylo real'nuyu oblast' primeneniya benzina [4].
     Neft' soderzhit do 50% mazuta,  kotoryj  takzhe  ne  nahodil
primeneniya.  V  nastoyashchee  vremya iz nego izgotavlivayut smazki i
szhigayut v special'no razrabotannyh topkah kotlov.
     Mestorozhdeniya  nefti  na  materikah,  kotorye  mogut  byt'
osvoeny  otrabotannymi  metodami,  davno  i horosho izvestny. Ih
ekspluataciya idet polnym hodom.
     Na protyazhenii mnogih let  special'no  oborudovannye  suda,
vedushchie   razvedku  nefti,  tshchatel'no  issleduyut  morskoe  dno.
Geologi svyazyvayut svoi nadezhdy, prezhde vsego, s shel'fom  (shel'f
[angl. shelf] -- podvodnoe prodolzhenie materika, do glubiny 200
m)  --  dnom  melkovodnyh  morej,  omyvayushchih vse bez isklyucheniya
chasti sveta.
     V moryah, kotorye gluboko  vdayutsya  v  materiki,  shel'fovye
zony sravnitel'no veliki, poskol'ku vokrug lezhit susha. Berega v
takih mestah, kak pravilo, omyvayutsya melkovod'em.
     Naibolee   perspektivnoe   shel'fovoe   more  --  Severnoe.
Sejsmicheskoe zondirovanie i kontrol'noe burenie  pokazalo,  chto
pod    ego   dnom   nahodyatsya   neskol'ko   desyatkov   neftyanyh
mestorozhdenij. Soglasno ocenkam, summarnye  razvedannye  zapasy
nefti  v  Severnom  more  dostigayut 1,5 mlrd. t. |to v sem' raz
prevyshaet zapasy nefti na Evropejskom kontinente.
     Specialisty polagayut, chto do sih por razvedana  okolo  1/3
nefti.  Krome nefti pod dnom Severnogo morya obnaruzheno okolo 50
gazonosnyh mestorozhdenij.
     V  svyazi  s  etim   stanovitsya   ponyatnoj   dal'novidnost'
postroeniya  morskih terminalov, naprimer, v Odesse. Neft' nuzhno
pererabotat'. Pri etom poluchayut ne tol'ko toplivo, no i syr'e.
     Gazifikaciya uglya
     Krome    neposredstvennogo    szhiganiya     ugol'     mozhet
ispol'zovat'sya  kak  syr'e  dlya  polucheniya sinteticheskogo gaza.
Pervye opyty po gazifikacii uglya otnosyatsya k koncu HVIII  veka.
V  1782  godu  F.  Fontana  soobshchil  o nablyudavshejsya im reakcii
obrazovaniya "goryuchego gaza" pri propuskanii vodyanogo para cherez
raskalennyj ugol'.
     Opyty po polucheniyu gaza dlya osveshcheniya provodilis' v Anglii
v nachale HIH veka. V 1831 g. Dzh. Lou predlozhil szhigat' ugol'  v
atmosfere  vozduha, a zatem gazificirovat' propuskaya cherez nego
vodyanoj par. V 1840 g. byl  postroen  pervyj  gazogenerator.  V
1854   g.   --  zaregistrirovan  pervyj  patent  na  tehnologiyu
gazifikacii uglya v promyshlennyh masshtabah.
     Rost doli promyshlennogo ispol'zovaniya v energetike nefti i
prirodnogo    gaza    sdelal    processy    gazifikacii    uglya
konkurentosposobnymi. |nergeticheskie kompanii snova obratili na
nego vnimanie v period energeticheskogo krizisa 1973...74 gg.
     Proizvoditel'nye  tehnologii razrabotany v nachale HH veka.
Izvesten  metod   gazifikacii   ugol'noj   pyli,   predlozhennyj
Vinklerom,  v  nachale  20-h  godov.  Firma  "Lugri" razrabotala
tehnologiyu polucheniya  gaza,  obladayushchego  vysokoj  teplotvornoj
sposobnost'yu,  s  ispol'zovaniem  kisloroda i vodyanogo para pod
davleniem.
     S tochki zreniya ekologii lyubye vidy gazifikacii uglya tol'ko
uvelichivayut vrednye vybrosy. Pri szhiganii vybrosy okislov  sery
i  azota  ostayutsya veliki dazhe pri ochen' dorogostoyashchih ochistnyh
sooruzheniyah,  a  vybrosy   osnovnogo   produkta   sgoraniya   --
uglekislogo gaza -- neustranimy.
     Esli  teploelektrostancii  naryadu  s  ulovitelyami  zoly  i
ochistkoj  stochnyh  vod  oboruduyutsya  ustanovkami  dlya  sero-  i
azotoochistki, to oni, bezuslovno, dorozhayut. Raschety pokazyvayut,
chto energiya ugol'nyh T|C obojdetsya vdvoe dorozhe gazovyh.
     Takim  obrazom,  predstavlyaetsya,  chto  dlya energosnabzheniya
ekonomichnee ispol'zovat' prirodnyj gaz.
     Gazovaya mikroenergetika
     Gaz --  naibolee  effektivnyj  vid  topliva.  Prirodnyj  i
poputnyj goryuchij gaz sostoit iz uglevodorodov s primes'yu azota,
uglekislogo gaza, serovodoroda i v nebol'shih kolichestvah argona
i  geliya.  V  ego  sostav  vhodit  40...80%  metana  i propana,
20...60% butana, pentana i vysshih uglevodorodov, a teplotvornaya
sposobnost' dostigaet 4,19 kDzh/kg.
     Gaz  kak  toplivo   sozdaet   edinstvennuyu   ekologicheskuyu
opasnost'  --  toksichnye  okisly  azota  v produktah goreniya. V
malyh kotlah ih  obrazuetsya  v  pyat'  raz  men'she  (na  edinicu
vyrabatyvaemoj  energii), chem v bol'shih. Krome togo, sushchestvuyut
horosho proverennye prostye metody dal'nejshego snizheniya  okislov
azota  v  vybrosah  putem  podmeshivaniya  chasti  dymovyh gazov k
vhodyashchemu vozduhu, to est' s recirkulyaciej ili dozhiganiem.
     Dozhigatel' montiruetsya na  lyubuyu  gorelku  i  obespechivaet
medlennoe,  s  mnogokratnoj  recirkulyaciej,  vihrevoe  dvizhenie
goryashchih  gazov  dayushchee  polnoe  sgoranie  --  bez  sazhi  i  pri
minimal'nyh  kolichestvah okislov azota. |tot metod ispol'zuetsya
pri szhiganii ne tol'ko  prirodnogo  gaza,  no  i  otrabotannogo
mashinnogo  masla  iz  avtomobil'nyh  dvigatelej  ili  rezinovyh
othodov i staryh shin.
     Malye  energoustanovki  na  baze  dvigatelej   vnutrennego
sgoraniya    na    gazovom   toplive   (ili   gazovyh   turbin),
turbogeneratora   i   kotla-utilizatora   dlya   kombinirovannoj
vyrabotki   elektroenergii   i  tepla  predstavlyayutsya  real'noj
osnovoj gazovoj energetiki. V  teh  sluchayah,  kogda  neobhodimo
tol'ko  teplo  (otoplenie, goryachaya voda), dostatochno ustanovit'
na  cherdake  zdaniya  nebol'shoj   polnost'yu   avtomatizirovannyj
vodogrejnyj kotel.
     Gazovye truby vmesto teplomagistralej
     Plotnost'   potoka  energii  v  gazovoj  trube,  dazhe  pri
nevysokom davlenii, v sto raz  vyshe,  chem  v  trube  s  goryachej
vodoj. Ulozhennye do vojny gazovye truby sluzhat do sih por. V to
zhe  vremya  teplovye  seti  s  vodoj,  nagretoj  do 100...180oS,
prihoditsya menyat' kazhdye  pyat'-desyat'  let  iz-za  neustranimoj
korrozii  metalla  v goryachej i vlazhnoj srede. Poetomu odnu i tu
zhe energiyu mozhno peredat' v gazovoj trube desyatikratno men'shego
diametra, krome togo, gazovye seti mnogokratno dolgovechnee.
     Vmesto teplovyh magistralej diametrom okolo metra, kotorye
horosho znakomy zhitelyam gorodov,  gazovaya  truba  diametrom  100
millimetrov  mozhet byt' provedena vsyudu prakticheski bez "travm"
dlya okruzhayushchih sooruzhenij.
     Malye sovremennye vodogrejnye kotly s polnoj  kondensaciej
dymovyh  gazov  imeyut  KPD  ne  nizhe  90%. Pri nagreve vody dlya
goryachego vodosnabzheniya ot  10  do  100oS  temperatura  uhodyashchih
gazov  sostavlyaet  vsego 20...30oS. Recirkulyaciej dymovyh gazov
vybrosy okislov azota snizhayutsya do 30 chastic  na  million.  |to
luchshe,  chem  pri lyubyh sposobah ochistki, primenyaemyh na bol'shih
elektrostanciyah.  Kotly  polnost'yu  avtomatizirovany,  oni   ne
trebuyut obsluzhivaniya krome periodicheskogo osmotra.
     Na  grafike  ris.  p081  otrazheny  rezul'taty ekspluatacii
takogo kotla teplovoj moshchnost'yu 300 kVt. Kak vidno iz grafikov,
dazhe v trudnom  rezhime  maloj  nagruzki  (20%  ot  nominal'noj)
dostatochno  recirkulirovat'  25%  gazov,  chtoby  dobit'sya malyh
vybrosov.
     Pri takoj zhe edinichnoj moshchnosti --  sotni  kilovatt  mozhno
reshat'   i  zadachu  snabzheniya  elektroenergiej.  Zdes'  horoshim
primerom  sluzhat  dizel'-generatory,  postavlyaemye  firmoj  ABZ
Aggregate-Bau  GmbH  (sm.  gl.  4.1).  Dizel'nyj  dvigatel'  na
prirodnom   gaze   vrashchaet   sinhronnyj    generator,    dayushchij
elektroenergiyu.  Teplo  ohlazhdeniya  dvigatelya i vyhlopnyh gazov
ispol'zuetsya dlya otopleniya  i  goryachego  vodosnabzheniya.  Nizkij
uroven'  shuma  i  malye  vybrosy okislov azota i drugih vrednyh
gazov priemlemy dazhe dlya uslovij goroda s osobo vysokim urovnem
trebovanij.
     V zhilyh domah podobnye  agregaty  razmeshchayutsya  na  verhnem
etazhe libo v podvale. Ih vozmozhnyj shum ili vibraciya men'she, chem
ot  liftovoj  mashiny  ili  vodyanyh  nasosov. Zapusk i ostanovka
provodyatsya avtomatikoj v  sootvetstvii  s  real'noj  nagruzkoj.
Nikakoj  problemy manevrennosti ne voznikaet. Pri neispravnosti
agregata  ego  ne  remontiruyut,  a  zamenyayut,   privozya   novyj
dvigatel' ili generator.
     |ffektivnost'   maloj   energetiki   po  rashodu  topliva,
nesomnenno,  vyshe,  chem   pri   tradicionnom   centralizovannom
teplosnabzhenii  ot paroturbinnyh T|C. Dizel'nye dvigateli imeyut
KPD okolo 42%, togda kak paroturbinnye  ustanovki,  dazhe  samye
sovershennye   --   ne   vyshe   39%.  K  tomu  zhe  pri  dostavke
preobrazovannoj energii potrebitelyu v teplovyh setyah teryaetsya v
srednem ne menee 10% energii, togda kak v gazovoj takih  poter'
net sovsem.
     Gaz -- sopernik benzina
     Povsemestnyj   rost   kolichestva   avtomobilej  potreboval
znachitel'nogo  uvelicheniya  ob容mov  proizvodstva   benzina.   V
kachestve  zameny  zhidkogo  topliva  dlya  dvigatelej vnutrennego
sgoraniya shiroko ispol'zuetsya prirodnyj gaz.
     Kogda v tridcatye gody proshlogo  veka  anglichanin  Barnett
poluchil  patent  na gazovyj dvigatel', a v 1860 godu francuz |.
Lenuar postroil motor, rabotayushchij  na  smesi  vozduha  i  gaza,
nikogo takoj vybor goryuchego ne udivil -- benzina eshche ne bylo.
     Vpervye  benzin  v  kachestve goryuchego byl ispol'zovan lish'
spustya dva desyatiletiya,  kogda  G.  Dajmler  sozdal  benzinovyj
dvigatel' vnutrennego sgoraniya. Benzinovyj motor zamenil loshad'
v  pervyh "samodvizhushchihsya kolyaskah" -- avtomobilyah, sozdatelyami
kotoryh stali Karl Benc i Gotlib Dajmler.
     O gaze kak o vozmozhnom motornom  toplive  nadolgo  zabyli.
Lish'  cherez  100  let  posle  Barnetta, v konce tridcatyh godov
nashego stoletiya, vozrodilas' mysl' o ego  ispol'zovanii.  Togda
poyavilis' pervye gazogeneratornye avtomobili. Gaz vyrabatyvalsya
v topke, a ottuda podavalsya v dvigatel'.
     Oktanovoe chislo 105?
     Issledovaniya    oprovergli    ustoyavsheesya    mnenie,   chto
ispol'zovanie gaza vmesto benzina -- vynuzhdennaya mera.  Gazovoe
toplivo  sgoraet  polnee, poetomu koncentraciya okisi ugleroda v
vyhlope gazovogo dvigatelya v neskol'ko raz men'she.
     Avtomobil' na benzine vybrasyvaet  v  atmosferu  sernistyj
gaz,  kotoryj  obrazuetsya  ot  sgoraniya  sernistyh  komponentov
topliva, i tetraetilsvinec. V prirodnom gaze sery, kak pravilo,
net, a poetomu v vyhlopah gazovogo dvigatelya net ni  sernistogo
gaza, ni soedinenij svinca.
     V otrabotannyh gazah benzinovogo dvigatelya iz-za nepolnogo
sgoraniya  topliva soderzhitsya i okis' ugleroda (SO) -- toksichnoe
dlya cheloveka veshchestvo.
     I gazovye, i benzinovye avtomobili vybrasyvayut v atmosferu
odinakovoe  kolichestvo  uglevodorodov.  Dlya  zdorov'ya  cheloveka
opasny   ne   sami   uglevodorody,  a  produkty  ih  okisleniya.
Dvigatel',  rabotayushchij  na  benzine,  vybrasyvaet  sravnitel'no
legko  okislyayushchiesya  veshchestva  --  etil  i  etilen,  a  gazovyj
dvigatel' -- metan, kotoryj iz  vseh  predel'nyh  uglevodorodov
naibolee  ustojchiv  k  okisleniyu. Poetomu uglevodorodnyj vybros
gazovogo avtomobilya menee opasen (sm. ris. p064).
     Gaz kak motornoe toplivo ne tol'ko ne ustupaet benzinu, no
i prevoshodit ego po svoim svojstvam.
     Dvigatel'  vnutrennego  sgoraniya  avtomobilya  rabotaet  po
klassicheskomu chetyrehtaktnomu ciklu. Gazoobraznaya smes' vozduha
i  topliva  vsasyvaetsya v cilindr dvigatelya, szhimaetsya porshnem,
vosplamenyaetsya iskroj, davit  na  porshen'  i  dvigaet  shatunnyj
mehanizm, a zatem vybrasyvaetsya iz cilindra.
     CHem   sil'nee   mozhno   szhat'  toplivo  bez  vozniknoveniya
detonacii   (detonaciya   [lat.    detonare    progremet']    --
rasprostranenie  plameni  v  veshchestve so skorost'yu, prevyshayushchej
skorost'  zvuka  v  dannom  veshchestve),  tem   bol'she   moshchnost'
dvigatelya.  Antidetonacionnuyu  sposobnost'  topliva  opredelyayut
oktanovym chislom. CHem ono  vyshe,  tem  luchshe  toplivo.  Srednee
oktanovoe chislo prirodnogo gaza -- 105 -- nedostizhimo dlya lyubyh
marok benzina.
     Dvigatel' vnutrennego sgoraniya rabotaet na smesi vozduha i
raspylennogo    topliva,    Dlya   vosplameneniya   smesi   nuzhna
opredelennaya koncentraciya topliva. Gaz, v sravnenii s benzinom,
gorit  pri  men'shih  koncentraciyah,  t.e.  pri  bolee  "bednyh"
smesyah. V sluchae povysheniya koncentracii gaza i obogashcheniya smesi
mozhno  dobit'sya  uvelicheniya  moshchnosti dvigatelya. Obednyaya smes',
naoborot,  mozhno  ponizit'  moshchnost'.   Voznikaet   vozmozhnost'
izmeneniem  sostava  smesi regulirovat' moshchnost' dvigatelya: gaz
kak toplivo znachitel'no "poslushnee" benzina.
     |kspluataciya  pokazala,  chto  avtomobili  na  gaze   bolee
vynoslivy  --  v  poltora-dva raza dol'she rabotayut bez remonta.
Pri sgoranii gaza obrazuetsya  men'she  tverdyh  chastic  i  zoly,
vyzyvayushchih  povyshennyj  iznos  cilindrov  i  porshnej dvigatelya.
Krome togo, maslyanaya plenka dol'she  derzhitsya  na  metallicheskih
poverhnostyah  --  ee ne smyvaet zhidkoe toplivo, i, nakonec, gaz
prakticheski ne vyzyvaet korroziyu metalla,
     Nesmotrya na mnogochislennye  dostoinstva  prirodnogo  gaza,
zakryvat' zapravochnye stancii i vybrasyvat' benzinovye kanistry
eshche rano.
     Metan
     V  perehode  na  gazovoe toplivo est' svoi slozhnosti. Tak,
naprimer,  plotnost'  prirodnogo  metana  v  tysyachu  raz   nizhe
plotnosti  benzina. Poetomu, esli zapravlyat' avtomobil' metanom
pri atmosfernom davlenii, to dlya ravnogo s benzinom  kolichestva
topliva  ponadobitsya  bak  v  1000  raz bol'she. CHtoby ne vozit'
ogromnyj pricep  s  toplivom,  neobhodimo  uvelichit'  plotnost'
gaza.   |to   mozhno  dostich'  szhatiem  metana  do  20...25  MPa
(200...250 atmosfer (1at = 9,81h104 Pa)). Dlya hraneniya v  takom
sostoyanii ispol'zuyutsya special'nye ballony.
     Propan-butan
     Propan-butan  --  sinteticheskoe  toplivo.  Ego poluchayut iz
nefti i skondensirovannyh neftyanyh poputnyh  gazov.  CHtoby  eta
smes'  ostavalas' zhidkoj, ee hranyat i perevozyat pod davleniem v
1,6 MPa (16 atmosfer). Gazoballonnaya apparatura dlya  szhizhennogo
propan-butana   neskol'ko  proshche.  Process  zapravki  mashin  na
gazonapolnitel'nyh stanciyah neslozhen i ochen' pohozh na  zapravku
benzinom.
     Po   svoim   svojstvam  szhizhennyj  propan-butan  pochti  ne
otlichaetsya ot szhatogo prirodnogo gaza. To zhe vysokoe  oktanovoe
chislo,   te   zhe   neplohie  ekologicheskie  i  ekspluatacionnye
pokazateli. Est'  u  szhizhennogo  propan-butana  i  preimushchestvo
pered  metanom  --  225 litrov etogo goryuchego hvataet na probeg
okolo 500 kilometrov, a metana, pomeshchayushchegosya v vos'mi ballonah
-- na vdvoe men'shij. Sejchas na szhizhennom  gaze  rabotaet  vdvoe
men'she  mashin,  chem  na  szhatom  i  vot  pochemu.  Propan-butana
poluchayut v 20...25 raz men'she, chem dobyvayut prirodnogo gaza.
     Vodorodnaya energetika segodnya
     Vozmozhnost'  povsemestnogo  ispol'zovaniya   vodoroda   kak
topliva  segodnya  vyglyadit menee obnadezhivayushche, chem, skazhem, 30
let nazad. |to napravlenie  energetiki  predpolagaet  poluchenie
vodoroda   v   krupnyh   masshtabah   putem   razlozheniya   vody,
transportirovku   "goryuchego"   k    punktam    potrebleniya    i
ispol'zovanie  ego  prakticheski  vo  vseh  sluchayah,  gde sejchas
szhigayut iskopaemoe toplivo. Nahodyatsya goryachie  golovy,  kotorye
predlagayut     uzhe     segodnya    polnost'yu    otkazat'sya    ot
centralizovannogo    energosnabzheniya,     chtoby     proizvodit'
elektroenergiyu s pomoshch'yu vodoroda v toplivnyh elementah u samih
potrebitelej [5].
     O vodorodnoj energetike mechtayut davno:
     udel'naya  teplota sgoraniya vodoroda v tri raza vyshe, chem u
nefti ili benzina;
     produktom sgoraniya vodoroda yavlyaetsya vodyanoj par;
     resursy syr'ya dlya polucheniya vodoroda bezgranichny.
     No vodorod kak goryuchee imeet ryad nedostatkov:
     on bolee vzryvoopasen, chem metan;
     ob容mnaya teplota sgoraniya vodoroda v tri raza men'she,  chem
u prirodnogo gaza.
     Put'  k  bezvrednoj energetike truden i mnogoetapen. Zdes'
vozmozhny raznye resheniya. Tem  ne  menee,  v  nekotoryh  sluchayah
primenenie   vodoroda   kak   topliva   ne   tol'ko  polezno  s
ekologicheskoj tochki zreniya, no i vpolne ekonomicheski opravdano.
     K primeru, zagryaznenie atmosfery avtomobil'nymi vyhlopnymi
gazami.  Zamena  vseh  benzinovyh  dvigatelej   na   vodorodnye
nereal'na,   t.k.   ona   svyazana   s  ogromnymi  material'nymi
zatratami. Odnako, pochti  bez  vsyakih  izmenenij  v  dvigatele,
mozhno  ispol'zovat' benzin s 10-procentnoj vodorodnoj dobavkoj.
Dazhe etot nebol'shoj shag rezko uluchshit ekologicheskuyu  obstanovku
v krupnyh gorodah.
     Vodorod -- akkumulyator energii
     Ochevidnym  stanovitsya  i  to,  chto  vodorod mozhet oslabit'
nekotorye    napryazhennye    problemy    atomnoj     energetiki.
Razrushitel'nye avarii A|S (CHernobyl', Trimajl-Ajpend) pokazali,
chto  naibolee  opasny  "manevry"  moshchnost'yu  reaktora,  to est'
izmenenie intensivnosti yadernoj reakcii [3]. Sledovatel'no, dlya
obespecheniya bezopasnosti zhelatel'no ogranichivat'sya stacionarnym
rezhimom raboty A|S.
     |ta stabil'nost' ogranichivaet vozmozhnosti  energosistem  v
chasti  vyravnivaniya  nagruzok, kogda, naprimer, v rabochee vremya
potreblenie energii rezko vozrastaet, a po nocham i  v  vyhodnye
dni  padaet.  Poka  ne  sushchestvuet  udovletvoritel'nogo sposoba
akkumulirovat'  elektroenergiyu,  no  na  pomoshch'  mozhet   prijti
vodorod.  Raschety  pokazyvayut,  chto  s  pomoshch'yu akkumulirovaniya
vodoroda zatraty  na  proizvodstvo  elektroenergii  mogut  byt'
snizheny primerno na 15% po sravneniyu s tradicionnym sposobom --
A|S plyus pikovaya teploelektrostanciya na vodorode.
     Akkumulirovat'  vodorod  mozhno ne tol'ko v szhatom i zhidkom
vide, a i v special'no  razrabotannyh  akkumulyatorah  vodoroda.
Princip   raboty   takih   akkumulyatorov  osnovan  na  svojstve
polimetallicheskih kompozicij pogloshchat' vodorod. Odin  iz  vidov
takogo  akkumulyatora  predstavlyaet soboj emkost' iz nerzhaveyushchej
stali zapolnennuyu  splavom  titana,  vanadiya  i  zheleza.  Splav
obladaet  svojstvom  vydelyat'  chistyj  vodorod,  dazhe  esli  on
akkumulirovalsya s primes'yu kisloroda i vlagi.
     Na A|S za schet izlishkov elektroenergii  mozhno  proizvodit'
vodorod i dlya nuzhd promyshlennosti. Himicheskaya promyshlennost' --
samyj  krupnyj  potrebitel' vodoroda. Ego ispol'zuyut v kachestve
syr'ya,    naprimer,    dlya    proizvodstva    ammiaka.    Takoj
energotehnologicheskij   kompleks   mozhet  snizit'  na  10...17%
rashody topliva po sravneniyu s sushchestvuyushchej razdel'noj sistemoj
proizvodstva elektroenergii, vodoroda i ammiaka.
     No v celom effektivnost'  takih  sistem  ne  ochen'  vysoka
iz-za sravnitel'no nizkogo koefficienta poleznogo dejstviya A|S.
KPD  sovremennyh  A|S  ne  prevyshaet  33%,  v  to  vremya  kak u
teploelektrostancij -- 39%.
     Nevysokij koefficient poleznogo  dejstviya  A|S  obuslovlen
sravnitel'no  nizkoj  temperaturoj vodyanogo para (okolo 300oS),
nagrevaemogo teplom atomnogo reaktora. Usloviya bezopasnosti  ne
pozvolyayut  uvelichit'  etu  temperaturu,  a  ona  opredelyaet KPD
parovoj turbiny i, sledovatel'no, vsej A|S.
     Promyshlennye metody polucheniya vodoroda
     Est' dva napravleniya promyshlennogo polucheniya  vodoroda  --
elektroliz i plazmohimiya. |lektroliz ochen' prost: v elektrolit,
to  est' v tokoprovodyashchuyu sredu (klassicheskij variant -- voda s
nebol'shim  kolichestvom  shchelochi),  pomeshchayut  dva   elektroda   i
podvodyat  k nim napryazhenie. Odnako, v ustanovkah, rabotayushchih po
etomu  principu,  dlya  polucheniya  odnogo   kubometra   vodoroda
trebuetsya  4...5  kilovatt-chasov  elektroenergii,  chto dovol'no
dorogo   --   proizvodstvo   ekvivalentnogo   po   teplotvornoj
sposobnosti kolichestva benzina obhoditsya vtroe deshevle.
     Pri  elektrolize  bol'shaya  chast' elektroenergii teryaetsya v
vide tepla pri protekanii toka cherez  elektrolit.  Krome  togo,
udel'naya  proizvoditel'nost'  sovremennyh ustanovok -- ne bolee
0,5  litra  vodoroda  v  chas  s  odnogo  sm2.  |to   kolichestvo
opredelyaetsya   samim   harakterom   elektrohimicheskih  reakcij,
protekayushchih tol'ko na poverhnosti elektrodov.  Esli  elektroliz
budet   shiroko   ispol'zovat'sya,   nedostatki   etogo   metoda,
po-vidimomu, ostanutsya.
     Gorazdo proizvoditel'nee metod  plazmohimii,  ispol'zuyushchij
himicheskuyu   aktivnost'   ionizovannogo   gaza   --  plazmy.  V
special'nye ustanovki -- plazmotrony  podvodyat  gazy  ili  pary
razlichnyh  veshchestv.  Intensivnym  elektromagnitnym polem v etih
gazah  ili  parah  sozdayut  elektricheskie  razryady,  obrazuetsya
plazma. |nergiya elektricheskogo polya peredaetsya ee elektronam, a
ot   nih   --  nejtral'nym  molekulam.  Poslednie  perehodyat  v
vozbuzhdennoe, himicheski aktivnoe sostoyanie.
     Perspektivny neravnovesnye plazmohimicheskie  sistemy,  gde
elektrony,  razogretye  elektromagnitnym  polem  do  temperatur
10...15   tysyach   gradusov,   izbiratel'no   peredayut   energiyu
molekulam,  a poslednie, raspadayas', obrazuyut nuzhnye himicheskie
produkty. Pri etom gaz v celom  ostaetsya  prakticheski  holodnym
(ego temperatura 300...1000oS). Vazhnoe preimushchestvo etih sistem
-- ob容mnyj  harakter  protekayushchih  v  nih  processov.  Bol'shie
skorosti himicheskih reakcij v gazovoj faze pozvolyayut dobivat'sya
gigantskoj udel'noj proizvoditel'nosti plazmotronov.
     Pryamoe plazmohimicheskoe razlozhenie parov vody na  kislorod
i  vodorod  v  nastoyashchee vremya maloeffektivno. A vot uglekislyj
gaz okazalsya ideal'nym plazmohimicheskim ob容ktom. Neravnovesnoe
vozbuzhdenie ego molekulyarnyh kolebanij do 4...6 tysyach  gradusov
privodit  k  tomu,  chto bogatye energiej molekuly otbirayut ee u
bolee bednyh. |to vlechet za  soboj  rezkoe  povyshenie  skorosti
himicheskih  reakcij  i  energeticheskoj  effektivnosti processa.
Koefficient poleznogo dejstviya pri razlozhenii uglekislogo  gaza
na   okis'   ugleroda   i   kislorod  prevyshaet  80  procentov.
Prakticheski vsyu vkladyvaemuyu v razryad energiyu udaetsya napravit'
na osushchestvlenie poleznoj himicheskoj reakcii.
     S  uchetom  etogo  mozhno  organizovat'  dvuhstadijnyj  cikl
proizvodstva vodoroda:
     na  pervoj  stadii osushchestvit' plazmohimicheskoe razlozhenie
uglekislogo gaza;
     na vtoroj --  vypolnit'  davno  osvoennuyu  promyshlennost'yu
reakciyu vzaimodejstviya okisi ugleroda s vodyanym parom.
     V  rezul'tate  obrazuetsya  vodorod  i ishodnoe veshchestvo --
uglekislyj gaz. Takim obrazom, uglekislyj gaz  budet  vypolnyat'
rol' fizicheskogo katalizatora dlya polucheniya vodoroda iz vody i,
ne  rashoduyas',  razreshit trudnosti, voznikayushchie pri razlozhenii
vodyanogo para. V itoge  formiruetsya  plazmohimicheskij  cikl,  v
kotorom  tratitsya  tol'ko  voda,  a  uglekislyj  gaz  postoyanno
vozvrashchaetsya v process.
     Proizvoditel'nost'  takoj   plazmohimicheskoj   sistemy   v
desyatki  tysyach  raz  prevzojdet  effektivnost'  elektrolizerov,
stoimost' zhe vodoroda okazhetsya primerno takoj  zhe,  kak  i  pri
elektrolize. |to, konechno, eshche dorogo. Segodnya prakticheski ves'
vodorod,  potreblyaemyj  promyshlennost'yu,  proizvoditsya  za schet
pererabotki prirodnogo gaza.
     V takih ustanovkah vmesto odnogo  energonositelya  poluchaem
drugoj   i  ispol'zuem  ego  ne  dlya  nuzhd  energetiki,  a  dlya
tehnologii. Takaya shema vyglyadit ushcherbno.  Poetomu  issledovali
takoj   obnadezhivayushchij   istochnik  vodoroda,  kak  serovodorod,
soputstvuyushchij, v chastnosti, obychnym,  prezhde  vsego,  glubinnym
mestorozhdeniyam prirodnogo gaza.
     Mnogie  bedy  v rajonah gazonosnyh mestorozhdenij svyazany s
vybrosami  serovodoroda  ili  produktov   ego   pererabotki   v
atmosferu.  Sejchas v promyshlennosti v luchshem sluchae serovodorod
okislyayut kislorodom vozduha po metodu  Klaussa,  razrabotannomu
eshche  v  proshlom  veke,  i  poluchayut  pri  etom  seru, a vodorod
svyazyvaetsya s  kislorodom.  Nedostatok  etogo,  kstati,  ves'ma
dorogostoyashchego  processa  ocheviden:  iz  serovodoroda izvlekayut
tol'ko seru, a vodorod perehodit v vodu.
     Poetomu   provodilis'    eksperimenty    po    dissociacii
serovodoroda  v  plazme,  chtoby  na  odnoj  stadii poluchat' dva
produkta: vodorod i kondensirovannuyu seru.
     Dlya etogo serovodorodnuyu  plazmu  zastavlyayut  vrashchat'sya  s
okolozvukovoj  skorost'yu.  Obrazuyushchiesya  v  plazmotrone chasticy
sery  vynosyatsya  pri  etom  iz   ob容ma   reakcii   za   vremya,
nedostatochnoe  dlya osushchestvleniya obratnoj reakcii. Centrobezhnyj
effekt    pozvolyaet    dobit'sya    znachitel'nogo     otkloneniya
plazmohimicheskoj  sistemy  ot  termodinamicheskogo  ravnovesiya i
snizit'  energozatraty  na  poluchenie  kubometra  vodoroda   do
desyatkov vatt. Takoj vodorod okazyvaetsya deshevle elektroliznogo
primerno  v  15  raz,  i  ego  uzhe  mozhno shiroko ispol'zovat' v
energetike i v promyshlennosti.
     My davno nahodimsya na perelomnom rubezhe.  Vsem  yasno,  chto
nazreli   izmeneniya  tradicionnoj  energeticheskoj  struktury  v
kotoroj  glavenstvovali  neft'  i   ugol'.   Segodnya   naibolee
perspektivnym   yavlyaetsya   prirodnyj   gaz,   no   ego  shirokoe
ispol'zovanie  svyazano  s  problemami  ekologii.  V   obozrimom
budushchem   vodorod   mozhet  pridat'  energetike  bezopasnost'  i
ekologicheskuyu chistotu.


     HIMICHESKIE ISTOchNIKI TOKA
     Pervym istochnikom toka,  posle  izobreteniya  elektrofornoj
mashiny,  byl element Vol'ta nazvannyj v chest' svoego sozdatelya.
Ital'yanskij fizik A. Vol'ta  ob座asnil  prichinu  gal'vanicheskogo
effekta,  otkrytogo  ego sootechestvennikom L. Gal'vani. V marte
1800  g.  on  soobshchil  o  sozdanii  ustrojstva,  nazvannogo   v
posledstvii  "vol'tov  stolb".  Tak  nachalas' era elektrichestva
podarivshaya miru svet, teplo i opasnost' porazheniya elektricheskim
tokom.
     Imenno  gal'vanicheskie  (pervichnye)   elementy   pozvolili
nachat'  izuchenie  elektrichestva. V pervoj polovine HIH veka oni
yavlyalis' edinstvennymi istochnikami elektricheskoj energii. Do ih
poyavleniya  byli  izvestny  tol'ko  zakony  elektrostatiki,   ne
sushchestvovalo ponyatiya elektricheskogo toka i ego proyavlenij.
     Uzhe  v  mae  1800 g. A. Karlejl' i U. Nikolson osushchestvili
elektroliz   vody.   V   1803   g.   byli   otkryty    processy
elektroosazhdeniya  metallov.  V  1807 g. -- elektroliz rasplavov
solej.
     Dal'nejshaya hronologiya otkrytij:
     1819 g. -- magnitnoe dejstvie toka -- H. |rsted;
     1820 g. -- vzaimodejstvie provodnikov s tokom -- A. Amper;
     1827 g. -- zakon Oma -- G. Om;
     1831 g. -- zakon elektromagnitnoj indukcii -- M. Faradej;
     1834 g. -- sozdanie pervogo elektrodvigatelya -- B. YAkobi;
     1839 g. -- sozdanie  pervogo  toplivnogo  elementa  --  U.
Grov;
     1843 g. -- opisano teplovoe dejstvie toka -- Dzh. Dzhoul';
     1859   g.   --   pervyj  dejstvuyushchij  kislotnyj  svincovyj
akkumulyator -- G. Plante;
     1860  g.   --   pervyj   effektivnyj   generator   --   F.
Hefner-Al'tenek [5].
     V 1881 godu na beregah Seny poyavilsya pervyj elektromobil'.
V nem  ispol'zovalis'  kislotnye  akkumulyatory.  Tol'ko cherez 4
goda poyavitsya pervyj avtomobil' Dajmlera i Benca  s  dvigatelem
vnutrennego  sgoraniya.  Imenno  na  elektromobile  v  1899 godu
dostignut fantasticheskij dlya togo vremeni  rekord  skorosti  --
100 km/chas.
     Posle     sozdaniya    principial'no    novogo    istochnika
elektricheskoj  energii  --  elektromagnitnogo   generatora   --
himicheskie   istochniki   toka   poteryali   svoe  pervostepennoe
znachenie.  Generatory  prevzoshli  svoih   predshestvennikov   po
ekonomicheskim  i  tehnicheskim  parametram,  no  HIT  prodolzhali
sovershenstvovat'sya i razvivat'sya kak avtonomnye  istochniki  dlya
sredstv svyazi.
     Himicheskimi  istochnikami  toka  nazyvayutsya  ustrojstva,  v
kotoryh   svobodnaya   energiya   prostranstvenno    razdelennogo
okislitel'no-vosstanovitel'nogo  processa,  protekayushchego  mezhdu
aktivnymi veshchestvami, prevrashchaetsya v elektricheskuyu energiyu.
     Novym tolchkom k sovershenstvovaniyu HIT  v  nachale  HH  veka
posluzhilo razvitie radiotehniki i avtomobil'noj promyshlennosti.
Pervichnye   elementy   i  akkumulyatory  yavlyalis'  edinstvennymi
istochnikami  pitaniya  dlya  sredstv  svyazi,  a  dlya  avtomobilej
potrebovalis'   starternye   akkumulyatory.   Rezkomu  uluchsheniyu
harakteristik  HIT  takzhe   sposobstvovalo   razvitie   voennoj
tehniki.
     Poyavlenie   novyh  raznovidnostej  istochnikov  toka  posle
vtoroj mirovoj vojny svyazano s rabotami v oblasti aviacionnoj i
kosmicheskoj tehniki. Bol'shoe  rasprostranenie  HIT  obuslovleno
neizmennoj   effektivnost'yu   ne   zavisyashchej  ot  elektricheskoj
moshchnosti  i  uslovij  ekspluatacii.  Ni  odin  tip   istochnikov
elektricheskoj energii ne obladaet takoj universal'nost'yu.
     Primechatelen  tot  fakt,  chto  pri odnovremennom vklyuchenii
vseh HIT, nahodyashchihsya v ekspluatacii, mozhno poluchit' mgnovennuyu
elektricheskuyu moshchnost' soizmerimuyu s summarnoj  moshchnost'yu  vseh
elektrostancij mira [6].
     Sovremennoe   proizvodstvo  HIT  yavlyaetsya  samostoyatel'noj
otrasl'yu   elektrotehnicheskoj   promyshlennosti.   Avtomatizaciya
izgotovleniya istochnikov toka yavilas' odnoj iz prichin ih vypuska
v ogromnyh kolichestvah s vysokimi udel'nymi harakteristikami.
     Utilizaciya    otrabotavshih   srok   sluzhby   HIT   vyzvala
opredelennye  ekologicheskie  problemy.   V   proizvodstve   HIT
ispol'zuyutsya   rtut',   kadmij,   sur'ma   i  drugie  toksichnye
himicheskie elementy. Sbor  i  pererabotka  bol'shogo  kolichestva
istochnikov  toka  zatrudnitel'na.  |to  posluzhilo  prichinoj dlya
poiska novyh materialov i razrabotki istochnikov toka  svobodnyh
ot toksichnyh elementov.
     Horosho  izvestnye  gal'vanicheskie  elementy i akkumulyatory
soderzhat ogranichennoe kolichestvo reagentov i sposobny  v  odnom
cikle  "proizvesti"  lish' fiksirovannuyu porciyu energii. Odnako,
est' tretij tip HIT,  v  kotorom  okislitel'  i  vosstanovitel'
nepreryvno  podayutsya,  sootvetstvenno,  k  katodu  i  anodu,  a
material  samih  elektrodov  v  reakciyah  ne  uchastvuet.  Takie
ustrojstva nazyvayutsya toplivnymi elementami (T|) (sm. gl. 2.5).
     Pervoe prakticheskoe primenenie "novyj" himicheskij istochnik
toka nashel  v kosmose, nesmotrya na to, chto byl otkryt bolee 150
let nazad.  Toplivnyj  element  obladaet  naivysshimi  udel'nymi
harakteristikami  i  KPD.  V nem net peremeshchayushchihsya detalej, on
besshumen i krome elektroenergii vyrabatyvaet  teplo.  Toplivnyj
element  --  obratimoe  ustrojstvo,  s  pomoshch'yu  kotorogo mozhno
vyrabatyvat' toplivo (razlagat' vodu na  kislorod  i  vodorod),
t.o. on mozhet vypolnyat' rol' akkumulyatora.
     Prakticheskoe  ispol'zovanie toplivnyh elementov nachalos' v
60-h godah s ih ispol'zovaniya na  bortu  kosmicheskih  korablej.
Amerikanskaya   korporaciya   United   Technology   zatratila  na
razrabotku T| po  proektu  "Apollo"  okolo  100  mln.  dollarov
(moshchnost' sozdannoj bortovoj ustanovki -- 2,5 kVt). V 1977 godu
ta  zhe  korporaciya  izgotovila i ispytala ustanovku megavattnoj
moshchnosti, a v nachale 80-h godov v N'yu-Jorke  byla  smontirovana
elektrostanciya  na  4,5  MVt  dlya shirokomasshtabnoj demonstracii
preimushchestv "novogo" sposoba polucheniya elektroenergii.
     My  yavlyaemsya  svidetelyami   pervyh   shagov   kommercheskogo
ispol'zovaniya  T|.  Ot  laboratornyh  issledovanij  do shirokogo
vnedreniya  v  energetike  prohodit  okolo  poluveka.  Kriteriem
shirokogo   ispol'zovaniya  mozhno  schitat'  moment,  kogda  novye
energoustanovki dostignut 10-procentnoj doli v  obshchej  moshchnosti
otrasli.  Istoriya  razvitiya  energeticheskih ustanovok v bol'shoj
energetike pozvolyaet ocenit' prognoziruemye sroki vnedreniya T|.
     Toplivnyj   element   --   sverstnik   parovoj    turbiny.
Laboratornye  issledovaniya parovyh turbin nachalis' v 70-h godah
proshlogo veka, ih eksperimental'nye obrazcy voznikli  v  pervoj
polovine  80-h  godov,  demonstracionnaya  model' sozdana v 1890
godu, pervaya promyshlennaya paroturbinnaya ustanovka -- v  1895-m,
a  10-procentnuyu  dolyu  v obshchej moshchnosti elektrostancij turbiny
obespechili v 1910 godu [2].
     V atomnoj energetike laboratornye  issledovaniya  velis'  v
30-h  godah,  eksperimental'naya  ustanovka  byla sozdana v 1941
godu, demonstracionnaya -- v 1953-m, pervaya promyshlennaya atomnaya
elektrostanciya -- v 1955-m, i lish' v  1978  godu  dolya  atomnyh
elektrostancij v energetike SSSR dostigla 10%.
     Primerom   sovremennogo  marketinga  v  energetike  sluzhit
deyatel'nost' korporacij  po  zavoevaniyu  desyatiprocentnoj  doli
rynka.  V nastoyashchee vremya amerikanskaya korporaciya H Power Corp.
issleduet, proektiruet, i proizvodit T|. Electro-Chem-Technic i
Warsitz (SSHA) proizvodyat i prodayut po nizkoj cene nebol'shie T|,
glavnym obrazom, dlya  shkol,  kolledzhej  i  universitetov.  Cel'
sostoit  v  tom,  chtoby  sdelat' shiroko izvestnymi preimushchestva
osnovnyh principov T|. |nergeticheskaya kompaniya  Brooklyn  Union
(Kanada)  provodit  ispytaniya  ustanovochnoj partii T| moshchnost'yu
200 kVt.



     Sovremennaya    tehnika     raspolagaet     celym     ryadom
elektronakopitel'nyh     ustrojstv.     |to    --    svincovye,
zhelezo-nikelevye,     nikel'-kadmievye,     serebryano-cinkovye,
serno-natrievye,  medno-litievye  i  drugie tipy akkumulyatorov.
Naibolee rasprostranennymi yavlyayutsya svincovye akkumulyatory.
     Akkumulyatorami  nazyvayutsya  himicheskie   istochniki   toka,
prednaznachennye  dlya  mnogokratnogo  ispol'zovaniya  ih aktivnyh
veshchestv, regeneriruemyh putem zaryada.
     Akkumulyatory     yavlyayutsya     himicheskimi      istochnikami
elektricheskoj  energii  mnogorazovogo  dejstviya. Oni sostoyat iz
dvuh elektrodov (polozhitel'nogo i otricatel'nogo),  elektrolita
i  korpusa.  Nakoplenie  energii  v akkumulyatore proishodit pri
protekanii    himicheskoj    reakcii    okisleniya-vosstanovleniya
elektrodov.   Pri   razryade  akkumulyatora  proishodyat  obratnye
processy.
     |konomichnee svincovogo akkumulyatora do sih por  nichego  ne
izobreteno.  SHirokoe  rasprostranenie  oni  poluchili  blagodarya
vysokoj nadezhnosti i nevysokoj cene. |ksperty OON schitayut,  chto
v   obozrimom  budushchem  svincovye  akkumulyatory  sohranyat  svoe
znachenie kak odnih iz samyh  udobnyh  istochnikov  elektricheskoj
energii.
     Osnovnym  dostoinstvom  svincovyh  akkumulyatorov  yavlyaetsya
stabil'nost'  napryazheniya  pri   izmenenii   toka   nagruzki   i
temperatury.    Napryazhenie   akkumulyatora   --   eto   raznost'
potencialov  mezhdu  polyusami  pri  fiksirovannoj  nagruzke.   V
zavisimosti  ot elektrohimicheskoj sistemy napryazhenie na zazhimah
akkumulyatora sostavlyaet ot 1,2 do 2 V.
     Bytuet oshibochnoe mnenie, chto osnovnoj sferoj ispol'zovaniya
svinca yavlyaetsya proizvodstvo boepripasov.  Ezhegodno  tol'ko  na
svincovye  akkumulyatory  rashoduetsya  nemnogim  men'she poloviny
dobyvaemogo v mire svinca.
     Pervyj rabotosposobnyj svincovo-kislotnyj akkumulyator  byl
sozdan  francuzskim  issledovatelem  G.  Plante  (v  1859  g.).
|lektrody pervogo akkumulyatora byli  izgotovleny  iz  listovogo
svinca,   a   separatorom   sluzhilo  polotno.  Vsya  konstrukciya
svorachivalas' v spiral' i vstavlyalas' v emkost' s 10% rastvorom
sernoj kisloty.
     Dlya  uvelicheniya  emkosti  takogo  akkumulyatora   provodili
mnogokratnye  cikly  zaryada-razryada,  chem  formirovali razvituyu
poverhnost' plastin. Dlya takoj trenirovki trebovalos'  ot  1000
chasov   do  dvuh  let.  V  posledstvii  poverhnostnye  plastiny
formirovalis'    gal'vanicheskim     sposobom.     Edinstvennymi
istochnikami  energii v to vremya byli pervichnye elementy. Ot nih
(v osnovnom eto  byli  elementy  Bunzena)  osushchestvlyalsya  zaryad
akkumulyatorov.
     Zaryadom  akkumulyatora nazyvaetsya prevrashchenie elektricheskoj
energii v himicheskuyu, a razryadom -- himicheskoj v elektricheskuyu.
Process  razryada  --  yavlenie  obratnoe   zaryadu,   kogda   sam
akkumulyator  otdaet  svoj  zaryad  vo vneshnyuyu elektricheskuyu cep'
potrebitelyu elektroenergii.
     Znachitel'no uvelichit' emkost' elektrodov udalos' v 1880 g.
K. For stal  izgotavlivat'  namaznye  elektrody  naneseniem  na
poverhnost' plastin okislov svinca. Uzhe v 1881 godu |. Fol'kmar
predlozhil namaznuyu reshetku v kachestve elektrodov. V tom zhe godu
Sellonu  byl  vydan  patent soglasno kotoromu reshetki Fol'kmara
predlagalos' izgotavlivat' iz splava sur'my i svinca.
     Uskoreniyu   rabot    po    sovershenstvovaniyu    svincovogo
akkumulyatora    sposobstvovalo   izobretenie   |disonom   lampy
nakalivaniya. V 1881 godu po Sene hodila lodka  s  elektricheskim
dvigatelem  i  batareej  akkumulyatorov  Plante.  V  tom zhe godu
sozdan elektromobil'. Togda zhe  poyavilis'  deshevye  generatory,
pozvolivshie nachat' kommercheskoe ispol'zovanie akkumulyatorov.
     V  Kronshtadte razrabotki konstrukcii akkumulyatora nachalis'
v  1881  g.,  a  uzhe  v  1884-m  na   Neve   proshel   ispytanie
elektricheskij  kater.  On  mog projti 30 mil' pri skorosti do 6
uzlov.
     K   1890   godu    v    promyshlenno    razvityh    stranah
svincovo-kislotnye  akkumulyatory  vypuskalis'  serijno.  Pervoj
patenty Fora,  Fol'kmara  i  Sellona  kupila  Electrical  Power
Storage Company.
     V  1900  godu firma VARTA vypustila starternyj akkumulyator
dlya   zapuska   avtomobil'nogo   dvigatelya.   VARTA    yavlyaetsya
postavshchikom   zavodov   "Mersedes",   "Fol'ksvagen",  "Audi"  i
"Opel'".
     V  1938  godu,  Leopol'd  Dzhungfer  osnoval  firmu  Baren.
Nachinaya  s  1939 goda firmoj byli izgotovleny batarei pochti dlya
kazhdoj oblasti primeneniya.
     V 1942 godu v Italii Giulio Dolsetta osnoval firmu  FIAMM.
FIAMM vypuskaet starternye, tyagovye i stacionarnye akkumulyatory
(sm. gl. 2.3).
     S    poyavleniem    elektrostancij    ponadobilis'   moshchnye
stacionarnye akkumulyatory. Na  stanciyah  postoyannogo  toka  oni
sluzhili  dopolnitel'nym  istochnikom  energii  v momenty pikovyh
nagruzok.   Na   stanciyah   peremennogo    toka    stacionarnye
akkumulyatory   ispol'zuyutsya   dlya  vspomogatel'nyh  celej.  Tak
gorodskie seti postoyannogo toka  imeli  batarei  akkumulyatorov,
kotorye razvivali v 1927 godu moshchnost':
     80000 kVt -- Berlin,
     95000 kVt -- N'yu-Jork.
     Krome  avarijnogo  osveshcheniya  ih  ispol'zuyut  dlya  sredstv
svyazi, v sistemah avtomatiki na zheleznoj doroge, v  ustrojstvah
ohrannoj  i  pozharnoj signalizacii i pr. Dlya telefonnyh stancij
oni sluzhili edinstvennym istochnikom postoyannogo napryazheniya.
     Iz  bol'shogo  raznoobraziya   stacionarnyh   akkumulyatorov,
kotorye  obespechivayut  pitanie  nagruzok  na  vremya  otklyucheniya
elektrosnabzheniya, v bol'shej mere ispol'zuyutsya tol'ko  svincovye
i nikel'-kadmievye akkumulyatory (sm. tabl. P4 prilozheniya).
     Osnovnye  cherty  svincovyj  akkumulyator priobrel na rubezhe
HIH...HH vekov. Vmeste s nimi i problemy, chast' iz  kotoryh  ne
resheny   po   segodnyashnij   den'.   Konstrukciya   akkumulyatorov
nepreryvno  sovershenstvuetsya.  Oni  davno   yavlyayutsya   ob容ktom
pristal'nogo vnimaniya izobretatelej.
     Kriteriem   sostoyaniya   otrasli   promyshlennosti  yavlyayutsya
ekonomicheskie pokazateli. Na ris. p001 predstavlen ob容m prodazh
starternyh akkumulyatorov mirovymi proizvoditelyami.
     Nachinaya s 1970  goda  vypuskayutsya  malouhodnye  (trebuyushchie
neznachitel'nogo  uhoda)  i  germetizirovannye (neobsluzhivaemye)
akkumulyatornye  batarei.  V  takih   akkumulyatorah   ispol'zuyut
elektrody s malym soderzhaniem sur'my -- ne bolee 3%.
     S    ispol'zovaniem    sorbirovannogo    i   geleobraznogo
elektrolita  udalos'  poluchit'  germetizirovannyj  akkumulyator,
kotoryj   mozhet   rabotat'   v   lyubom  polozhenii.  V  kachestve
zagustitelya  elektrolita  ispol'zuetsya  silikagel',  alyumogel',
sul'fat  kal'ciya i dr. Primerno v eto zhe vremya byli razrabotany
takie materialy dlya izgotovleniya plastin, kak  medno-kal'cievye
splavy pokrytye oksidom svinca, titanovye, alyuminievye i mednye
reshetki.
     Svincovye   akkumulyatory   izgotavlivayutsya   v   razlichnyh
ispolneniyah v zavisimosti ot oblasti primeneniya. Osnovnye  tipy
-- starternye, tyagovye i stacionarnye akkumulyatory. Vypuskaemye
serijno  svincovo-kislotnye  akkumulyatory  obladayut emkost'yu ot
0,5 do 12000 Ach.
     Aktivnye veshchestva akkumulyatora zaklyucheny v polozhitel'nom i
otricatel'nom elektrodah i elektrolite.  Sovokupnost'  aktivnyh
veshchestv,  primenyaemyh  v  himicheskom istochnike toka, nazyvaetsya
elektrohimicheskoj sistemoj.
     Rasprostranennye  elektrohimicheskie  sistemy  stacionarnyh
akkumulyatorov privedeny v tabl. t032 [7].
     V  akkumulyatorah  nahodyashchihsya  v  ekspluatacii  nepreryvno
povtoryaetsya        posledovatel'nost'         elektrohimicheskih
preobrazovanij.  Period  zaryada-razryada  akkumulyatora  nazyvayut
ciklom.   S   kazhdym    ciklom    akkumulyatory    iznashivayutsya.
Dolgovechnost' akkumulyatora ocenivayut kolichestvom ciklov.
     Dolgovechnost' akkumulyatorov zavisit ot:
     resursa   zalozhennogo   v   elektrohimicheskuyu   sistemu  i
konstrukciyu akkumulyatora,
     uslovij vvoda v ekspluataciyu;
     uslovij ekspluatacii.
     Naibolee shirokoe primenenie, kak bolee  deshevye,  poluchili
svincovye akkumulyatory. Oni obespechivayut srok sluzhby do 20 let,
chto obuslovleno sootvetstvuyushchim konstruktivnym ispolneniem.
     Pochti vse svincovye akkumulyatory ispol'zuyut tak nazyvaemuyu
banochnuyu  konstrukciyu.  Pri izgotovlenii korpusov ispol'zuyutsya:
ebonit, polipropilen, i t.p. |ti materialy stojki k dlitel'nomu
vozdejstviyu sernoj kisloty.
     Blok elektrodov kazhdoj akkumulyatornoj yachejki pomeshchaetsya  v
izolirovannoj    banke.   Mezhdu   elektrodami   ustanavlivayutsya
separatory. Krajnimi vsegda  yavlyayutsya  otricatel'nye  elektrody
(ris.  p070). Gorizontal'nye peremychki, soedinyayushchie odnoimennye
plastiny v banke, nazyvayutsya baretkami.
     Vo vseh malouhodnyh akkumulyatorah plastiny pripodnyaty  nad
dnom.   V   obrazuyushchemsya   prostranstve  skaplivaetsya  shlam  --
otdelivshayasya ot elektrodov aktivnaya massa. V  germetizirovannyh
akkumulyatorah  vypolnennyh  po  tehnologii PLT prostranstvo pod
plastinami otsutstvuet.
     Dlya polucheniya dostatochno bol'shih znachenij  napryazhenij  ili
razryadnyh   tokov  otdel'nye  yachejki  soedinyayutsya  mezhdu  soboj
posledovatel'no ili parallel'no v batarei.
     Batareej akkumulyatorov nazyvaetsya istochnik toka, sostoyashchij
iz neskol'kih  parallel'no  ili   posledovatel'no   soedinennyh
akkumulyatornyh   yacheek.   Akkumulyatory   soderzhashchie   neskol'ko
posledovatel'no soedinennyh banok v  odnom  korpuse  nazyvayutsya
monoblochnymi.
     Vse  evropejskie  proizvoditeli  i  bol'shaya  chast'  v Azii
rukovodstvuyutsya  standartami  DIN.   Perechen'   standartov   po
stacionarnym  akkumulyatoram priveden v tabl. P3 prilozheniya. Ryad
uslovnyh oboznachenij stacionarnyh akkumulyatorov standartizovan.
     Soglasno  DIN  VDE  0510   ch.   2   rasshifrovka   uslovnyh
oboznachenij akkumulyatorov privedena v tabl. t035.
     Nominal'noj   emkost'yu  akkumulyatora  nazyvaetsya  emkost',
garantirovannaya zavodom izgotovitelem pri opredelennyh usloviyah
razryada. Zaryadnoj emkost'yu nazyvaetsya kolichestvo elektrichestva,
soobshchaemoe akkumulyatoru pri  zaryade.  Zaryadnaya  emkost'  vsegda
neskol'ko   bol'she   razryadnoj   iz-za  neobratimyh  processov,
protekayushchih pri zaryade i razryade.
     Velichina razryadnoj emkosti akkumulyatora zavisit ot tipa  i
konstrukcii ispol'zuemyh plastin, kolichestva soderzhashchihsya v nih
aktivnyh   veshchestv,  materiala  elektrodov,  rezhima  razryada  i
temperatury.
     Sovershenstvovanie svincovyh  akkumulyatorov  idet  po  puti
izyskaniya  novyh  splavov  dlya  reshetok,  oblegchennyh i prochnyh
materialov korpusov (sopolimer propilena i etilena) i uluchsheniya
kachestva separatorov.



     Vo vseh akkumulyatorah  mezhdu  elektrodami  ustanavlivayutsya
izoliruyushchie plastiny. Oni vypolnyayutsya v vide:
     razdelitelej;
     poristyh separatorov;
     membran.
     Razdeliteli  ispol'zuyutsya dlya otdeleniya elektrodov drug ot
druga. Oni izgotavlivayutsya v  vide  prokladok  ili  reshetok  iz
perforirovannogo  ili gofrirovannogo sinteticheskogo dielektrika
(ris. p009). Razdeliteli imeyut otverstiya diametrom ot  1  do  5
mm.
     Poristye  separatory,  krome  neposredstvennogo razdeleniya
plastin, uderzhivayut aktivnuyu massu  elektrodov  i  prepyatstvuyut
rostu  dendritov  (dendrity  --  nezavershennye v svoem razvitii
kristally, po forme napominayushchie vetvistoe derevo,  paporotnik,
hvoyu i t.p.) pri zaryade akkumulyatora.
     V   nekotoryh   tipah   akkumulyatorov  poristyj  separator
uderzhivaet  elektrolit   za   schet   kapillyarnyh   sil   vblizi
poverhnosti elektrodov. Diametr por takih separatorov nahoditsya
v  intervale  ot  0,001 do 200 mkm. Takoj vid separatorov imeet
naibol'shee rasprostranenie v sovremennyh modelyah akkumulyatorov.
     Membrany  (nabuhayushchie   separatory)   izgotavlivayutsya   iz
materialov  bez  geometricheski  chetko vyrazhennoj sistemy por. V
otlichie ot  poristyh  separatorov  v  nih  yarko  vyrazheny  sily
vzaimodejstviya mezhdu opredelennymi vidami ionov i molekul.
     Separatory  izgotavlivayut  iz dielektricheskih materialov s
rebrami,  gofrirovannymi  ili  tisnenymi   dlya   preduprezhdeniya
plotnogo  prileganiya  k  elektrodam.  Razmer  separatora vsegda
bol'she razmera plastiny akkumulyatora. V pervyh akkumulyatorah  v
kachestve  separatorov  ispol'zovalis'  keramicheskie  sosudy ili
peregorodki.  Do  vtoroj   mirovoj   v   kachestve   separatorov
ispol'zovalsya  shpon  (shpon -- tonkij list drevesiny, poluchaemyj
lushcheniem kryazhej razlichnyh porod dereva).
     Dlitel'noe vremya separatory  izgotavlivali  iz  mipora  --
vulkanizirovannogo   natural'nogo   kauchuka   s  prisadkami.  V
sovremennyh akkumulyatorah  shirokoe  primenenie  nashel  miplast,
poluchaemyj spekaniem poroshkoobraznoj polivinilhloridnoj smoly.
     V  Anglii  razrabotan  material porvik, izgotavlivaemyj iz
polivinilhloridnoj smoly. Otechestvennyj  analog  --  porovinil.
YUmikron  --  material dlya separatorov razrabotannyj v YAponii --
vypuskaetsya v vide tonkoj plenki  ili  tisnenyh  "vafleobraznyh
listov"   (ris.   p010).Naibolee   deshevymi   materialami   dlya
separatorov yavlyayutsya karton i  bumaga  na  osnove  cellyulozy  i
asbesta  (asbest [gr. asbestos] -- gruppa mineralov (serpentin,
amfiboly) voloknistogo stroeniya; ognestojkij, kislotostojkij, i
neelektroprovodnyj material).
     V kachestve dopolnitel'nyh  razdelitelej,  v  kombinacii  s
separatorami,  primenyayutsya  netkannye maty. Oni izgotavlivayutsya
iz polipropilena  ili  steklovolokna  s  dobavleniem  svyazuyushchih
veshchestv.
     V    sovremennyh    modelyah    akkumulyatorov    ispol'zuyut
mnogoslojnye separatory. Ispol'zovanie neskol'kih sloev  odnogo
vida separatorov bolee vygodno, tak kak v etom sluchae defekty v
odnom  iz sloev zashchishcheny drugimi i rost dendritov zatrudnen pri
perehode ot sloya k sloyu.
     Esli v akkumulyatorah ispol'zuyutsya mnogoslojnye  separatory
iz  raznyh  materialov, to kazhdyj iz nih vypolnyaet opredelennuyu
funkciyu. Tak zhe ispol'zuyutsya sochetaniya prostyh  razdelitelej  s
membranami.
     V     ryade     sluchaev    v    akkumulyatorah    ispol'zuyut
konverty-separatory. Konvert-separator polnost'yu okruzhaet  odin
iz   elektrodov   akkumulyatora   dlya   ogranicheniya   vozmozhnogo
proniknoveniya   nezhelatel'nyh   veshchestv   ili   rasprostraneniya
dendritov v obhod separatora po krayam elektrodov.



     V   kachestve   elektrolita   dlya   akkumulyatornyh  batarej
primenyayut rastvor sernoj kisloty v distillirovannoj  vode.  Dlya
razlichnyh  klimaticheskih  i  temperaturnyh  uslovij,  v kotoryh
bataree predstoit  rabotat',  ispol'zuyut  elektrolit  razlichnoj
plotnosti.
     Plotnost'  elektrolita  zavisit  ot  koncentracii rastvora
sernoj kisloty -- chem bol'she koncentraciya rastvora, tem  bol'she
plotnost'  elektrolita  i  ot  temperatury rastvora -- chem vyshe
temperatura, tem nizhe plotnost'.
     Koncentraciya ili  plotnost'  elektrolita  yavlyaetsya  tochnym
kriteriem  stepeni razryazhennosti akkumulyatora. V kachestve tochki
otscheta,  dlya   opredeleniya   tekushchej   stepeni   razryazhennosti
akkumulyatora,  prinimaetsya  normativnaya  plotnost' elektrolita,
t.e. plotnost', priobretennaya posle pervogo polnogo zaryada.
     Dlya uravnivaniya plotnosti elektrolita, t.e.  dovedeniya  ee
do  plotnosti,  ravnoj plotnosti v nachale ekspluatacii, sleduet
izmerit' fakticheskuyu plotnost' i temperaturu. Uravnivanie mozhno
provodit' tol'ko v  polnost'yu  zaryazhennom  akkumulyatore,  kogda
elektrolit  imeet  plotnost',  ne  iskazhennuyu nedozaryazhennost'yu
poslednego.
     Dlya svincovyh akkumulyatorov harakterno sil'noe razbavlenie
elektrolita vo vremya razryada iz-za  uchastiya  v  reakcii  sernoj
kisloty   s   obrazovaniem  vody.  V  zaryazhennyh  akkumulyatorah
koncentraciya kisloty ravna 30...40%.
     CHem  men'she  ob容m  elektrolita,  v  sravnenii  s   massoj
elektrodov,  tem  bystree  snizhaetsya  koncentraciya  kisloty pri
razryade. V konce razryada ona sostavlyaet ot 10 do 25%.
     Mnogie veshchestva, naprimer, neznachitel'noe kolichestvo solej
zheleza popadaya  v  elektrolit  uskoryayut  vydelenie  vodoroda  i
uvelichivayut  samorazryad akkumulyatora. Poetomu pri prigotovlenii
elektrolita sleduet ispol'zovat' tol'ko distillirovannuyu vodu i
ispol'zovat' nemetallicheskuyu posudu.



     Primenenie   razlichnyh   tipov    polozhitel'nyh    plastin
otrazhaetsya  na  elektricheskih  harakteristikah akkumulyatorov. V
pervuyu ochered' eto svyazano s vnutrennim soprotivleniem, kotoroe
sostoit iz omicheskogo vnutrennego soprotivleniya akkumulyatora  i
soprotivleniya polyarizacii.
     Polyarizaciej  nazyvaetsya izmenenie elektrodnyh potencialov
pod vliyaniem prohozhdeniya postoyannogo toka vyzyvayushchego izmeneniya
koncentracii elektrolita, himicheskogo sostava aktivnyh  veshchestv
i poverhnosti elektrodov.
     V   zavisimosti  ot  prichin  vyzyvayushchih  polyarizaciyu,  ona
delitsya na koncentracionnuyu, himicheskuyu i elektrohimicheskuyu,  a
v  zavisimosti  ot  togo, ischezaet ili ostaetsya polyarizaciya pri
otklyuchenii toka, poslednyuyu delyat na ustranimuyu i neustranimuyu.
     Himicheskaya   polyarizaciya   i   chastichno   koncentracionnaya
otnosyatsya   k   neustranimoj   polyarizacii  ne  ischezayushchej  pri
prekrashchenii toka [6].
     Soprotivlenie  polyarizacii   yavlyaetsya   meroj   uvelicheniya
vnutrennego    soprotivleniya    himicheskogo    istochnika   toka
obuslovlennogo    polyarizaciej.    Ono    imeet     razmernost'
soprotivleniya, no ne podchinyaetsya zakonu Oma, tak kak zavisit ot
velichiny  prohodyashchego  toka. Znacheniya vnutrennego soprotivleniya
100 Ach plastin razlichnyh tipov akkumulyatorov privedeny na  ris.
p073.
     Pri    vysokoj   skorosti   razryad   real'no   okazyvaetsya
ogranichennym, poskol'ku iz-za nalichiya vnutrennego soprotivleniya
akkumulyatora napryazhenie  umen'shaetsya  nizhe  napryazheniya  otsechki
(napryazheniem  otsechki  nazyvaetsya  minimal'noe  napryazhenie, pri
kotorom akkumulyator sposoben otdavat' poleznuyu energiyu).
     Pri vremeni razryada svyshe treh  chasov  otlichie  vnutrennih
soprotivlenij   ne  skazyvaetsya  na  razryadnyh  harakteristikah
razlichnyh tipov plastin. Dlya bolee  korotkogo  vremeni  razryada
velichina   vnutrennego  soprotivleniya  v  znachitel'noj  stepeni
vliyaet na razryadnye harakteristiki (ris. p074):
     100 Ach akkumulyator OPzS za 10 minut otdaet tok 100 A;
     100 Ach akkumulyator Vb za to zhe vremya otdaet 170 A.



     Plastiny    akkumulyatorov    byvayut    poverhnostnye     i
pastirovannye.
     Poverhnostnyj  elektrod  sostoit  iz svincovoj plastiny na
poverhnosti kotoroj elektrohimicheskim sposobom formiruetsya sloj
aktivnoj massy (ris. p012).
     Akkumulyatory   s   poverhnostnymi   plastinami    soderzhat
otnositel'no bol'shuyu dolyu svinca po otnosheniyu k aktivnoj masse.
Oni ispol'zuyutsya v modelyah GroE firmy VARTA.
     Pastirovannye   elektrody   podrazdelyayutsya  na  reshetchatye
(namaznye), korobchatye,  sterzhnevye  (ris.  p079)  i  pancirnye
(ris.    p078).    Osnovoj   pastirovannyh   plastin   yavlyaetsya
reshetka-tokovod.
     Pri ciklicheskoj rabote akkumulyatorov s bol'shim soderzhaniem
sur'my  v  materiale  reshetki  sur'ma  perehodit  v  rastvor  v
rezul'tate korrozii reshetki polozhitel'nogo elektroda. Osazhdayas'
na  aktivnoj masse otricatel'nogo elektroda sur'ma sposobstvuet
vydeleniyu vodoroda  i  uvelichivaet  skorost'  korrozii  svinca.
Takoj process nazyvaetsya sur'myanym otravleniem akkumulyatora.
     Osypanie   aktivnoj   massy   i  vnutrennee  soprotivlenie
akkumulyatora pri  ispol'zovanii  kal'cievyh  reshetok  neskol'ko
bol'she,  chem  v  sluchae  svincovo-sur'myanyh. Razrushenie plastin
preimushchestvenno proishodit pri zaryade akkumulyatora  i  yavlyaetsya
odnim iz vazhnejshih faktorov ogranichivayushchih resurs akkumulyatora.
Dlya  umen'sheniya  osypaniya  v  aktivnuyu massu vvodyat voloknistye
materialy, naprimer, ftoroplast i ispol'zuyut netkannye maty  iz
steklovolokna prizhatye k plastinam.
     Sul'fataciya  plastin  -- rezul'tat hraneniya akkumulyatora v
nedozaryazhennom   sostoyanii.   Obrazuyushchijsya   pri   etom   ploho
rastvorimyj   v   vode   sul'fat  svinca  ogranichivaet  emkost'
akkumulyatora i sposobstvuet vydeleniyu vodoroda pri zaryade.  Dlya
vosstanovleniya   emkosti   akkumulyatora   s   sul'fatirovannymi
elektrodami ego zapolnyayut  elektrolitom  nizkoj  plotnosti  ili
dazhe  distillirovannoj vodoj i zaryazhayut malymi tokami (primerno
v sto raz men'she nominal'nogo zaryadnogo toka).



     Uhudshenie elektricheskih harakteristik akkumulyatora i vyhod
iz stroya obuslovleny korroziej reshetki  i  opolzaniem  aktivnoj
massy   polozhitel'nogo   elektroda.  Srok  sluzhby  akkumulyatora
opredelyaetsya, v pervuyu ochered', tipom polozhitel'nyh  plastin  i
usloviyami ekspluatacii.
     V  akkumulyatornom  proizvodstve  ispol'zuetsya  kak  chistyj
svinec, tak i splavy soderzhashchie  sur'mu,  kotoraya  neodnoznachno
vozdejstvuet na ekspluatacionnye harakteristiki akkumulyatorov.
     Polozhitel'noe   vozdejstvie  sur'my  svyazano  s  tem,  chto
polozhitel'nye  elektrody  s  legirovannymi  sur'moj   reshetkami
vyderzhivayut   bolee   sil'nye   ciklicheskie   zaryadno-razryadnye
nagruzki.   Nalichie   sur'my   sposobstvuet   bolee    prochnomu
elektricheskomu  kontaktu  aktivnogo  materiala s reshetkoj, v to
vremya, kak v bessur'myanistyh reshetkah aktivnaya massa  polnost'yu
otslaivaetsya   i   otpadaet   uzhe   posle   neskol'kih   ciklov
razryada-zaryada. Poetomu vse izgotoviteli akkumulyatornyh batarej
primenyayut v reshetke  polozhitel'nyh  plastin  splavy  soderzhashchie
1...10%  sur'my  (sm. ris. p069). V tyagovyh batareyah ispol'zuyut
splav soderzhashchij bolee 4% sur'my.
     Sleduyushchim preimushchestvom reshetok, vypolnennyh iz soderzhashchih
sur'mu  splavov,  yavlyaetsya  to,  chto  na   nih   ne   voznikaet
blokiruyushchego  effekta,  kotoryj  chasto  nablyudaetsya  v sluchae s
bessur'myanistymi  plastinami.  Blokiruyushchij  effekt  sostoit   v
obrazovanii tokoneprovodyashchih prosloek mezhdu reshetkoj i aktivnym
materialom.  |to,  v  svoyu  ochered',  mozhet  privesti k bol'shim
kolebaniyam emkosti dazhe na novyh batareyah.
     Otricatel'nyj effekt zaklyuchaetsya  v  tom,  chto  uvelichenie
soderzhaniya  sur'my  uvelichivaet  tok  postoyannogo  podzaryada  i
otnositel'noe   ego   uvelichenie    vo    vremya    ekspluatacii
akkumulyatorov (sm. ris. p071).
     Mezhdu  dvumya  krajnostyami  --  obychnym  i  bessur'myanistym
splavami -- raspolagaetsya ryad malosur'myanistyh splavov.
     Umen'shenie soderzhaniya sur'my nizhe 3% vyzyvaet  obrazovanie
kristallicheskih struktur materialov reshetok, kotorye privodyat k
bystromu    obrazovaniyu    treshchin.   |to   delaet   nevozmozhnym
izgotovlenie kachestvennyh reshetok.
     Firme VARTA udalos' razrabotat' splavy, kotorye  dazhe  pri
ochen'  malom  soderzhanii sur'my imeyut ochen' tonkuyu strukturu i,
poetomu, mogut  ispol'zovat'sya  dlya  izgotovleniya  kachestvennyh
reshetok.   Pri   etom   vypolnyaetsya  i  takoe  trebovanie,  kak
nepodverzhennost' etogo splava  povyshennoj  korrozii.  Dlya  etih
splavov  pri  izmenenii  soderzhaniya  sur'my  ot 6% do 1,6% srok
sluzhby uvelichivaetsya v 5 raz [7].
     Po   sravneniyu    s    sur'myanistymi    splavami    drugih
proizvoditelej  preimushchestvo splavov firmy VARTA sostoit v tom,
chto v akkumulyatorah s takimi reshetkami ne voznikayut blokiruyushchie
effekty,  meshayushchie  pri  zaryade  i  razryade,  a  stojkost'  pri
ciklicheskih  nagruzkah  hotya  i men'she, po sravneniyu s obychnymi
splavami, no otlichaetsya ot nih neznachitel'no.  |to  ubeditel'no
demonstriruet ris. p069.
     Akkumulyatory,   v  kotoryh  ispol'zuyutsya  malosur'myanistye
splavy imeyut dostatochno nizkij tok podzaryada,  chto  ob座asnyaetsya
special'nymi dobavkami k aktivnoj masse. Na praktike samorazryad
akkumulyatorov  s bol'shim soderzhaniem sur'my dohodit do 2...3% v
mesyac.
     Iz vyshe skazannogo sleduet,  chto  malosur'myanistye  splavy
predstavlyayut  soboj  vygodnyj  kompromiss, v kotorom nedostatki
sur'my prakticheski polnost'yu isklyucheny.
     S drugoj storony, ostayutsya vse preimushchestva  kotorye  daet
sur'ma   obespechivaya   stojkost'   k  ciklicheskim  nagruzkam  i
bezuprechnoe povedenie pri zaryade i razryade.
     Primenenie malo- ili bessur'myanistyh  splavov  znachitel'no
umen'shaet   razlozhenie   vody,   odnako,  neizbezhno  proishodit
nekotoryj rashod  vody  na  gazoobrazovanie,  kak  neot容mlemoe
svojstvo    svincovyh    akkumulyatorov.    Poetomu    svincovye
akkumulyatory ne mogut izgotavlivat'sya  polnost'yu  germetichnymi,
kak shchelochnye.
     Dazhe  germetizirovannye  svincovye  akkumulyatory,  kotorye
vneshne vyglyadyat polnost'yu zakrytymi, imeyut klapan, kotoryj daet
vozmozhnost'   gazu   vyhodit'   naruzhu.   V   germetizirovannyh
akkumulyatorah  poterya vody nastol'ko neznachitel'na v raschete na
srok sluzhby, chto ne trebuetsya ee vospolneniya.
     V  otlichie  ot  germetizirovannyh  svincovye  stacionarnye
akkumulyatory  bol'shih  razmerov,  izgotavlivaemye  iz malo- ili
bessurmyanistyh  splavov,  skonstruirovany  takim  obrazom,  chto
pozvolyayut  doliv  vody.  Takie  akkumulyatory  poluchili nazvanie
"malouhodnye".
     V  malouhodnyh   akkumulyatorah   v   processe   perezaryada
proishodit  raspylenie  elektrolita  s  vydeleniem gazov. CHast'
elektrolita  razbryzgivaetsya  cherez  ventilyacionnye  otverstiya,
t.e.   teryaetsya.   Umen'shenie   rashoda   zhidkogo   elektrolita
dostigaetsya  ispol'zovaniem  klapanov  propuskayushchih  gazy,   no
zaderzhivayushchih  zhidkost'. V akkumulyatorah ispol'zuyutsya pruzhinnye
i gidrofobnye (gidrofobnyj [gr. hydor voda, vlaga + gr.  phobos
strah,  boyazn']  ispytyvayushchij  slaboe  vzaimodejstvie  s vodoj)
klapany. Dlya uvelicheniya intervalov mezhdu rabotami po  uhodu  za
akkumulyatorami    firmy    VARTA    ispol'zuyutsya    probki    s
kataliticheskimi nasadki (sm. ris. p072).
     Oni vypolnyayutsya v vide vvinchivayushchihsya probok,  zakryvayushchih
zalivochnoe  otverstie.  Gidrofobnye poristye fil'try propuskayut
gazy, no ne propuskayut vodnyj elektrolit. |ti nasadki  soderzhat
v sebe metallicheskie katalizatory. Obrazuyushchijsya v akkumulyatorah
vodyanoj   par   kondensiruetsya   kataliticheskim  (kataliz  [gr.
katalysis razrushenie] --  vozbuzhdenie  himicheskoj  reakcii  ili
izmenenie    ee    skorosti    nebol'shimi   dobavkami   veshchestv
(katalizatorov) sostav kotoryh v reakcii ne menyaetsya)  putem  i
stekaet v akkumulyator.
     Vopros  obsluzhivaniya  svincovyh  akkumulyatorov  svoditsya k
voprosu o rashode  vody.  V  etom  smysle  perehod  k  zakrytym
akkumulyatoram   byl   shagom   vpered,   poskol'ku   v  otkrytyh
akkumulyatorah 95% poter' vody  proishodit  za  schet  ispareniya.
Opredelennyj  rashod  vody  imeetsya  za schet elektroliticheskogo
razlozheniya vody, kotoryj v izvestnyh predelah neizbezhen.



     SHirokoe rasprostranenie perenosnoj apparatury,  istochnikov
besperebojnogo  pitaniya  i drugoj mobil'noj tehniki potrebovalo
razrabotki  bolee  udobnyh  v  ekspluatacii   germetizirovannyh
akkumulyatorov.  Germetizaciya zatrudnena tem, chto pri rabote ili
hranenii  akkumulyatorov  mozhet  proishodit'  vydelenie   gazov.
Osobenno  intensivnoe  vydelenie  gazov  (vodoroda i kisloroda)
nablyudaetsya:
     v konce zaryada;
     pri perezaryade;
     pri perepolyusovke vsledstvie glubokogo razryada.
     Vazhnym  usloviem  horoshej  germetizacii  yavlyaetsya  plotnoe
himicheski-  i termostojkoe soedinenie konstruktivnyh elementov.
Osoboe  znachenie  imeet  germetizaciya   vyvodov   --   kontakta
metallicheskih   tokovyvodyashchih   elementov   i   nemetallicheskih
izolyacionnyh materialov.
     V akkumulyatorah  firmy  VARTA  (sm.  ris.  p080)  s  cel'yu
polucheniya  minimal'nogo  soprotivleniya  vnutrennyaya chast' vyvoda
(3)  vypolnena  iz  medi.  Snaruzhi  on  pokryt   svincom   (6).
Konstrukciya  vyvoda  obespechivaet  germetichnost'  soedineniya  s
korpusom  (4)  za  schet   zazhimaemyh   elementami   konstrukcii
rezinovyh   prokladok   (5).  Zashchitnyj  chehol  (2)  mehanicheski
zashchishchaet mesto soedineniya vyvoda  s  tokovedushchimi  provodnikami
(1).
     Dlya   vypuska   obrazuyushchihsya   gazov   vnutrennyaya  polost'
akkumulyatora  dolzhna  soobshchat'sya  s  atmosferoj.  Otricatel'nye
posledstviya gazovydeleniya -- neobhodimost' doliva vody iz-za ee
razlozheniya,   vrednoe   vliyanie  na  obsluzhivayushchij  personal  i
uvelichenie korrozionnoj aktivnosti atmosfery.
     CHastichnaya germetizaciya vozmozhna pri rekombinacii gazov  po
kislorodnomu ciklu. Zdes' ispol'zuetsya tot fakt, chto pri zaryade
akkumulyatora  snachala  na  polozhitel'nom  elektrode  vydelyaetsya
kislorod, a pozdnee na  otricatel'nom  --  vodorod.  Pravda,  v
takih  akkumulyatorah ogranicheny zaryadnye i razryadnye toki iz-za
nedopustimosti bol'shogo gazovydeleniya.
     Vnutrennyaya   cirkulyaciya   kisloroda   predstavlyaet   soboj
posledovatel'nost'   reakcij,   v   rezul'tate   kotoryh   iony
kisloroda,    obrazuyushchiesya    na    polozhitel'nom    elektrode,
peremeshchayutsya   k  otricatel'nomu,  soedinyayutsya  s  vodorodom  i
obrazuyut vodu. V svincovyh akkumulyatorah takaya reakciya vozmozhna
blagodarya ispol'zovaniyu "svyazannogo"  elektrolita.  "Svyazannyj"
elektrolit  imeet  vnutri pory pozvolyayushchie ionam gazov svobodno
peremeshchat'sya ot odnogo elektroda k drugomu.
     Dlya svyazyvaniya elektrolita sushchestvuet dva metoda:
     ispol'zovanie poristogo materiala, naprimer, steklovolokna
propitannogo elektrolitom;
     ispol'zovanie geleobraznogo elektrolita.
     Steklovolokno, propitannoe dozirovannym kolichestvom sernoj
kisloty, obrazuet poristuyu  sistemu  kapillyarnye  sily  kotoroj
uderzhivayut  elektrolit.  |lektrolit  doziruetsya  takim obrazom,
chtoby melkie pory byli zapolneny, a krupnye ostavalis' pustymi.
CHerez   nezapolnennye   pory   i   svobodnoe   prostranstvo   v
akkumulyatore vozmozhno svobodnoe peremeshchenie gaza.
     V  geleobraznom elektrolite sootvetstvuyushchij rastvor sernoj
kisloty soderzhit  primerno  6%  silikagelya.  Pered  zapolneniem
akkumulyatora   takoe   zhele   intensivno   peremeshivayut  i  ono
stanovitsya tekuchim. Posle zapolneniya akkumulyatora v  rezul'tate
zastyvaniya  gelya obrazuetsya mnogo por, kotorye rasprostranyayutsya
v  raznyh  napravleniyah  i  sposobstvuyut  svobodnomu   dvizheniyu
gazoobraznogo kisloroda.
     V   germetizirovannyh  akkumulyatorah  VARTA  so  svyazannym
elektrolitom    ispol'zuyutsya    steklovolokonnye     maty     s
dopolnitel'nymi     separatorami.    ZHeleobraznyj    elektrolit
primenyaetsya sovmestno s  obychnymi  separatorami.  Ispol'zovanie
zheleobraznogo   elektrolita  imeet  te  preimushchestva,  chto  pri
ciklichnoj  rabote  akkumulyatora   mala   raznica   koncentracii
elektrolita v verhnej i nizhnej chasti akkumulyatora.
     Vysokie    akkumulyatory   s   sorbirovannym   elektrolitom
proizvoditeli rekomenduyut ispol'zovat' v stacionarnyh  usloviyah
"lezha", chtoby ogranichit' vysotu separatora.



     Dlya  uspeshnoj  ekspluatacii  akkumulyatornyh batarej vazhno,
chtoby v vypryamitelyah, ispol'zuemyh dlya zaryada, byli realizovany
vse trebovaniya, kotorye pred座avlyayut k zaryadu akkumulyatorov (sm.
gl. 3).
     Akkumulyatory, izgotavlivaemye  po  tehnologii  VARTA  (sm.
tabl.  t033),  rekomenduetsya zaryazhat' po harakteristike IU (sm.
ris.  p077).  |tot  shchadyashchij  zaryad  s  napryazheniem  postoyannogo
podzaryada   yavlyaetsya   naibolee   predpochtitel'nym,   hotya  pri
opredelennyh  usloviyah  mogut  potrebovat'sya  metody  zaryada  s
povyshennym  zaryadnym  napryazheniem  do 2,4 V/el. Pri etom vpolne
dostatochno napryazheniya postoyannogo podzaryada 2,23 V/el.
     Nikel'-kadmievym akkumulyatoram, v  otlichie  ot  svincovyh,
trebuyutsya  uravnitel'nye  zaryady  dlya  vospolneniya emkosti. Oni
dolzhny provodit'sya cherez ravnomernye promezhutki vremeni. Polnyj
zaryad  dostigaetsya  pri  dostatochno   vysokom   napryazhenii   na
akkumulyatorah   i   ne  mozhet  byt'  dostignut  pri  napryazhenii
postoyannogo podzaryada.
     Svincovye akkumulyatory dolzhny ekspluatirovat'sya  v  rezhime
postoyannogo   podzaryada   i   ne  ostavat'sya  dlitel'noe  vremya
nezaryazhennymi,  chtoby   ne   dopustit'   tyazhelyh   korrozionnyh
povrezhdenij.
     V  nikel'-kadmievyh akkumulyatorah prakticheski net problemy
s korroziej, poetomu  batarei  s  takimi  akkumulyatorami  mogut
hranit'sya   dlitel'noe   vremya   kak  v  zaryazhennom,  tak  i  v
razryazhennom sostoyanii.
     Stacionarnye svincovye akkumulyatory Vb i OPzS firmy  VARTA
skonstruirovany  takim  obrazom,  chto optimal'nyj srok sluzhby i
sostoyanie polnoj  zaryazhennosti  dostigaetsya  pri  ispol'zovanii
grafika  IU  pri  podderzhivayushchem  zaryadnom napryazhenii 2,23 V/el
(ris. p077).
     Bolee  vysokoe  napryazhenie  zaryada  vedet   k   perezaryadu
akkumulyatorov   i   umen'sheniyu   ih  sroka  sluzhby.  Regulyarnyj
uravnitel'nyj zaryad dlya etih akkumulyatorov ne trebuetsya.
     Tok postoyannogo podzaryada
     Dlya postoyannoj gotovnosti k rabote svincovye  akkumulyatory
dolzhny   nahodit'sya   pod  napryazheniem  postoyannogo  podzaryada.
Napryazhenie postoyannogo podzaryada -- takaya velichina  napryazheniya,
nepreryvno  podderzhivaemaya na vyvodah akkumulyatora, pri kotoroj
protekanie toka kompensiruet process samorazryada akkumulyatora.
     Neobhodimo  uchityvat',  chto  tok   postoyannogo   podzaryada
zavisit ot:
     napryazheniya postoyannogo podzaryada;
     temperatury akkumulyatora.
     Oba  parametra izmenyayut silu toka postoyannogo podzaryada i,
tem samym, vliyayut na rashod vody posredstvom elektroliza.
     1 Ach soobshchaemogo  akkumulyatoru  zaryada  razlagaet  0,34  g
vody. Pri etom obrazuetsya:
     0,42 l vodoroda;
     0,22 l kisloroda.
     V   germetichnyh   nikel'-kadmievyh  akkumulyatorah  gaz  ne
vydelyaetsya.
     Na  ris.  p075  pokazano,  chto  pri  povyshenii  napryazheniya
zakrytogo   svincovogo   akkumulyatora  tol'ko  na  200  mV  tok
postoyannogo podzaryada uvelichivaetsya v 10 raz.  Pri  vozrastanii
napryazheniya  na  akkumulyatore  tol'ko na 2,5%, chto sostavlyaet 50
mV,   tok   pochti   udvaivaetsya.   Uvelichenie   napryazheniya   na
akkumulyatorah  uvelichivaet  skorost'  korrozii  reshetok  i, tem
samym, privodit k umen'sheniyu sroka sluzhby.
     Tok postoyannogo podzaryada zavisit  ot  tipa  akkumulyatora.
Pri  postoyannom  podzaryade  s  napryazheniem  2,23  V/el. i +20oS
znacheniya  toka  podzaryada  na  kazhdye  100   Ach   akkumulyatorov
zakrytogo tipa sostavyat:
     GroE -- 15 mA;
     OPzS -- 20 mA;
     Vb -- 25 mA.
     Osobenno   vazhno   podderzhanie   optimal'nogo   napryazheniya
postoyannogo podzaryada dlya  germetizirovannyh  akkumulyatorov,  v
kotoryh   net   izbytochnogo  elektrolita  i  ne  predstavlyaetsya
vozmozhnym dobavlyat' ego v processe ekspluatacii.
     Vliyanie temperatury
     Analogichnoe  vliyanie,   svyazannoe   s   uvelicheniem   toka
podzaryada,  okazyvaet  i temperatura. Pri povyshenii temperatury
na 10oS udvaivaetsya tok postoyannogo  podzaryada  i,  tem  samym,
rashod vody.
     S  rostom  temperatury uvelichivaetsya skorost' korrozionnyh
processov, chto sokrashchaet srok sluzhby akkumulyatornyh batarej.
     Povyshenie  temperatury  akkumulyatora  na  10oS   udvaivaet
skorost' korrozionnyh processov i vdvoe sokrashchaet srok sluzhby.
     Ot   temperatury   zavisit   i   otdavaemaya  emkost',  chto
illyustriruet ris. p076.
     Rezhim razryada akkumulyatora
     Pri   vybore   akkumulyatora   neobhodimo   uchityvat'    to
obstoyatel'stvo,  chto  raznye tipy akkumulyatorov imeyut razlichnye
razryadnye harakteristiki. V  zavisimosti  ot  skorosti  razryada
otdavaemaya   emkost'  u  raznyh  tipov  batarej  izmenyaetsya  ne
odinakovo. Ris. p086 pokazyvaet, chto pri toke 200  A  trebuemaya
nominal'naya   emkost'   raznyh   tipov  akkumulyatornyh  batarej
razlichna.  Poetomu  stoimost'  batarei,  sostoyashchej  iz  dorogih
akkumulyatorov  (Vb),  mozhet okazat'sya ne vyshe stoimosti batarei
vybrannoj dlya teh zhe uslovij, no  sostoyashchej  iz  bolee  deshevyh
akkumulyatorov (OPzS).



     Stacionarnye   akkumulyatory   --  abstraktnye  i  zachastuyu
maloizvestnye sputniki  budnichnoj  zhizni.  My  ne  zamechaem  ih
prisutstviya  na  elektricheskih podstanciyah, v sistemah svyazi, v
ustrojstvah avtomatiki. Stacionarnye akkumulyatory prednaznacheny
dlya  ekspluatacii  na  postoyannom   meste   ili   v   usloviyah,
isklyuchayushchih peremeshchenie mashin, v kotoryh oni ustanovleny.
     Tradicionnye primeneniya vklyuchayut: istochniki besperebojnogo
pitaniya (UPS), protivopozharnye i ohrannye sistemy signalizacii,
komp'yutery i medicinskie pribory.
     Vedushchie  akkumulyatornye kompanii, takie, kak VARTA, Bosch,
FIAMM, Baren vypuskayut neobsluzhivaemye akkumulyatornye  batarei.
Takie   akkumulyatornye   batarei   mogut  ekspluatirovat'sya  na
peremeshchaemyh ustrojstvah.
     Firma FIAMM zanimaet  odno  iz  vedushchih  mest  v  mire  po
proizvodstvu  akkumulyatorov.  Znachitel'nyj  ob容m  proizvodstva
FIAMM-GS   sostavlyayut    germetizirovannye    akkumulyatory    s
sorbirovannym elektrolitom (AGM).
     V   pervom   vypuske   serii   [8]   Vy   poznakomilis'  s
avtomobil'nymi  akkumulyatorami   FIAMM.   V   etoj   glave   my
predstavlyaem  stacionarnye  akkumulyatory.  Oni  harakterizuyutsya
sokrashcheniem  ekspluatacionnyh  zatrat  i  perekryvayut  diapazon
emkostej  ot  0,5  do  8000  Ach,  chto  pozvolyaet  udovletvorit'
trebovaniya lyubogo potrebitelya.



     Udel'nye vesovye i  ob容mnye  harakteristiki  --  naibolee
obshchie   harakteristiki,   otrazhayushchie   tehnologicheskij  uroven'
proizvodstva  akkumulyatorov.  Dlya  stacionarnyh   akkumulyatorov
FIAMM oni predstavleny na ris. p002.
     Akkumulyatory tipov SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF, PMF otnosyatsya
k malouhodnym.  Ih sleduet raspolagat' v special'nom pomeshchenii.
Vse   oni   osnashcheny   ventilyami-probkami    s    keramicheskimi
iskrogasitelyami.
     Naibolee udobnymi i bezopasnymi iz kislotnyh akkumulyatorov
yavlyayutsya  neobsluzhivaemye  germetizirovannye  akkumulyatory VRLA
(Valve Regulated Lead Acid), vneshnij  vid  kotoryh  pokazan  na
ris. p004.
     |lektrolit  v etih akkumulyatorah nahoditsya v sorbirovannom
ili   zheleobraznom   sostoyanii.   |to    povyshaet    nadezhnost'
akkumulyatorov, bezopasnost' ih ekspluatacii i transportirovki.
     Svincovym  akkumulyatoram prisushcha unikal'naya osobennost' --
sposobnost' vydelyat' vodorod pri  perenapryazheniyah  i  kislorod,
kogda  napryazhenie  svincovoj  batarei  priblizhaetsya k znacheniyu,
svojstvennomu polnomu zaryadu. Pri etom proishodit  sushchestvennyj
pod容m  napryazheniya neobhodimyj dlya prohozhdeniya zaryazhayushchego toka
cherez elektrolit. Esli napryazhenie, obuslovlivayushchee  prohozhdenie
zaryadnogo  toka,  fiksirovano  i  dostatochno  vysoko dlya zaryada
elektrodov, no ne  nastol'ko,  chtoby  vyzvat'  vydelenie  gaza,
napryazhenie  elementa  budet  rasti  do  teh por, poka ne stanet
ravnym napryazheniyu zaryazhayushchego istochnika.
     V germetizirovannyh akkumulyatorah realizovana rekombinaciya
gazov,     vydelyayushchihsya     pri     zaryade-razryade.     Poetomu
ekspluatacionnye  rashody  na  soderzhanie  etih  tipov  batarej
men'she, v sravnenii s obsluzhivaemymi.
     |lektrolit skonstruirovan tak, chto generaciya  kisloroda  v
processe  zaryada  kompensiruetsya  drugimi himicheskimi reakciyami
podderzhivayushchimi usloviya ravnovesiya,  v  kotoryh  batareya  mozhet
dlitel'no rabotat' bez poter' vody. |to principial'no vazhno dlya
germetizirovannyh akkumulyatorov.
     Germetizirovannye  akkumulyatory:  SMG,  SLA,  UPS,  FG  po
stepeni vozdejstviya na apparaturu i lyudej otlichayutsya  ot  svoih
predshestvennikov  tem,  chto  oni mogut nahodit'sya v pomeshchenii s
estestvennoj  ventilyaciej.  Dlya  nih  ne  trebuetsya  otdel'nogo
pomeshcheniya.   Oni  osnashcheny  iskrogasyashchim  klapanom  isklyuchayushchim
raspylenie elektrolita i vosplameneniya gremuchej smesi. Soglasno
DIN  43  539  pri  vozrastanii  davleniya  vyshe  30  kPa  klapan
akkumulyatora sbrasyvaet izbytochnoe davlenie gaza.



     V   sovremennyh   stacionarnyh  akkumulyatorah  primenyayutsya
tol'ko pastirovannye elektrody.  Oni  mogut  byt'  reshetchatymi,
korobchatymi i pancirnymi.
     V  reshetchatyh  elektrodah  aktivnaya  massa  uderzhivaetsya v
reshetke iz svincovo-sur'myanogo ili svincovo-kal'cievogo  splava
(sm. ris. p003) tolshchinoj 1...4 mm.
     V   korobchatyh   plastinah   reshetki   s  aktivnoj  massoj
zakryvayutsya s dvuh storon perforirovannymi svincovymi  listami.
V  korobchatyh  plastinah  akkumulyatorov  SD  i  SDH splav Sb-Pb
legiruetsya selenom.
     Pancirnye    plastiny    (ris.    p005)     sostoyat     iz
svincovo-sur'myanyh    shtyrej,    kotorye    pomeshchayutsya   vnutri
perforirovannyh  trubok  zapolnennyh   aktivirovannoj   massoj.
Ispol'zovanie   korobchatyh   i   pancirnyh   plastin  pozvolyaet
izgotavlivat' akkumulyatory bol'shoj emkosti s  malym  vnutrennim
soprotivleniem.
     Dlya  otricatel'nyh  elektrodov  ispol'zuyutsya  reshetchatye i
korobchatye  plastiny,  dlya  polozhitel'nyh   --   poverhnostnye,
reshetchatye   i  pancirnye.  V  kachestve  separatorov  primenyayut
mikroporistye plastiny iz vulkanizirovannogo  kauchuka  (mipor),
polivinilhlorida (miplast) i steklovolokna.
     Tradicionno,  dlya uvelicheniya prochnosti, plastiny vypolnyayut
iz splava svinca i sur'my.  V  sovremennyh  modelyah  ispol'zuyut
splav svinca i kal'ciya, a takzhe svinca, sur'my i selena.
     Primenenie  sur'my  privodit  k  tomu, chto elektroliz vody
nachinaetsya uzhe pri sravnitel'no nizkih napryazheniyah. |to, v svoyu
ochered', obuslovlivaet poteri vody.  Prisutstvie  sur'my  takzhe
vyzyvaet  obrazovanie  dendritov  v materiale plastin. Poetomu,
esli ne prinimat' dopolnitel'nyh mer,  takie  plastiny  sil'nee
podverzheny  korrozii  i mehanicheskomu razrusheniyu. Ispol'zovanie
selena v korobchatyh plastinah SD i SDH pozvolyaet  predotvratit'
sur'myanoe otravlenie akkumulyatorov.
     Splav  svinca  i  kal'ciya  pozvolyaet  izgotavlivat'  bolee
legkie i prochnye plastiny. Zdes' elektroliz vody nachinaetsya pri
bolee vysokih napryazheniyah. Kristally, obrazuyushchiesya v  plastinah
soderzhashchih kal'cij -- melkie i odnorodnye, a ih rost ogranichen.
     Vo  mnogih modelyah stacionarnyh akkumulyatorov FIAMM kazhdaya
plastina  otdelyaetsya  dvojnymi  separatorami  ili  upakovana  v
mikroporistyj  konvert-separator.  V  perevodnyh  instrukciyah i
prospektah k akkumulyatoram chasto vstrechaetsya utverzhdenie o tom,
chto   konverty-separatory   vypolneny   iz   polietilena.   |to
zabluzhdenie  ili oshibka perevoda. Iz polietilena (s radiacionno
privitoj  akrilovoj  kislotoj)  izgotavlivayut   membrany   [5].
Konverty   vypolnyayut  iz  poristogo  miplasta.  On  inerten  po
otnosheniyu k elektrolitu.
     Konvert-separator ne tol'ko povyshaet stojkost'  plastin  k
vibraciyam  i udaram, no i predotvrashchaet odnu iz osnovnyh prichin
vyhoda iz stroya batarej --  igloobraznoe  razrastanie  aktivnoj
massy,   vedushchee   k  zamykaniyu  plastin  vnutri  akkumulyatora.
Plastiny,   raspolozhennye   v    konvertah-separatorah    mogut
raspolagat'sya   znachitel'no   blizhe  drug  k  drugu.  Pri  etom
izmenyayutsya udel'nye harakteristiki akkumulyatora,  v  chastnosti,
povyshaetsya nominal'naya emkost'. Konverty-separatory primeneny v
sleduyushchih modelyah akkumulyatorov: SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF.
     Separatory iz steklovolokna izgotavlivayutsya v vide cinovok
i ispol'zuyutsya  sovmestno s poristymi separatorami PVC. Dvojnye
separatory primeneny v modelyah: SMZA, SMF, SMBF.
     Malouhodnye i  germetizirovannye  akkumulyatory  dostavlyayut
men'she hlopot svoim hozyaevam. |to ne oznachaet, chto obsluzhivanie
voobshche  isklyuchaetsya.  V  lyubom  sluchae  neobhodim  kontrol'  za
sostoyaniem akkumulyatornyh batarej. No esli oni  ispol'zuyutsya  v
ustrojstvah  s avtomaticheskim kontrolem stepeni zaryada (sm. gl.
3), to ne dostavlyayut nikakih hlopot.
     Pri vybore akkumulyatora dlya  stacionarnyh  uslovij  raboty
potrebitelyu    sleduet    rukovodstvovat'sya   harakteristikami,
privedennymi  v  tabl.   t001   i   vybirat'   akkumulyatory   v
sootvetstvii  s  usloviyami  ekspluatacii.  Sleduet pomnit', chto
priobretenie akkumulyatorov tipov SD, SDH, SMZA, SMF, SMBF,  PMF
povlechet  dopolnitel'nye  zatraty  na  obsluzhivanie. Esli u vas
est'  pomeshchenie,  oborudovannoe  dlya  razmeshcheniya  obsluzhivaemyh
akkumulyatorov, to ego sleduet ispol'zovat' po naznacheniyu.
     Vybrannyj   akkumulyator   dolzhen   sootvetstvovat'  rezhimu
ekspluatacii.  V  akkumulyatorah  nahodyashchihsya   v   ekspluatacii
nepreryvno   povtoryaetsya   zamknutyj   cikl   elektrohimicheskih
preobrazovanij.  Period  zaryada-razryada  akkumulyatora  nazyvayut
ciklom.    S    kazhdym    ciklom   akkumulyatory   iznashivayutsya.
Dolgovechnost'   akkumulyatora   ocenivayut   kolichestvom   ciklov
zaryada-razryada.



     Razlichayut   tri   rezhima  raboty  uchityvayushchih  osobennosti
zaryadno-razryadnyh processov akkumulyatora:
     bufernyj;
     ciklicheskij;
     smeshannyj.
     Esli  periody  razryada  neprodolzhitel'ny,  v  sravnenii  s
periodami  zaryada,  takoj  rezhim raboty akkumulyatora nazyvaetsya
bufernym. V etom rezhime akkumulyator postoyanno podzaryazhaetsya.
     Ciklicheskij  rezhim  raboty   harakterizuetsya   dlitel'nymi
periodami   zaryad-razryad-zaryad.  Polnyj  ciklicheskij  rezhim  na
praktike  ispol'zuetsya   redko,   naprimer,   pri   kontrol'nyh
zaryadno-razryadnyh   ciklah   akkumulyatorov.   V   etom   sluchae
akkumulyator  polnost'yu  zaryazhaetsya,  a  zatem  razryazhaetsya   do
minimal'no  dopustimogo  napryazheniya  i  snova zaryazhaetsya. Takim
obrazom, opredelyayut dostupnuyu emkost' akkumulyatora.
     Pod  dostupnoj  emkost'yu  sleduet  ponimat'   maksimal'noe
kolichestvo  elektrichestva  v  kulonah (amper chasah (1 Ach = 3600
Kl)), kotoroe akkumulyator  otdaet  pri  razryade  do  vybrannogo
konechnogo  napryazheniya.  Minimal'noe konechnoe napryazhenie razryada
batarei   ogovarivaetsya   izgotovitelem.    Ne    rekomenduetsya
ispol'zovat'  rezhim  bolee  glubokogo, a takzhe myagkogo razryada,
kotorye snizhayut  prodolzhitel'nost'  ciklicheskogo  sroka  sluzhby
akkumulyatora.
     Dostupnaya    emkost'    posle    vvoda    v   ekspluataciyu
uvelichivaetsya, a zatem, s uvelicheniem chisla ciklov, umen'shaetsya
(ris.  p006).  Pervonachal'noe  uvelichenie  emkosti  svyazano   s
aktivaciej  plastin  pri  vvode  akkumulyatorov  v ekspluataciyu.
Kolichestvo   ciklov   raboty   zavisit   ot   stepeni   razryada
akkumulyatora.  CHem  men'she  glubina  razryada  akkumulyatora, tem
bol'shee kolichestvo ciklov on prosluzhit.
     Schitaetsya, chto akkumulyator  otrabotal  svoj  srok  sluzhby,
esli  dostupnaya  emkost' padaet do 80% ukazannoj pervonachal'noj
emkosti.  V  etom  sluchae  30%  glubina  razryada  sootvetstvuet
maksimal'nomu ciklicheskomu sroku sluzhby akkumulyatora [8].
     Zaryadnye  i razryadnye harakteristiki akkumulyatora izmenyayut
v  zavisimosti  ot  rezhima  raboty.   Napryazhenie   zaryada   pri
ciklicheskom   rezhime  vyshe,  chem  dlya  bufernogo  (ris.  p008).
Izgotoviteli ogovarivayut predpochtitel'nye  rezhimy  ekspluatacii
batarej.  V  sluchae esli izgotovitel' privodit parametry odnogo
rezhima -- eto dlya bufernogo.
     Tehnika zaryada
     Soglasno  rekomendacij  izgotovitelya  zaryad   vseh   tipov
akkumulyatorov  FIAMM mozhet osushchestvlyat'sya v rezhime plavayushchego i
kompensacionnogo zaryada.
     Rezhim plavayushchego zaryada akkumulyatora obespechivaetsya,  esli
k  nemu  prilozhen potencial prevyshayushchij ego rabochee napryazhenie.
Tok zaryada proporcionalen raznosti  prilozhennogo  napryazheniya  i
napryazheniya holostogo hoda akkumulyatora. Napryazhenie akkumulyatora
vozrastaet  po  mere  zaryada  do  teh  por,  poka ne nachinaetsya
elektroliz.  Odnovremenno  s  etim  umen'shaetsya   effektivnost'
zaryada,  a  napryazhenie na zazhimah akkumulyatora uvelichivaetsya po
mere umen'sheniya  skorosti  zaryada.  Pri  takom  sposobe  zaryada
udaetsya zapasti do 90% dostupnoj emkosti. Napryazhenie zaryada dlya
stacionarnyh akkumulyatorov ukazano v tabl. t002.
     Sleduet  obratit'  vnimanie  na  tot fakt, chto malouhodnye
akkumulyatory mogut postavlyat'sya s elektrolitom plotnost'yu  1,21
i  1,25  g/sm3,  po  trebovaniyu  zakazchika,  v  zavisimosti  ot
klimaticheskih   uslovij   ekspluatacii.   Pri   etom   zaryadnoe
napryazhenie  vyshe dlya akkumulyatorov s elektrolitom bolee vysokoj
plotnosti.
     Posle polnogo zaryada akkumulyatora  dal'nejshee  prodolzhenie
zaryada  vyzyvaet  vydelenie  gazov  (proishodit "perezaryad"). V
obsluzhivaemyh  akkumulyatorah  FIAMM   v   processe   perezaryada
raspylenie elektrolita ogranicheno konstrukciej ventilej.
     Rezhim  kompensacionnogo  zaryada  (IU)  dlya  yacheek SD, SDH,
SMZA, SMF, SMBF -- pozvolyaet zaryadit' akkumulyator na 100% v dva
etapa. Snachala  batareyu  zaryazhayut  bol'shim  tokom,  ravnym  15%
emkosti  batarei  pri desyatichasovom zaryade do napryazheniya 2,3 V.
Zatem dozaryazhayut tokom, ravnym  5%  emkosti  pri  desyatichasovom
zaryade  do  napryazheniya  2,4  V.  Svincovye  akkumulyatory dolzhny
ekspluatirovat'sya  v  rezhime   postoyannogo   podzaryada   i   ne
ostavat'sya  dlitel'noe  vremya nezaryazhennymi, chtoby ne dopustit'
korrozionnyh povrezhdenij plastin.
     Pri izmenyayushchejsya temperature zaryadnoe  napryazhenie  sleduet
korrektirovat' v sootvetstvii s popravochnymi koefficientami ili
grafikami    izgotovitelya.   Harakternaya   krivaya   zavisimosti
napryazheniya batarej ot temperatury privedena na ris.  p007.  Pri
etom napryazhenie zaryada mozhet izmenyat'sya v predelah, ukazannyh v
tabl. t002.
     Maksimal'nyj  tok  zaryada  germetizirovannyh akkumulyatorov
SMG, SLA, UPS dlya rezhima plavayushchego i  kompensacionnogo  zaryada
proizvoditel'  ogranichivaet  do  0,25%  emkosti.  Pri plavayushchem
zaryade germetizirovannye batarei zaryazhayut  do  napryazheniya  2,23
V/yachejku, pri kompensacionnom -- do 2,4 V/yachejku.
     Izgotovitel'   ne   rekomenduet   zloupotreblyat'   rezhimom
bystrogo kompensacionnogo zaryada dlya vseh tipov  akkumulyatorov.
Tipichnye krivye zaryada dlya akkumulyatorov FIAMM pokazany na ris.
p008.   Pri   zaryadnom   napryazhenii   bol'shem   2,3  V  sleduet
ogranichivat' tok zaryada do znacheniya, ukazannogo v tabl. t002.
     Tehnika razryada
     Dostupnaya emkost' akkumulyatorov nechuvstvitel'na k razryadam
so skorost'yu nizhe S/10. Pri bolee intensivnyh razryadah  emkost'
umen'shaetsya  po  mere uvelicheniya skorosti razryada. Izgotovitelyu
dostatochno privesti otnositel'no  ogranichennoe  chislo  tipichnyh
krivyh  razryada.  Pri  rabote  akkumulyatora  dostupnaya  emkost'
opredelyaetsya   skorost'yu    razryada.    Tipichnaya    zavisimost'
procentnogo  sootnosheniya  emkosti ot maksimal'nogo toka razryada
akkumulyatorov FIAMM predstavlena na ris. p093.
     Pri razomknutoj bataree otdavaemaya  moshchnost'  ravna  nulyu,
poskol'ku  tok  raven nulyu. Esli batareya zamknuta nakorotko, to
otdavaemaya moshchnost' snova ravna nulyu, tak kak napryazhenie blizko
k nulyu, hotya tok mozhet byt' ochen' bol'shim.  Srednee  napryazhenie
zavisit  ot  otbiraemogo  toka,  no  linejnoj zavisimosti mezhdu
etimi  velichinami   net.   Dlya   himicheskih   istochnikov   toka
zavisimost'  vremeni razryada ot moshchnosti pokazana na ris. p094.
Iz grafika vidno, chto maksimal'naya  otdavaemaya  moshchnost'  imeet
mesto   pri   ravenstve   soprotivleniya   nagruzki  vnutrennemu
soprotivleniyu batarei.
     Predel'naya emkost' akkumulyatornyh batarej dostigaetsya  pri
normal'noj temperature (20oS), malyh skorostyah razryada i nizkih
napryazheniyah   otsechki.   Podvizhnost'   ionov   i   skorost'  ih
vzaimodejstviya  s  elektrodami  umen'shayutsya  po  mere  snizheniya
temperatury.  Bol'shinstvo  batarej  s  elektrolitami  na vodnoj
osnove umen'shayut otdavaemuyu energiyu v sravnenii s toj,  kotoruyu
oni  mogut  otdat'  pri normal'noj temperature. Esli elektrolit
zamerzaet, to podvizhnost' ionov mozhet upast' do takoj  stepeni,
chto batareya perestanet rabotat'.
     Pri   razryade   batarei   v   usloviyah  nizkih  temperatur
uvelichivaetsya  ee  vnutrennee  soprotivlenie,  chto  privodit  k
vydeleniyu   dopolnitel'nogo  tepla.  Ono  v  nekotoroj  stepeni
kompensiruet ponizhenie temperatury okruzhayushchej  sredy.  V  takih
usloviyah rabotosposobnost' batarei opredelyaetsya ee konstrukciej
i usloviyami razryada.



     Nesmotrya  na  to, chto svincovyj akkumulyator izvesten bolee
sta let, prodolzhayutsya raboty po ego usovershenstvovaniyu.
     V  akkumulyatorah   proishodit   gazovydelenie.   Nekotoroe
snizhenie  gazovydeleniya  v  okruzhayushchee prostranstvo dostigaetsya
pri  ispol'zovanii   special'nyh   probok   s   kataliticheskimi
nasadkami.      Uvenchalas'     uspehom     popytka     sozdaniya
germetizirovannyh   akkumulyatorov,   v   kotoryh   ispol'zuetsya
rekombinaciya gazov po kislorodnomu ciklu.
     V  1982  firma  Chloride  Industrial  Batteries  (Chloride
Industrial Batteries Ltd odin iz  izgotovitelej  akkumulyatornyh
batarej.  Firma  --  chlen mezhdunarodnoj gruppy Hawker Batteries
Group (sm. ris. 2.1).  Proizvodstvo  raspolozheno  v  Manchestere
(Velikobritaniya).  Distrib'yutor  na  ukrainskom  rynke -- firma
Selkom (sm. str. 106))  nachala  proizvodstvo  novogo  pokoleniya
germetizirovannyh  batarej.  Ih  pervym otlichitel'nym priznakom
yavlyaetsya rekombinaciya gazov pri zaryade akkumulyatora. Vtorym  --
izgotovlenie  setki  plastin  iz  chistogo  svinca. Akkumulyatory
Chloride  ispol'zuyutsya   dlya   pitaniya   avtonomnyh   ustrojstv
telekommunikacij,   v   aviacii,  v  istochnikah  besperebojnogo
pitaniya. Udel'nye vesovye harakteristiki akkumulyatorov Chloride
Industrial Batteries otobrazheny na diagramme ris. p043.



     Akkumulyatory Powersafe -- germetizirovannye akkumulyatory v
monoblochnom ispolnenii. Vypuskayutsya v diapazone emkostej ot  19
do   1689   Ach.   Akkumulyatory   mogut  soedinyat'sya  v  batarei
posledovatel'no do 200 yacheek.
     Polozhitel'nye     plastiny     vypolneny     iz     splava
svinec-kal'cij-olovo.  V  batareyah serii Powersafe osushchestvlena
95%  rekombinaciya  gazov.  V  nih   ispol'zuyutsya   ionoobmennye
membrany-separatory    osushchestvlyayushchie   transportirovku   ionov
kisloroda ot polozhitel'noj plastiny k otricatel'noj.
     Tak kak skorost' gazovydeleniya pri zaryade na polozhitel'nom
i otricatel'nom elektrodah ne odinakova ispol'zuetsya tot  fakt,
chto  kislorod vydelyaetsya na polozhitel'nom elektrode prezhde, chem
na otricatel'noj vydelyaetsya vodorod. V to zhe  vremya  neobhodimo
otvesti kislorod s cel'yu predotvrashcheniya okisleniya polozhitel'noj
plastiny        akkumulyatora.        Ispol'zovanie       splava
svinec-kal'cij-olovo pozvolilo uvelichit' napryazhenie elektroliza
vody na poslednej stadii zaryada akkumulyatora.
     Ionoobmennaya  membrana-separator   yavlyaetsya   napravlennym
provodnikom   ionov   kisloroda  ot  polozhitel'noj  plastiny  k
otricatel'noj.   Membrana-separator    imeet    preimushchestvenno
gorizontal'nye  pory.  Na  otricatel'nom  elektrode  proishodit
reakciya soedineniya kisloroda s vodorodom  s  obrazovaniem  vody
(ris. p041):
     2e-- + 2H + 1/2 O2 = H2O.
     Takim  obrazom,  pri  ekspluatacii akkumulyatorov Powersafe
vydelyayushchiesya gazy rekombiniruyut s obrazovaniem vody.
     Diapazon napryazhenij dlya kazhdoj  yachejki  batarei  Powersafe
sostavlyaet  2,27...2,29  V  pri  temperature  20oS. Minimal'noe
napryazhenie razryada -- 1,63 V.
     Proizvoditel' preduprezhdaet, chto razryazhennye do napryazheniya
1,6 V batarei sleduet nachat' zaryazhat'  v  techenie  dvuh  minut.
Vozmozhno  priobretenie  akkumulyatorov  so vstroennoj zashchitoj ot
glubokogo razryada, odnako, primenyayutsya oni isklyuchitel'no redko.
     Pri izmenenii temperatury zaryad  i  podzaryad  akkumulyatora
sleduet  osushchestvlyat'  s  uchetom  temperaturnyh  koefficientov,
privedennyh  v  tabl.  t024.  Napryazhenie  zaryada   opredelyaetsya
umnozheniem   nominal'nogo   napryazheniya   zaryada   na   velichinu
temperaturnogo  koefficienta.  Sleduet  obratit'  vnimanie   na
otlichie    koefficientov   dlya   razlichnoj   skorosti   zaryada.
Maksimal'nyj zaryadnyj tok batarej na protyazhenii  vsego  vremeni
zaryada  ne  dolzhen prevyshat' 10% nominal'noj emkosti dlya rezhima
trehchasovogo razryada.
     V   tabl.   P2   prilozheniya    predstavleny    tehnicheskie
harakteristiki  akkumulyatorov Powersafe. V tablice predstavleny
4 tipa akkumulyatorov.
     Optimal'nye zaryadnye harakteristiki akkumulyatora Powersafe
privedeny na ris. p038 i ris.  p039.  Na  grafike  (ris.  p038)
pokazana  zavisimost' zaryadnogo toka ot vremeni zaryada batarej,
a na ris. p039  --  tipichnoe  vremya  zaryada  v  zavisimosti  ot
stepeni razryada.
     Kontrol' stepeni zaryada germetizirovannyh akkumulyatorov ne
mozhet    osushchestvlyat'sya    po    plotnosti   elektrolita.   Dlya
akkumulyatorov  Powersafe  izgotovitel'   privodit   zavisimost'
napryazheniya yachejki i stepeni ee zaryada (ris. p040).



     Pod  nadezhnost'yu  akkumulyatora  ponimayut  ego  sposobnost'
sohranyat'   ogovorennye   izgotovitelem   harakteristiki    pri
ekspluatacii  v  techenie zadannogo vremeni v zadannyh usloviyah.
Dlya  akkumulyatorov  harakteren   bol'shoj   razbros   parametrov
svyazannyh s tehnologiej izgotovleniya, v chastnosti, s kolebaniem
svojstv  ishodnogo  syr'ya.  Poetomu  akkumulyatory  chasto  imeyut
izbytochnyj zapas aktivnyh veshchestv.
     Sushchestvuet ryad faktorov, kotorye  ogranichivayut  dostizhenie
vysokoj stepeni nadezhnosti batarej:
     sil'noe   vliyanie   neznachitel'nyh  primesej  na  svojstva
aktivnyh mass;
     bol'shoe kolichestvo tehnologicheskih stadij;
     ispol'zovanie shirokogo assortimenta materialov.
     Povyshenie  nadezhnosti  svyazano,  v   pervuyu   ochered',   s
tshchatel'nym   vhodnym   kontrolem  vsego  postupayushchego  syr'ya  i
ispol'zuemyh materialov.
     Akkumulyatory Chloride Industrial  Batteries  vypolneny  po
tehnologii  Pure Lead Technology (PLT). K nim otnosyatsya batarei
sleduyushchih tipov:
     CYCLON;
     MONOBLOC;
     GENESIS;
     SBS.
     Osnova   tehnologii   PLT   --   uvelichenie   koefficienta
ispol'zovaniya elementov konstrukcii i aktivnyh mass elektrodov.
Obychnaya   konstrukciya   akkumulyatora  obespechivaet  ih  vysokuyu
nadezhnost' za  schet  izbytochnosti  aktivnoj  massy  elektrodov,
elektrolita  i tokovedushchih elementov. V nih izbytok reagentov i
elektrolita sostavlyaet  75...85%  ot  teoreticheski  neobhodimyh
[5].
     CHistye  svincovye  reshetki  plastin vpervye byli primeneny
korporaciej  Gates  v  1973  g.  (teper'  Inc   Hawker   Energy
Products.).  Osnovnoj  osobennost'yu tehnologii yavlyaetsya chistota
materialov i ispol'zovanie  bolee  tonkih  plastin  iz  chistogo
svinca    bez    snizheniya    resursa   akkumulyatora.   Plastiny
izgotavlivayutsya shtampovkoj  s  posleduyushchim  prokatyvaniem.  Pri
prokatyvanii  proishodit uplotnenie svinca, zakrytie por i, kak
sledstvie, vysokaya korrozionnaya stojkost' reshetok plastin.
     V  sravnenii  s   akkumulyatorami   drugih   proizvoditelej
vpechatlyaet temperaturnyj diapazon raboty (sm. tabl. t025).
     Pervonachal'no  byli  razrabotany  akkumulyatory  tipa  SBS,
kotorye poyavilis' v nachale  1980  goda.  Oni  ispol'zovalis'  v
aviacii  i  apparature  svyazi.  V  1989 godu nachali vypuskat'sya
batarei serij Cyclon Monobloc i Genesis.
     Plastiny v etih akkumulyatorah izgotovleny iz splava  olova
i svinca.
     SBS  --  batarei  dlya  shirokogo  primeneniya  perekryvayushchie
diapazon emkostej ot 7 do 350  Ach.  Vysokaya  plotnost'  energii
dostignuta  primeneniem  tonkih  namaznyh plastin, ionoobmennyh
separatorov   i   sorbirovannogo   elektrolita.   Otlichitel'noj
osobennost'yu   SBS   batarej   yavlyaetsya   vozmozhnost'  bystrogo
perezaryada, t.k. 99% gazov rekombiniruet pri zaryade.
     Oni  terpimy  k  glubokomu  razryadu  i  mogut  rabotat'  v
ciklicheskom   i   bufernom   rezhimah.  Osobennost'  konstrukcii
pozvolyaet  ispol'zovat'  akkumulyatory   v   shirokom   diapazone
temperatur.    Verhnij   predel   podnimaetsya   do   60oS   pri
ispol'zovanii dopolnitel'nogo stal'nogo kozhuha.
     Konstrukciya akkumulyatorov  Cyclon  i  Monobloc  analogichna
akkumulyatoram Plante (ris. p042). Ih otlichitel'noj osobennost'yu
yavlyaetsya   spiral'noe   raspolozhenie   namaznyh   plastin.  Oni
ustojchivo rabotayut v ciklicheskom rezhime.  Monobloc  soderzhit  v
odnom  korpuse  neskol'ko  banok,  otkuda  i proizoshlo nazvanie
akkumulyatora.  Konstrukciya  Genesis   --   takzhe   monoblochnaya.
Tehnicheskie  harakteristiki  akkumulyatorov  Genesis privedeny v
tabl. P1 prilozheniya.
     Batarei  ot  Chloride  Industrial  Batteries   v   shirokom
assortimente ispol'zuyutsya:
     v apparature svyazi;
     v aviacii;
     v vychislitel'noj tehnike;
     v transportnyh sredstvah;
     v medicinskom oborudovanii;
     v avtonomnyh vozobnovlyaemyh istochnikah energii.
     Akkumulyatory  Cyclon i Monobloc perekryvayut diapazon malyh
emkostej i prednaznacheny, v osnovnom, dlya malomoshchnyh perenosnyh
ustrojstv.  Oni  horosho  rabotayut  v   ciklicheskom   rezhime   i
neprihotlivy.
     Akkumulyatory Cyclon krome cilindricheskogo ispolneniya mogut
izgotavlivat'sya    v    zadannyh   formah   i   gabaritah   dlya
malogabaritnoj apparatury pod zakaz. |ffektivnost' rekombinacii
gazov v nih sostavlyaet 99,7%. Rabochee  polozhenie  proizvol'noe.
Klapan  izbytochnogo  davleniya  predohranyaet batareyu ot vzryva i
srabatyvaet pri davlenii 50 MPa.



     Toplivnye elementy osushchestvlyayut pryamoe prevrashchenie energii
topliva  v  elektrichestvo  minuya  maloeffektivnye,   idushchie   s
bol'shimi  poteryami,  processy  goreniya.  |to  elektrohimicheskoe
ustrojstvo v rezul'tate vysokoeffektivnogo "holodnogo"  goreniya
topliva neposredstvenno vyrabatyvaet elektroenergiyu.
     Biohimiki        ustanovili,       chto       biologicheskij
vodorodno-kislorodnyj toplivnyj element "vmontirovan" v  kazhduyu
zhivuyu kletku [9].
     Istochnikom vodoroda v organizme sluzhit pishcha -- zhiry, belki
i uglevody.    V    zheludke,    kishechnike,    kletkah   ona   v
konechnoladyvaetsya do monomerov, kotorye, v svoyu ochered',  posle
ryada  himicheskih  prevrashchenij  dayut  vodorod,  prisoedinennyj k
molekule-nositelyu.
     Kislorod  iz  vozduha  popadaet  v  krov'  cherez   legkie,
soedinyaetsya s gemoglobinom i raznositsya po vsem tkanyam. Process
soedineniya    vodoroda    s    kislorodom   sostavlyaet   osnovu
bioenergetiki organizma. Zdes', v  myagkih  usloviyah  (komnatnaya
temperatura,  normal'noe  davlenie,  vodnaya  sreda), himicheskaya
energiya s vysokim KPD preobrazuetsya  v  teplovuyu,  mehanicheskuyu
(dvizhenie   myshc),  elektrichestvo  (elektricheskij  skat),  svet
(nasekomye izluchayushchie svet).
     CHelovek  v  kotoryj  raz   povtoril   sozdannoe   prirodoj
ustrojstvo polucheniya energii. V to zhe vremya etot fakt govorit o
perspektivnosti  napravleniya.  Vse  processy  v  prirode  ochen'
racional'ny, poetomu shagi po real'nomu ispol'zovaniyu T| vselyayut
nadezhdu na energeticheskoe budushchee.
     Otkrytie v  1838  godu  vodorodno-kislorodnogo  toplivnogo
elementa  prinadlezhit  anglijskomu  uchenomu  U. Grovu. Issleduya
razlozhenie vody na vodorod i  kislorod  on  obnaruzhil  pobochnyj
effekt -- elektrolizer vyrabatyval elektricheskij tok.
     CHto gorit v toplivnom elemente?
     Iskopaemoe toplivo (ugol', gaz i neft') sostoit v osnovnom
iz ugleroda.  Pri  szhiganii  atomy  topliva teryayut elektrony, a
atomy  kisloroda  vozduha  priobretayut  ih.  Tak   v   processe
okisleniya  atomy  ugleroda  i  kisloroda soedinyayutsya v produkty
goreniya  --  molekuly  uglekislogo  gaza.  |tot  process   idet
energichno:  atomy  i  molekuly  veshchestv, uchastvuyushchih v gorenii,
priobretayut bol'shie skorosti, a eto  privodit  k  povysheniyu  ih
temperatury. Oni nachinayut ispuskat' svet -- poyavlyaetsya plamya.
     Himicheskaya reakciya szhiganiya ugleroda imeet vid:
     C + O2 = CO2 + teplo.
     V processe goreniya himicheskaya energiya perehodit v teplovuyu
energiyu  blagodarya  obmenu  elektronami mezhdu atomami topliva i
okislitelya. |tot obmen proishodit haoticheski.
     Gorenie -- obmen elektronov mezhdu atomami, a elektricheskij
tok --  napravlennoe  dvizhenie  elektronov.  Esli  v   processe
himicheskoj  reakcii  zastavit'  elektrony  sovershat' rabotu, to
temperatura processa goreniya budet ponizhat'sya. V  T|  elektrony
otbirayutsya  u  reagiruyushchih  veshchestv  na odnom elektrode, otdayut
svoyu energiyu v vide  elektricheskogo  toka  i  prisoedinyayutsya  k
reagiruyushchim veshchestvam na drugom.
     Osnova   lyubogo   HIT   --   dva   elektroda   soedinennye
elektrolitom. T| sostoit iz anoda, katoda  i  elektrolita  (sm.
ris.  p087)  [10].  Na anode okislyaetsya, t.e. otdaet elektrony,
vosstanovitel' (toplivo CO ili H2), svobodnye elektrony s anoda
postupayut vo vneshnyuyu cep', a polozhitel'nye iony uderzhivayutsya na
granice  anod-elektrolit  (CO+,  H+).  S  drugogo  konca   cepi
elektrony   podhodyat   k   katodu,   na  kotorom  idet  reakciya
vosstanovleniya  (prisoedinenie  elektronov  okislitelem  O2--).
Zatem iony okislitelya perenosyatsya elektrolitom k katodu.
     V  T|  vmeste  svedeny  vmeste  tri fazy fiziko-himicheskoj
sistemy:
     gaz (toplivo, okislitel');
     elektrolit (provodnik ionov);
     metallicheskij elektrod (provodnik elektronov).
     V      T|      proishodit      preobrazovanie      energii
okislitel'no-vosstanovitel'noj reakcii v elektricheskuyu, prichem,
processy  okisleniya  i vosstanovleniya prostranstvenno razdeleny
elektrolitom. |lektrody i elektrolit v reakcii ne uchastvuyut, no
v real'nyh  konstrukciyah  so  vremenem  zagryaznyayutsya  primesyami
topliva.  |lektrohimicheskoe  gorenie  mozhet  idti pri nevysokih
temperaturah i prakticheski bez poter'. Na  ris.  p087  pokazana
situaciya v kotoroj v T| postupaet smes' gazov (CO i H2), t.e. v
nem  mozhno  szhigat'  gazoobraznoe  toplivo  (sm.  gl. 1). Takim
obrazom, T| okazyvaetsya "vseyadnym".
     Uslozhnyaet  ispol'zovanie  T|  to,  chto  dlya  nih   toplivo
neobhodimo  "gotovit'". Dlya T| poluchayut vodorod putem konversii
organicheskogo topliva ili gazifikacii uglya. Poetomu strukturnaya
shema elektrostancii na T|,  pokazannaya  na  ris.  p088,  krome
batarej  T|,  preobrazovatelya postoyannogo toka v peremennyj (sm
gl.  3.6)  i  vspomogatel'nogo   oborudovaniya   vklyuchaet   blok
polucheniya vodoroda.
     Dva napravleniya razvitiya T|
     Sushchestvuyut  dve  sfery primeneniya T|: avtonomnaya i bol'shaya
energetika.
     Dlya avtonomnogo ispol'zovaniya osnovnymi yavlyayutsya  udel'nye
harakteristiki     i     udobstvo    ekspluatacii.    Stoimost'
vyrabatyvaemoj energii ne yavlyaetsya osnovnym pokazatelem.
     Dlya  bol'shoj   energetiki   reshayushchim   faktorom   yavlyaetsya
ekonomichnost'.  Krome togo, ustanovki dolzhny byt' dolgovechnymi,
ne  soderzhat'  dorogih  materialov  i  ispol'zovat'   prirodnoe
toplivo pri minimal'nyh zatratah na podgotovku.
     Naibol'shie  vygody  sulit  ispol'zovanie  T| v avtomobile.
Zdes',   kak   nigde,    skazhetsya    kompaktnost'    T|.    Pri
neposredstvennom  poluchenii  elektroenergii iz topliva ekonomiya
poslednego sostavit poryadka 50%.
     Vpervye ideya ispol'zovaniya T| v  bol'shoj  energetike  byla
sformulirovana  nemeckim  uchenym  V.  Osval'dom  v  1894  godu.
Pozdnee poluchila razvitie ideya sozdaniya effektivnyh  istochnikov
avtonomnoj energii na osnove toplivnogo elementa.
     Posle    etogo   predprinimalis'   neodnokratnye   popytki
ispol'zovat' ugol' v kachestve aktivnogo veshchestva v T|.  V  30-e
gody   nemeckij  issledovatel'  |.  Bauer  sozdal  laboratornyj
prototip  T|  s  tverdym  elektrolitom  dlya  pryamogo   anodnogo
okisleniya     uglya.    V    eto    zhe    vremya    issledovalis'
kislorodno-vodorodnye T|.
     V  1958   godu   v   Anglii   F.   Bekon   sozdal   pervuyu
kislorodno-vodorodnuyu  ustanovku  moshchnost'yu  5 kVt. No ona byla
gromozdkoj iz-za ispol'zovaniya vysokogo davleniya  gazov  (2...4
MPa).
     S    1955    goda    v    SSHA   K.   Kordesh   razrabatyval
nizkotemperaturnye    kislorodno-vodorodnye    T|.    V     nih
ispol'zovalis' ugol'nye elektrody s platinovymi katalizatorami.
V   Germanii   |.   YUst   rabotal  nad  sozdaniem  neplatinovyh
katalizatorov.
     Posle 1960 goda byli sozdany demonstracionnye i  reklamnye
obrazcy. Pervoe prakticheskoe primenenie T| nashli na kosmicheskih
korablyah  "Apollon".  Oni  byli osnovnymi energoustanovkami dlya
pitaniya bortovoj apparatury i obespechivali kosmonavtov vodoj  i
teplom.
     Osnovnymi  oblastyami  ispol'zovaniya avtonomnyh ustanovok s
T| byli voennye i voenno-morskie primeneniya. V konce 60-h godov
ob容m issledovanij po T| sokratilsya, a posle 80-h vnov'  vozros
primenitel'no k bol'shoj energetike.
     Firmoj VARTA razrabotany T| s ispol'zovaniem dvuhstoronnih
gazodifuzionnyh  elektrodov.  |lektrody  takogo  tipa  nazyvayut
"YAnus".  Firma  Siemens  razrabotala   elektrody   s   udel'noj
moshchnost'yu  do  90  Vt/kg. V SSHA raboty po kislorodno-vodorodnym
elementam provodit United Technology Corp.
     V bol'shoj energetike ochen' perspektivno primenenie T|  dlya
krupnomasshtabnogo   nakopleniya   energii,  naprimer,  poluchenie
vodoroda (sm. gl. 1). Vozobnovlyaemye istochniki energii  (solnce
i veter) otlichayutsya rassredotochenost'yu (sm gl. 4). Ih ser'eznoe
ispol'zovanie,  bez  kotorogo  v budushchem ne obojtis', nemyslimo
bez emkih akkumulyatorov, zapasayushchih  energiyu  v  toj  ili  inoj
forme.
     Problema  nakopleniya  aktual'na  uzhe  segodnya:  sutochnye i
nedel'nye kolebaniya nagruzki energosistem  zametno  snizhayut  ih
effektivnost'  i  trebuyut tak nazyvaemyh manevrennyh moshchnostej.
Odin iz  variantov  elektrohimicheskogo  nakopitelya  energii  --
toplivnyj element v sochetanii s elektrolizerami i gazgol'derami
(gazgol'der  [gaz  +  angl.  holder derzhatel'] -- hranilishche dlya
bol'shih kolichestv gaza).
     Pervoe pokolenie T|
     Naibol'shego   tehnologicheskogo    sovershenstva    dostigli
srednetemperaturnye   T|   pervogo  pokoleniya,  rabotayushchie  pri
temperature 200...230oS na zhidkom toplive, prirodnom gaze  libo
na   tehnicheskom   vodorode  (tehnicheskij  vodorod  --  produkt
konversii  organicheskogo  topliva,  soderzhashchij   neznachitel'nye
primesi  okisi  ugleroda).  |lektrolitom v nih sluzhit fosfornaya
kislota,  kotoraya  zapolnyaet   poristuyu   uglerodnuyu   matricu.
|lektrody  vypolneny  iz  ugleroda,  a  katalizatorom  yavlyaetsya
platina (platina ispol'zuetsya v kolichestvah poryadka  neskol'kih
grammov na kilovatt moshchnosti).
     Odna   takih   elektrostancij  vvedena  v  stroj  v  shtate
Kaliforniya 1991  godu.  Ona  sostoit  iz  vosemnadcati  batarej
massoj  po  18  t kazhdaya i razmeshchaetsya v korpuse diametrom chut'
bolee 2 m i vysotoj  okolo  5  m.  Produmana  procedura  zameny
batarei s pomoshch'yu ramnoj konstrukcii dvizhushchejsya po rel'sam.
     Dve elektrostancii na T| SSHA postavili v YAponiyu. Pervaya iz
nih byla  pushchena  eshche  v  nachale  1983  goda.  |kspluatacionnye
pokazateli stancii sootvetstvovali raschetnym.  Ona  rabotala  s
nagruzkoj ot 25 do 80% ot nominal'noj. KPD dostigal 30...37% --
eto  blizko  k  sovremennym  krupnym  T|S.  Vremya  ee  puska iz
holodnogo sostoyaniya -- ot 4 ch do 10 min.,  a  prodolzhitel'nost'
izmeneniya moshchnosti ot nulevoj do polnoj sostavlyaet vsego 15 s.
     Sejchas   v   raznyh  rajonah  SSHA  ispytyvayutsya  nebol'shie
teplofikacionnye ustanovki moshchnost'yu po 40 kVt s  koefficientom
ispol'zovaniya  topliva  okolo  80%. Oni mogut nagrevat' vodu do
130oS i razmeshchayutsya  v  prachechnyh,  sportivnyh  kompleksah,  na
punktah  svyazi  i  t.d. Okolo sotni ustanovok uzhe prorabotali v
obshchej  slozhnosti  sotni  tysyach  chasov.  |kologicheskaya   chistota
elektrostancij  na  T| pozvolyaet razmeshchat' ih neposredstvenno v
gorodah.
     Pervaya toplivnaya elektrostanciya v N'yu-Jorke, moshchnost'yu 4,5
MVt, zanyala territoriyu v 1,3 ga. Teper'  dlya  novyh  stancij  s
moshchnost'yu  v  dva  s  polovinoj  raza  bol'shej  nuzhna  ploshchadka
razmerom   30x60   m.   Stroyatsya   neskol'ko   demonstracionnyh
elektrostancij    moshchnost'yu   po   11   MVt.   Porazhayut   sroki
stroitel'stva (7  mesyacev)  i  ploshchad'  (30h60  m),  zanimaemaya
elektrostanciej.  Raschetnyj srok sluzhby novyh elektrostancij --
30 let.
     Vtoroe i tret'e pokolenie T|
     Luchshimi  harakteristikami  obladayut  uzhe   proektiruyushchiesya
modul'nye  ustanovki  moshchnost'yu  5  MVt so srednetemperaturnymi
toplivnymi  elementami  vtorogo  pokoleniya.  Oni  rabotayut  pri
temperaturah  650...700oS.  Ih anody delayut iz spechennyh chastic
nikelya i hroma, katody -- iz spechennogo i okislennogo alyuminiya,
a elektrolitom sluzhit rasplav smesi karbonatov litiya  i  kaliya.
Povyshennaya    temperatura    pomogaet    reshit'   dve   krupnye
elektrohimicheskie problemy:
     snizit' "otravlyaemost'" katalizatora okis'yu ugleroda;
     povysit' effektivnost' processa vosstanovleniya  okislitelya
na katode.
     Eshche   effektivnee   budut   vysokotemperaturnye  toplivnye
elementy tret'ego pokoleniya s elektrolitom iz  tverdyh  oksidov
(v  osnovnom  dvuokisi  cirkoniya). Ih rabochaya temperatura -- do
1000oS. KPD energoustanovok s takimi T| blizok k 50%.  Zdes'  v
kachestve  topliva prigodny i produkty gazifikacii tverdogo uglya
so znachitel'nym soderzhaniem okisi ugleroda. Ne menee vazhno, chto
sbrosovoe    teplo    vysokotemperaturnyh    ustanovok    mozhno
ispol'zovat'  dlya  proizvodstva  para,  privodyashchego  v dvizhenie
turbiny elektrogeneratorov.
     Firma  Vestingaus  zanimaetsya  toplivnymi  elementami   na
tverdyh  oksidah s 1958 goda. Ona razrabatyvaet energoustanovki
moshchnost'yu  25...200   kVt,   v   kotoryh   mozhno   ispol'zovat'
gazoobraznoe   toplivo   iz   uglya.   Gotovyatsya   k  ispytaniyam
eksperimental'nye ustanovki  moshchnost'yu  v  neskol'ko  megavatt.
Drugaya   amerikanskaya  firma  Engelgurd  proektiruet  toplivnye
elementy moshchnost'yu 50 kVt rabotayushchie na  metanole  s  fosfornoj
kislotoj v kachestve elektrolita.
     V  sozdanie  T|  vklyuchaetsya  vse bol'she firm vo vsem mire.
Amerikanskaya United Technology i  yaponskaya  Toshiba  obrazovali
korporaciyu   International  Fuel  Cells.  V  Evrope  toplivnymi
elementami   zanimayutsya   bel'gijsko-niderlandskij   konsorcium
Elenko,  zapadnogermanskaya  firma  Siemens,  ital'yanskaya  Fiat,
anglijskaya Jonson Metju.


     SISTEMY BESPEREBOJNOGO |LEKTROPITANIYA
     Naibolee universal'nyj vid energii --  elektrichestvo.  Ono
vyrabatyvaetsya   na   elektrostanciyah  i  raspredelyaetsya  mezhdu
potrebitelyami  posredstvom  elektricheskih  setej  kommunal'nymi
sluzhbami.   Massovomu   potrebitelyu   bezrazlichno  kakim  tokom
pitayutsya bytovye pribory do teh por,  poka  ne  migayut  ili  ne
peregorayut    lampy    osveshcheniya,    televizor    ili    drugie
elektropribory.
     Povyshenie  grozovoj  aktivnosti,  otmechennoe  v  nastoyashchee
vremya,  privodit  k  ser'eznym posledstviyam. Popadanie molnii v
liniyu   elektroperedach    ili    transformatornuyu    podstanciyu
soprovozhdaetsya  elektromagnitnymi impul'sami ogromnoj moshchnosti.
Oni rasprostranyayutsya  po  vsem  liniyam,  vklyuchaya  telefonnye  i
povrezhdayut podklyuchennye ustrojstva.
     V   slozhivshihsya   usloviyah   potrebitelyu   samomu  sleduet
prinimat' dopolnitel'nye mery po  zashchite  svoego  oborudovaniya.
Predstavlennyj analiz tipichnyh narushenij v setyah elektropitaniya
i  ryada  ustrojstv  dlya  zashchity  oborudovaniya pozvolyaet sdelat'
optimal'nyj vybor.
     Naibolee rasprostranennym ustrojstvom nuzhdayushchimsya v zashchite
yavlyaetsya personal'nyj komp'yuter. Analiz sboev i  neispravnostej
provedennyj  IBM  pokazal, chto on podvergaetsya bolee chem 120-ti
nezhelatel'nym vozdejstviyam v mesyac. |to proishodit ne vziraya na
to,    chto    sovremennye    istochniki    pitaniya    obespecheny
bystrodejstvuyushchej zashchitoj.
     Po  prichine  narushenij  pitayushchego napryazheniya v SSHA srednie
poteri rabochego vremeni sostavlyayut 9%. Krome trivial'noj poteri
dannyh    i    periodicheskogo    "zavisaniya"     nekachestvennaya
elektroenergiya   otricatel'no   vliyaet  na  rabotu  nakopitelej
informacii. Te zhe problemy harakterny i dlya takih ustrojstv kak
faksy, kopiroval'nye apparaty i pr.
     Krome  orgtehniki  lyuboe  oborudovanie,  prostoj  kotorogo
privedet  k  material'nym  izderzhkam,  a  tem  bolee  k  ugroze
chelovecheskoj zhizni, dolzhno byt' zashchishcheno.
     Poteri vremeni, vyzvannye nerabotosposobnost'yu elektronnyh
ustrojstv, obuslovleny prichinami sootnoshenie  kotoryh  otrazhaet
ris.  p014.  Sredi  nih  narusheniya  svyazannye s nesootvetstviem
parametrov elektroenergii sostavlyayut  pochti  polovinu.  Sleduet
otmetit',    chto   narushenie   elektropitaniya   nanosit   ushcherb
soizmerimyj so stihijnymi bedstviyami.
     Pri  neispravnostyah  v  seti  sistema   zashchity   otklyuchaet
potrebitelej  na  neprodolzhitel'noe vremya (neskol'ko sekund), a
zatem  vklyuchaet  snova.  Tak  voznikayut  "provaly"  napryazheniya.
Harakternoj  osobennost'yu  nastoyashchego vremeni yavlyaetsya smeshchenie
procentnogo sootnosheniya v storonu  polnyh  ili  kratkovremennyh
propadanij napryazheniya i moshchnyh impul'snyh pomeh v setyah.
     Broski napryazheniya, voznikayushchie pri avarijnyh pereklyucheniyah
i otklyucheniyah,   vyzyvayut   peregruzki  elektricheskih  priborov
mnogokratno prevoshodyashchie  dopustimye.  Otklyuchenie  nedopustimo
dlya  proizvodstv  s  nepreryvnym ciklom i v pervuyu ochered' tam,
gde eto sopryazheno s ugrozoj dlya zhizni lyudej.
     Nesootvetstvie parametrov elektroenergii privodit k  sboyam
i   prezhdevremennomu   vyhodu  iz  stroya  elektronnoj  tehniki.
Naibolee sovershennye istochniki  pitaniya  elektronnyh  ustrojstv
rabotayut  v  intervale napryazhenij pitayushchej seti ot 100 do 275 V
pri izmenenii chastoty pitayushchego napryazheniya  ot  45  do  60  Gc.
Odnako,   pri   krajnih   znacheniyah  ukazannogo  diapazona  oni
peregruzheny  i  ne  mogut  ustojchivo  rabotat'  prodolzhitel'noe
vremya.
     Tradicionno  potrebiteli  obrashchayut  vnimanie  na  osnovnye
parametry, privodimye izgotovitelyami elektricheskih priborov  --
potreblyaemuyu moshchnost', velichinu i chastotu pitayushchego napryazheniya.
Nesootvetstvie    kachestva   elektroenergii   dlya   potrebitelya
nezametno do teh  por,  poka  pribor  ne  kapriznichaet  ili  ne
vyhodit iz stroya.
     Dlya   edinichnyh   nagruzok  resheniem  trivial'nyh  problem
elektrosnabzheniya, svyazannyh s ponizhennym napryazheniem,  broskami
i  impul'snymi  pomehami,  mozhet  stat' ustanovka stabilizatora
napryazheniya ili istochnika besperebojnogo pitaniya (IBP).
     Dlya raspredelennyh nagruzok obshchej moshchnost'yu do  neskol'kih
kilovatt   udovletvoritel'nym   mozhet  schitat'sya  ispol'zovanie
raspredelennyh  IBP  s   gruppirovaniem   raspolozhennyh   ryadom
nagruzok.  Pri  bol'shih  moshchnostyah ispol'zovanie raspredelennyh
IBP ekonomicheski necelesoobrazno.
     Sistemy  besperebojnogo  elektropitaniya   --   ustrojstva,
osnovnoj   zadachej   kotoryh   yavlyaetsya   uderzhanie  parametrov
pitayushchego napryazheniya bol'shoj  gruppy  oborudovaniya  v  zadannyh
predelah  pri  otkloneniyah  parametrov napryazheniya elektricheskoj
seti i, kak sledstvie,  zashchita  elektronnyh  priborov  po  cepi
pitaniya.
     Parametrami,   zasluzhivayushchimi   otdel'nogo   rassmotreniya,
yavlyayutsya chastota i forma pitayushchego napryazheniya. Snizhenie chastoty
privodit  k  poteryam  pri  peredache  elektroenergii  (ponizhenie
chastoty  v  seti  na  0,1%  privodit  k  potere  10% moshchnosti).
Otklonenie formy napryazheniya ot  sinusoidal'noj  takzhe  vyzyvaet
poteri.
     My  stanovimsya svidetelyami snizheniya chastoty do kriticheskoj
nizhnej  otmetki,  nizhe  kotoroj  situaciya  v  setyah  stanovitsya
katastroficheskoj.   Processy   otklyucheniya   pri  takih  avariyah
stanovyatsya  neupravlyaemymi,  t.k.  otklyuchayutsya  bol'shie  gruppy
potrebitelej  i  neizvestno  na kakom iz nih rasseetsya ogromnaya
energiya zapasennaya v seti.
     Poteri voznikayut kak po vine kommunal'nyh sluzhb, tak i  po
vine potrebitelej. Umen'shit' poteri i, sootvetstvenno, izderzhki
potrebitelyu  pozvolyaet  primenenie  otdel'nyh  IBP  ili  sistem
garantirovannogo elektropitaniya.



     Issledovaniya AT&T Bell Labs pokazali,  chto  tipichnymi  dlya
setej yavlyayutsya sleduyushchie narusheniya:
     snizhenie (provaly) napryazheniya;
     otklyuchenie napryazheniya;
     broski napryazheniya i impul'snye pomehi;
     shumovye pomehi.
     Naibolee  rasprostranennym  narusheniem  yavlyaetsya  snizhenie
napryazheniya na velichinu bolee 10%.  Takie  narusheniya  sostavlyayut
87%  (sm.  ris.  p015).  V industrial'nyh zonah kratkovremennoe
ponizhenie  napryazheniya  mozhet  byt'  vyzvano  vklyucheniem  moshchnyh
potrebitelej.  Tak puskovye toki asinhronnyh dvigatelej v 7...8
raz prevoshodyat nominal'nye.
     Zdaniya staroj  postrojki  rasschityvalas'  na  ogranichennoe
potreblenie  elektroenergii.  S  uchetom  stareniya seti v nih ne
sootvetstvuyut  energovooruzhennosti  sovremennogo   zhilishcha   ili
ofisa.  |to  privodit  k  hronicheskomu  snizheniyu  napryazheniya  v
dnevnoe i vechernee vremya.
     Broski  napryazheniya  i  impul'snye  pomehi  --  yavlenie  ne
chastoe. Oni voznikayut vo vremya raboty kommutacionnoj apparatury
ili   v  momenty  atmosfernyh  razryadov.  Broski  napryazheniya  i
impul'snye  pomehi  obychno  imeyut   nepovtoryayushchijsya   harakter.
Voznikayushchie  impul'sy  bol'shoj  moshchnosti  privodyat k ser'eznomu
povrezhdeniyu elektronnyh ustrojstv.
     SHumovye pomehi s bol'shimi urovnyami -- yavlenie redkoe.  Oni
mogut  byt'  periodicheskimi  i  hronicheskimi. Istochnikom shuma s
shirokim  spektrom  izlucheniya   yavlyaetsya   elektricheskaya   duga.
Periodicheskie  shumovye  pomehi  voznikayut  vo  vremya  svarochnyh
rabot. Hronicheskie -- pri rabote gorodskogo elektrotransporta.
     Praktika   pokazyvaet,   chto    harakternymi    priznakami
neobhodimosti dopolnitel'nyh mer zashchity oborudovaniya yavlyayutsya:
     ogranichennaya  moshchnost'  vvoda  i staraya razvodka v zdaniyah
staroj postrojki;
     raspolozhenie zdaniya nedaleko ot  stroitel'nyh  ploshchadok  i
marshrutov elektrotransporta;
     nalichie v zdaniyah moshchnogo industrial'nogo oborudovaniya;
     raspolozhenie  oborudovaniya v sel'skih rajonah udalennyh ot
mestnyh podstancij;
     raspolozhenie oborudovaniya v  zone  s  povyshennoj  grozovoj
aktivnost'yu.
     Naibolee    prostym   sredstvom   zashchity   elektropriborov
potrebitelya  yavlyaetsya  kombinirovannoe  ustrojstvo,  soderzhashchee
fil'tr  i  ustrojstvo  zashchity ot perenapryazheniya v seti. Sleduet
otmetit', chto fil'tr -- ustrojstvo simmetrichnoe,  on  podavlyaet
pomehi  postupayushchie  kak  iz seti, tak i ot potrebitelya. Fil'tr
prednaznachen dlya  podavleniya  broskov  napryazheniya  ogranichennoj
moshchnosti i shumov obshchego vida.
     Stepen'     zashchity    nagruzki    opredelyaetsya    vremenem
srabatyvaniya,   diapazonom   podavlyaemyh    chastot,    stepen'yu
podavleniya i maksimal'noj energiej podavlyaemogo vybrosa.
     Stabilizatory napryazheniya vyderzhivayut v zadavaemyh predelah
tol'ko amplitudnye znacheniya napryazheniya. Ih sleduet ispol'zovat'
v teh   sluchayah,  kogda  primenenie  istochnikov  besperebojnogo
pitaniya ekonomicheski necelesoobrazno. Stabilizator  uvelichivaet
srok sluzhby Vashih priborov i delaet ih bolee ekonomichnymi.
     Nazvanie   invertorov   opredelyaetsya   ih   funkcional'nym
naznacheniem -- sposobnost'yu preobrazovyvat'  postoyannyj  tok  v
peremennyj.  Ih  ispol'zuyut  kak  mobil'nye  istochniki setevogo
napryazheniya  v  avtonomnyh  usloviyah,  a  v  stacionarnyh  --  v
kachestve uzlov rezervnyh istochnikov elektropitaniya.
     Logicheskim   dopolneniem   elektricheskih   setej  yavlyayutsya
sistemy besperebojnogo elektropitaniya. Oni  soderzhat:  fil'try,
stabilizatory,  invertory,  akkumulyatornye  batarei, ustrojstva
kommutacii i pr.
     Ustrojstvo,    nazyvaemoe    istochnikom     besperebojnogo
elektropitaniya    (UPS   --   Uninterruptible   Power   Systems
(Supplies)) mozhet obespechivat' elektroenergiej celoe zdanie ili
domashnij komp'yuter. Poetomu ih razdelyayut na istochniki maloj (do
edinic kilovatt), srednej (ot edinic do  desyatkov  kilovatt)  i
bol'shoj moshchnosti (do neskol'kih megavatt).
     IBP podklyuchaetsya k seti peremennogo toka obychnogo kachestva
i vypolnyaet dve funkcii:
     uluchsheniya kachestva elektricheskogo pitaniya;
     rezervnogo istochnika pitaniya.
     Bol'she  vsego  mifov  o  nailuchshih  principah  raboty  IBP
rasprostraneno  prodavcami   i   distrib'yuterami.   Normativnye
dokumenty,  v  chastnosti,  evropejskie  standarty  EN50091-1  i
EN50091-2 ne dayut opredelenij principov raboty IBP. Normiruyutsya
osnovnye  parametry,  pri  soblyudenii  kotoryh   pribor   budet
sootvetstvovat' vybrannomu standartu.
     Sledovatel'no,   opredelenie   i  klassifikaciya  principov
raboty IBP predlozhennaya firmoj-izgotovitelem ili distrib'yuterom
vryad  li  mozhet  sluzhit'  kriteriem  vybora  togo   ili   inogo
ustrojstva.
     Vse vypuskaemye v mire IBP po arhitekture postroeniya mozhno
razdelit' na dva klassa:
     Off-Line (Standby) -- rezervnye istochniki;
     On-Line   (Double   conversion)  --  istochniki  s  dvojnym
preobrazovaniem.



     Princip postroeniya rezervnyh Off-Line  sistem  osnovan  na
tom,  chto  nagruzka iznachal'no podklyuchena k seti (ris. p016). V
sluchae otklyucheniya ili otkloneniya parametrov setevogo napryazheniya
ot zadannyh, nagruzka pereklyuchaetsya i zapityvaetsya ot invertora
ispol'zuyushchego  energiyu  akkumulyatornyh  batarej.  Vremya  starta
invertora  i  pereklyucheniya  nagruzki  obychno  ne  prevyshaet 4-h
millisekund.
     Samyj   bol'shoj   nedostatok   Off-Line   istochnikov    --
neposredstvennoe  podklyuchenie  nagruzki k seti. Pri etom pomehi
besprepyatstvenno popadayut v nagruzku. Moshchnost' takih istochnikov
nahodit'sya v predelah ot 250 do 2000 BA.
     Rezervnye    istochniki    Off-Line    poluchili     shirokoe
rasprostranenie  na  nashem  rynke  blagodarya  nizkoj stoimosti,
prostote   ekspluatacii,   nalichiyu   udobnogo   i    neslozhnogo
programmnogo  interfejsa i marketingovoj politike izvestnoj APC
(American Power Conversion).
     Interaktivnye istochniki (Line-Interactive)
     Raznovidnost'yu  Off-Line  IBP  yavlyayutsya   tak   nazyvaemye
interaktivnye  istochniki  besperebojnogo  pitaniya. Oni poluchili
shirokoe rasprostranenie. Otlichitel'nymi priznakami etih modelej
(ris. p017) yavlyayutsya:
     fil'try;
     stabilizator napryazheniya;
     vhodnoj pereklyuchatel';
     avtotransformator.
     V nih usovershenstvovan invertor i bolee  razvit  processor
upravleniya.  Invertor  vmesto stupenchatogo formiruet napryazhenie
sinusoidal'noj formy.  Naibolee  sovershennye  modeli  pozvolyayut
korrektirovat' amplitudu i formu vyhodnogo napryazheniya.
     Dopolnitel'no    mozhet    ustanavlivat'sya   razdelitel'nyj
transformator, osushchestvlyayushchij gal'vanicheskuyu razvyazku  nagruzki
ot   seti.   Funkciya  pereklyucheniya  obmotok  avtotransformatora
pozvolila  rasshirit'  diapazon  vhodnogo  napryazheniya   IBP   do
165...275  V  (funkciya  pereklyucheniya  --  povyshenie ponizhennogo
napryazheniya (+40V) i ponizhenie povyshennogo (-40V)  pereklyucheniem
obmotok avtotransformatora).
     Interaktivnye   istochniki   mogut   imet'  dva  rezhima  --
standartnyj  (Off-Line)  i  rezhim  pereklyucheniya.  V  nih  mozhet
primenyat'sya  reversivnyj  invertor  (ris.  p018),  rabotayushchij v
"goryachem" rezerve, t.e. rabotayushchij v normal'nom rezhime na zaryad
batarej, a v avarijnom -- na razryad.
     Vse eti novovvedeniya uvelichivayut stoimost'  IBP,  no  sut'
ego  ostaetsya  ta  zhe  --  v  normal'nom  rezhime  vasha nagruzka
podklyuchena k seti.
     Obobshchennye  harakteristiki  Off-Line  i   Line-Interactive
istochnikov  predstavleny  v  tabl.  t004.  V zaklyuchenie otmetim
dostoinstva i nedostatki Off-Line istochnikov.
     Dostoinstva:
     prostota ispolneniya;
     malyj ves i gabarity;
     nizkaya stoimost';
     nizkie ekspluatacionnye rashody;
     vysokij KPD.
     Nedostatki:
     invertor ne rasschitan na dlitel'nuyu rabotu;
     psevdosinusoidal'nyj vyhod (krome Line-Interactive);
     fiksirovannoe, maloe "okno" po vhodnomu napryazheniyu;
     neustojchivaya rabota v nestabil'nyh setyah;
     kak pravilo, otsutstvie vozmozhnosti sushchestvenno  uvelichit'
vremya avtonomnoj raboty za schet dopolnitel'nyh batarej;
     otsutstvie   vozmozhnosti   uluchsheniya  parametrov  vhodnogo
napryazheniya (krome Line-Interactive);
     ne rabotayut v usloviyah uhoda chastoty setevogo napryazheniya i
ot dizel'-generatora;
     ne rasschitany na rabotu s bol'shimi moshchnostyami;
     otlichnoe ot nulya vremya pereklyucheniya na  batarei  v  sluchae
avarii seti;
     slabye vozmozhnosti po upravleniyu moshchnost'yu i nagruzkoj.
     Pri  vybore  IBP  otlichitel'nym  priznakom Off-Line rezhima
yavlyaetsya ravenstvo  dopuskov  na  vhodnuyu  i  vyhodnuyu  chastoty
pitayushchego napryazheniya. Esli dopusk po chastote na vhode IBP takoj
zhe,  kak  i  na vyhode -- nagruzka podklyuchena neposredstvenno k
seti.



     On-Line sistemy -- eto sistemy  generiruyushchie  sobstvennoe,
stabil'noe  po  amplitude i chastote, sinusoidal'noe napryazhenie.
Oni rabotayut po principu  dvojnogo  preobrazovaniya  napryazheniya:
peremennoe -- postoyannoe -- peremennoe (ris. p019).
     Vhodnoe  napryazhenie  ot  seti peremennogo toka podaetsya na
vypryamitel', gde ono  preobrazuetsya  v  napryazhenie  postoyannogo
toka.   |to   napryazhenie   pitaet  invertor,  a  chast'  energii
ispol'zuetsya dlya zaryada batarej. Postoyanno rabotayushchij  invertor
generiruet  stabil'noe  napryazhenie, parametry kotorogo nikak ne
svyazany s parametrami vhodnogo.
     IBP arhitektury On-Line pozvolyaet:
     isklyuchit' amplitudnye i chastotnye iskazheniya;
     rabotat' v slabyh i nestabil'nyh setyah;
     effektivno podavlyat' impul'snye pomehi.
     Pri propadanii vhodnogo napryazheniya proishodit  perehod  na
pitanie  invertora  ot  batarej s nulevym vremenem pereklyucheniya
bez  skachka  amplitudy  i  fazy  vyhodnogo  napryazheniya.   Takim
obrazom,  On-Line  IBP  predstavlyaet  soboj  stanciyu etalonnogo
sinusoidal'nogo napryazheniya.
     Vyhodnaya forma napryazheniya formiruetsya samim  istochnikom  i
nikoim  obrazom  ne  svyazana  s formoj napryazheniya v seti obshchego
naznacheniya.   Blagodarya   minimum    dvojnomu    preobrazovaniyu
obespechivaetsya vysokaya izolyaciya vyhodnogo napryazheniya ot vliyaniya
vneshnej  seti i naoborot, chto sushchestvenno dlya zashchity informacii
ot  nesankcionirovannogo  dostupa  so   storony   seti   obshchego
naznacheniya.
     Naibolee  sovershennye  On-Line  IBP  vypolnyayut  do chetyreh
preobrazovanij:
     peremennoe setevoe napryazhenie -- v postoyannoe;
     postoyannoe -- v postoyannoe napryazhenie promezhutochnoj shiny;
     napryazheniya batarej v napryazhenie promezhutochnoj shiny;
     napryazheniya promezhutochnoj shiny  --  v  vyhodnoe  peremennoe
napryazhenie.
     IBP  takogo  tipa snabzheny vhodnymi i vyhodnymi fil'trami,
razdelitel'nymi   transformatorami.   Oni   dopuskayut   shirokij
diapazon  izmeneniya  vhodnogo  napryazheniya  bez  otbora moshchnosti
batarej. Bolee togo, snizheniem moshchnosti nagruzki mozhno ponizit'
minimal'nyj uroven' napryazheniya perehoda na pitanie  ot  batarej
(do  120  V),  chto  sushchestvenno  dlya  uspeshnoj  raboty v seti s
hronicheski ponizhennym napryazheniem.
     Sovremennye On-Line sistemy sposobny rabotat'  v  kachestve
preobrazovatelej    chastoty   dlya   pitaniya   oborudovaniya   ne
sootvetstvuyushchego otechestvennym standartam, naprimer, 60 Gc.
     Dlya  normirovaniya  stepeni  zashchity  elektronnyh  ustrojstv
razrabotany   testy,  kotorye  modeliruyut  setevye  processy  i
pozvolyayut izmerit' stepen' zashchity nagruzki. Testirovanie  mozhet
osushchestvlyat'sya  po  specifikacii Instituta Inzhenerov-elektrikov
IEEE-587. Kazhdoj kategorii  zashchity  sootvetstvuyut  opredelennye
usloviya testa (sm. tabl. t003).



     Ni   odna   set'  ne  obladaet  immunitetom  k  problemam,
svyazannym  s  pitaniem.  Esli  set'  ne   zashchishchena   ot   takih
opasnostej, kak shum linii, otklyuchenie pitaniya, skachki i padeniya
napryazheniya  --  vy  riskuete stolknut'sya s poteryami informacii,
proizvoditel'nosti i oborudovaniya.
     |tot risk sam po sebe dostatochen dlya togo,  chtoby  ubedit'
lyubogo  rukovoditelya  v  neobhodimosti  zashchity  elektropitaniya.
Nikogda  ne  zabyvajte  staruyu  istinu:  "Preduprezhdenie  luchshe
lecheniya".  |to otnositsya ne tol'ko k zdorov'yu, no i k sostoyaniyu
seti.
     V  IBP  Chloride   Power   Electronics   dve   arhitektury
ob容dineny tak nazyvaemym intellektual'nym klyuchom. Vybor odnogo
iz   opisannyh  vyshe  rezhimov  raboty  IBP  oznachaet  otkaz  ot
preimushchestv  drugogo.  S  etim  svyazano   poyavlenie   gibridnyh
modelej,  sposobnyh  rabotat'  v  neskol'kih  rezhimah. Cifrovoj
rezhim  Line-Interactive  obespechivaet  vysokuyu  nadezhnost'  pri
maksimal'no  nizkih  ekspluatacionnyh  zatratah. Rezhim dvojnogo
preobrazovaniya  --  naivysshuyu  stepen'  zashchity   i   pokazateli
kachestva elektroenergii.
     IBP Chloride Power Electronics osushchestvlyayut:
     avtomaticheskij kontrol' za rabochimi harakteristikami;
     upravlenie invertorami na vysokoj chastote;
     programmnoe upravlenie nagruzkami;
     vydachu    soobshcheniya   o   korrektiruyushchih   dejstviyah   pri
vosstanovlenii optimal'nyh uslovij raboty.
     Obshchie  svedeniya  ob   IBP   Chloride   Power   Electronics
predstavleny v tabl. t005.
     Model' Synthesis
     IBP  Synthesis  (ris.  p021),  strukturnaya  shema kotorogo
predstavlena na ris. p046, vklyuchaet:
     vhodnoj preobrazovatel' 1;
     batareyu akkumulyatorov 2;
     invertor 3;
     preobrazovatel' 4;
     pereklyuchateli S1...S5;
     predohraniteli F1...F3.
     IBP  imeet  dva  vhoda.  Upravlenie  mozhet  osushchestvlyat'sya
programmno  i  v  ruchnom  rezhime. V avtomaticheskom rezhime shema
upravleniya izmenyaet strukturu v sootvetstvii s parami nagruzki.
Nagruzka mozhet pitat'sya cherez: osnovnoj vhod -- preobrazovateli
1, 3 ili batareya -- preobrazovatel' 3; dopolnitel'nyj  vhod  --
preobrazovatel' 4 (peremennogo toka v peremennyj).
     Ruchnoj servisnyj pereklyuchatel' S1 i sinhronnye tiristornye
S2...S5  pozvolyayut izmenyat' arhitekturu istochnika bez pereryvov
pitaniya. Vhodnoj preobrazovatel' vypolnyaet funkcii  vypryamitelya
i zaryadnogo ustrojstva.
     Pri otklyuchenii pitaniya po odnomu iz vhodov istochnik pitaet
nagruzku  ot  batarej.  Nalichie  dvuh  vhodnyh  linij pozvolyaet
ispol'zovat' IBP Synthesis sovmestno s avtonomnymi  istochnikami
bez dorabotok.
     Naprimer,  dizel'-generator s avtomaticheskim zapuskom (sm.
gl. 4.1) mozhet podklyuchat'sya k osnovnomu vhodu.  Pri  otklyuchenii
setevogo  napryazheniya  po  dopolnitel'nomu vhodu, istochnik budet
pitat' nagruzku na vremya zapuska i vyhoda na rezhim  generatora.
Posle   poyavleniya   ustojchivogo  napryazheniya  ot  generatora  na
osnovnom  vhode  istochnik  pereklyuchit  nagruzku  na  generator.
Sistema  dvojnogo  preobrazovaniya  nadezhno zashchishchaet nagruzku ot
deviacii chastoty --  osnovnogo  nedostatka  dizel'-generatornyh
ustanovok.
     Tehnicheskie  harakteristiki  IBP  Synthesis predstavleny v
tabl. t006. Zdes' predstavleny odnofaznye i trehfaznye IBP ot 6
do  20  kVA.  Otlichitel'noj  osobennost'yu   modelej   Synthesis
yavlyaetsya vysokij koefficient moshchnosti na vhode.
     Akkumulyatornaya   batareya,   kak   serdce  kazhdogo  IBP  --
otvetstvennyj  element.  Germetizirovannye  batarei,   kotorymi
oborudovan  Synthesis,  ne nuzhdayutsya v obsluzhivanii, no trebuyut
berezhnogo otnosheniya (sm. gl.2).  Ispol'zovanie  avtomaticheskogo
upravleniya  zaryadnymi  harakteristikami  pozvolyaet  maksimal'no
uvelichit'   srok   sluzhby   batarei   (do   30%).    Avtomatika
osushchestvlyaet:
     temperaturno-kompensirovannyj zaryad batarei;
     avtomaticheskoe testirovanie batarei;
     kontrol' ciklov zaryada-razryada;
     regulirovanie napryazheniya okonchaniya zaryada v zavisimosti ot
dlitel'nosti razryada;
     raschet vremeni avtonomnoj raboty v zavisimosti ot real'nyh
uslovij.
     Narashchivanie moshchnosti mozhet osushchestvlyat'sya dvumya putyami:
     parallel'nym podklyucheniem dopolnitel'nyh IBP;
     modernizaciej imeyushchegosya IBP (sm. str. 106).
     Model' EDP-90
     Otlichitel'noj   osobennost'yu  IBP  serii  EDP-90  yavlyaetsya
shirokij diapazon moshchnostej i vozmozhnost' podklyucheniya nelinejnoj
nagruzki. |to vozmozhno blagodarya  ispol'zovaniyu  dopolnitel'nyh
fil'trov.    Tshchatel'naya    fil'traciya    napryazheniya   pozvolyaet
normirovat'  harakteristiki  napryazheniya  do  19  garmoniki.   V
rezul'tate garantiruetsya koefficient moshchnosti do 0,9 pri rabote
s nelinejnoj nagruzkoj.
     IBP serii EDP-90 ustojchivo rabotayut s dizel'-generatorami.
|tomu   sposobstvuet   kak   effektivnaya   fil'traciya,   tak  i
strukturnye osobennosti istochnikov.
     Strukturnaya shema IBP EDP-90 predstavlena  na  ris.  p044.
Ona vklyuchaet:
     vhodnoj preobrazovatel' 1;
     batareyu akkumulyatorov 2;
     invertor 3;
     sinhronnyj pereklyuchatel' 4;
     pereklyuchateli S1...S4;
     predohraniteli F1...F3.
     V  otlichie  ot  struktury  Synthesis  (ris.  p046)  EDP-90
soderzhit staticheskij trehvhodovoj klyuch. On pozvolyaet  sinhronno
pereklyuchat'  strukturu  IBP  pri  podklyuchennoj nagruzke bol'shoj
moshchnosti bez  fazovyh  skachkov.  Pri  bol'shih  moshchnostyah  takie
skachki naibolee opasny.
     Stepen' zashchity nagruzki
     Esli  usloviya podachi elektroenergii nestabil'ny, naprimer,
esli oborudovanie podvergaetsya postoyannym otklyucheniyam  (desyatki
raz  v  god)  ili  set' vypolnena bolee 10 let nazad -- v takoj
situacii sleduet produmat' povyshenie stepeni zashchity (kolichestvo
i tip  zashchishchaemyh  komponentov  seti),  a  takzhe  vybor  modeli
razvertyvaemyh  IBP.  Vysokij  uroven' zashchity takzhe neobhodim v
sluchae, kogda povsednevnaya  zhizn'  organizacii  v  znachitel'noj
stepeni zavisit ot raboty seti.
     Kazhdyj  IBP dolzhen obespechivat' neobhodimyj uroven' zashchity
pitaniya. Uroven' zashchity  konkretnogo  oborudovaniya  zavisit  ot
kachestva  energosnabzheniya  i vozmozhnyh zatrat, kotorye kompaniya
poneset v sluchae  snizheniya  proizvoditel'nosti  ili  vyhoda  iz
stroya  dorogostoyashchego oborudovaniya. Povyshenie nadezhnosti sistem
besperebojnogo pitaniya obespechivayut:
     parallel'noe rezervirovanie ustrojstv;
     dispetcherskaya    sistema    tehnicheskogo    kontrolya     i
obsluzhivaniya.
     Vazhnym   aspektom,   kotoryj   neobhodimo   uchityvat'  pri
ustanovke IBP, yavlyaetsya vybor  proizvoditelya,  predostavlyayushchego
tehnicheskuyu podderzhku otvechayushchuyu vashim potrebnostyam.
     Neobhodimo  iznachal'no  poluchit'  otvet  na  vopros  kakie
zatraty povlechet modernizaciya programmnogo obespecheniya i  kakie
tipy podderzhki dostupny?
     Intellektual'nye IBP
     IBP  --  ves'ma  vazhnye  komponenty  lyuboj  seti;  no malo
ustanovit' IBP, neobhodim eshche i kontrol' nad  pravil'nost'yu  ih
raboty.  Esli  IBP  bol'she  desyatka,  to  neobhodim effektivnyj
sposob ih kontrolya i upravleniya.  Administratory  setej  dolzhny
postoyanno  proveryat'  zaryad  batarej,  a  takzhe  kontrolirovat'
temperaturu i kachestvo provodki.
     Upravlenie  elektropitaniem  yavlyaetsya   sostavnoj   chast'yu
sistemy    zashchity    pitaniya.    Chloride   Power   Electronics
predostavlyaet   vmeste   so   svoimi   sistemami    upravlyayushchee
programmnoe   obespechenie.   Programmno  upravlyaemye  istochniki
besperebojnogo pitaniya nazyvayutsya  intellektual'nymi.  Podobnye
ustrojstva    mogut    registrirovat'    sobytiya,    nepreryvno
kontrolirovat' kachestvo energosnabzheniya, soobshchat'  o  sostoyanii
batarej i vypolnyat' druguyu diagnostiku.
     Programmnoe  obespechenie  IBP  sposobno  stroit'  poleznye
diagrammy harakteristik opisyvayushchih kachestvo elektropitaniya,  v
chastnosti,  chastoty  i  urovnya  napryazheniya. Ispol'zuya programmy
upravleniya IBP, neobhodimye harakteristiki mozhno otobrazhat' ili
sohranyat' v  baze  dannyh  dlya  analiza.  Vozmozhnost'  kontrolya
napryazheniya udobna dlya predotvrashcheniya i diagnostirovaniya sboev v
seti.    Naprimer,   povyshennoe   napryazhenie   raspoznaetsya   i
korrektiruetsya do togo, kak ono "sozhzhet" oborudovanie.
     Povyshenie nadezhnosti IPB
     Povyshenie  nadezhnosti  sistem  elektropitaniya  dostigaetsya
parallel'nym vklyucheniem istochnikov (ris. p045). Dlya obespecheniya
povyshennoj  nadezhnosti  sistema stroitsya po sheme N+1. V sluchae
vyhoda iz stroya odnogo iz istochnikov on blokiruetsya, a  sistema
prodolzhaet  rabotat'. Chloride Power Electronics predlagaet dve
konfiguracii parallel'nyh sistem:
     centralizovannye (s vyhodnym  ustrojstvom  SOS  --  Common
Output Cubicle);
     raspredelennye.
     Dostoinstvo pervoj konfiguracii -- prostota obsluzhivaniya i
upravleniya. Nedostatok -- uvelichenie stoimosti za schet SOS.
     Dostoinstva  vtoroj konfiguracii -- prostota installyacii i
cena. Nedostatok -- slozhnost' obsluzhivaniya i remonta.
     Udalennyj kontrol' i upravlenie
     IBP  Chloride   Power   Electronics   krome   tradicionnyh
atributov  vklyuchaet  sovremennuyu  sistemu telediagnostiki LIFE.
Ona  pozvolyaet   obsluzhivat'   IBP   iz   centra   tehnicheskogo
obsluzhivaniya  ezhednevno  v  avtomaticheskom rezhime. Takoj servis
pozvolyaet ne tratit' vremya na  obsluzhivanie.  IBP  peredaet  po
modemu  vsyu  informaciyu  o  svoem  rabochem  sostoyanii  v  centr
tehnicheskogo obsluzhivaniya v ustanovlennoe vremya i, konechno  zhe,
v  lyuboj  moment, esli proizoshlo otklonenie zadannyh parametrov
ot normy.
     Takaya  svyaz'   pozvolyaet   personalu   centra   nepreryvno
nablyudat'  za  rabotoj  istochnikov. Analiziruya funkcionirovanie
IBP i parametry seti specialisty centra v sluchae  neispravnosti
srazu  pribudut  dlya  ustraneniya  nepoladok bez dopolnitel'nogo
priglasheniya.
     Ukrainskaya  firma   "Selkom"   predlagaet   individual'noe
proektirovanie,  postavku,  ustanovku,  montazh  i  obsluzhivanie
sistem besperebojnogo elektropitaniya (sm. str. 106).



     Po dannym  zhurnala  "Line  Magazine"  okolo  50%  mirovogo
ob容ma prodazh IBP maloj i srednej moshchnosti prinadlezhit American
Power Conversion (APC).
     Po  mneniyu  avtorizovannyh  distrib'yuterov  APC  v Ukraine
naibol'shee rasprostranenie, k nastoyashchemu vremeni, poluchili  IBP
Back-UPS.
     Pribory  etoj  serii perekryvayut diapazon moshchnostej ot 250
do 1250 VA, chto sootvetstvuet poleznoj moshchnosti ot 170  do  900
Vt.  Osnovnoe  otlichie  ot  drugih  serij  --  forma  vyhodnogo
napryazheniya (ris. p030 a).
     Na ris. p031 pokazana strukturnaya shema  IBP  etoj  serii.
Istochnik  rabotaet  v  dvuh rezhimah. Vybor rezhima "Standby" ili
"Batareya" reglamentiruet prioritet odnoj iz dvuh cepej pitaniya.
V  rezhime  "Standby"  nagruzka  podklyuchena  cherez  ogranichitel'
napryazheniya i fil'tr neposredstvenno k seti.
     Samoj   rasprostranennoj   problemoj   setej  pitaniya  dlya
komp'yuterov   yavlyaetsya   ponizhennoe   napryazhenie.   Bezuslovnym
dostoinstvom  blokov  modelej  Back-UPS  yavlyaetsya  maloe  vremya
pereklyucheniya -- 2...4 ms vklyuchaya vremya raspoznavaniya.
     Vo vseh modelyah serii Back-UPS  pereklyuchenie  nagruzki  na
rabotu  ot  batarej proishodit pri snizhenii setevogo napryazheniya
nizhe 196 B  5%,  a  u  modelej  Back-UPS  900  i  1250  i  pri
prevyshenii 264 B 5% [11].
     Sleduet  otmetit'  druguyu  problemu zachastuyu prevoshodyashchuyu
predydushchuyu -- broski napryazheniya v seti. Istochniki predotvrashchayut
povrezhdenie   i   uvelichivayut    srok    sluzhby    komp'yuterov.
Spravedlivosti  radi,  otmetim,  chto  tem samym oni ukorachivayut
svoj srok sluzhby. Zaregistrirovany sluchai  prevysheniya  setevogo
napryazheniya  vyshe  300 V. V takih sluchayah IBP, ne imeyushchij zashchity
ot perenapryazheniya po vhodu, zashchishchaya komp'yuter vyhodit iz stroya.



     Predstaviteli vtorogo  pokoleniya  IBP  APC  --  Smart-UPS.
Malomoshchnye  modeli  etoj  serii  vypolneny v vide podstavki pod
monitor (AP 250i i AP 400i sm. tabl. t014).
     V  otlichie  ot  Back-UPS  modeli  Smart-UPS   vyrabatyvayut
trapeceidal'noe,  stupenchatoe  ili  sinusoidal'noe napryazhenie i
imeyut promezhutochnye  rezhimy  raboty.  Naprimer,  pribory  serii
Smart-UPS XL rabotayut sleduyushchim obrazom:
     pri   napryazhenii  seti  v  intervale  253...282  V  pribor
perehodit v rezhim ogranicheniya napryazheniya (Trim);
     pri  napryazhenii  seti  v  intervale  176...196  V   pribor
perehodit v rezhim povysheniya napryazheniya (Boost);
     pri  napryazhenii nizhe 173 V ili vyshe 282 V pereklyuchaetsya na
batareyu akkumulyatorov (sm. tabl. t014).
     Smart-UPS 2000 sostoit iz dvuh blokov. V  odnom  nahodyatsya
batarei, a v drugom -- elektronika. On dopuskaet podklyuchenie do
10 dopolnitel'nyh batarej.
     IBP serij Back-UPS Pro i Matrix-UPS
     Malomoshchnye  modeli  BP280I,  BP420I i BP650I pri rabote ot
batarej na  vyhode  generiruyut  signal  trapeceidal'noj  formy.
Modeli BP1000I i BP1400I -- signal stupenchatoj formy (ris. p030
b).
     IBP  Back  i  Smart  vtorogo pokoleniya ne imeyut otklyucheniya
nejtrali. Modeli tret'ego pokoleniya (ris. p036)  razryvayut  oba
setevyh  provoda.  |to  povyshaet elektrobezopasnost' istochnikov
tret'ego pokoleniya.
     Matrix-UPS sostoit iz treh blokov:
     upravleniya;
     transformatorov;
     akkumulyatorov.
     Blochnoe   ispolnenie   pozvolyaet   operativno   narashchivat'
kolichestvo   batarej   i,   takim  obrazom,  uvelichivat'  vremya
avtonomnoj raboty do 3-h chasov.
     Strukturnaya shema Matrix-UPS predstavlena  na  ris.  p035.
Korrekciya  napryazheniya  bez  perehoda  na batarei osushchestvlyaetsya
pereklyucheniem obmotok transformatora.
     Matrix-UPS postroen po gibridnoj  sheme  Line-Interactive.
Vhodnaya  obmotka  transformatora W1 osushchestvlyaet gal'vanicheskuyu
razvyazku   nagruzki   s   set'yu.   Vyhodnoe   napryazhenie    IBP
korrektiruetsya  pereklyucheniem  vtorichnyh obmotok transformatora
T1. Pereklyuchatel' S2 obespechivaet koefficient transformacii  T1
ravnym 1 (bypass).
     Letom etogo goda APC ob座avila o vypuske novyh IBP Symmetra
Power  Array  moshchnost'yu  6...20 kVA. Oni razrabotany dlya zashchity
neskol'kih serverov i vazhnyh delovyh prilozhenij.



     Vse  elektricheskie  ustrojstva   potreblyayut   energiyu.   V
dokumentacii   izgotoviteli   privodyat   polnuyu   ili  aktivnuyu
potreblyaemuyu ustrojstvom moshchnost'.
     Polnaya moshchnost' predstavlyaet  soboj  geometricheskuyu  summu
aktivnoj  i  reaktivnoj  moshchnosti.  Ona opredelyaet maksimal'nuyu
elektricheskuyu nagruzku oborudovaniya. Znachenie polnoj moshchnosti v
cepi peremennogo toka  opredelyaetsya  proizvedeniem  effektivnyh
znachenij  toka i napryazheniya. Ona izmeryaetsya v vol'tamperah (sm.
tabl. t013) [12].
     Aktivnaya  moshchnost'  harakterizuet  poleznuyu  elektricheskuyu
moshchnost'.  Pri  kompleksnoj  nagruzke  v  cepi peremennogo toka
tol'ko aktivnaya  sostavlyayushchaya  yavlyaetsya  polezno  ispol'zuemoj.
Aktivnaya moshchnost' izmeryaetsya v vattah (sm. tabl. t013).
     Reaktivnaya   moshchnost'   ne   okazyvaet   neposredstvennogo
vozdejstviya na nagruzku. Ona  obuslovlena  vozniknoveniem  polya
pri  nalichii  v  cepi  induktivnosti ili emkosti. Otlichie formy
toka ili napryazheniya ot  sinusoidal'noj  vyzyvaet  vozniknovenie
moshchnosti  iskazhenij kak sostavlyayushchej reaktivnoj moshchnosti. Takie
iskazheniya   prisutstvuyut   i   pri    ispol'zovanii    IBP    s
nesinusoidal'noj formoj vyhodnogo napryazheniya.
     Koefficient   moshchnosti   harakterizuet   tu  chast'  polnoj
moshchnosti, kotoraya obuslovlena aktivnoj sostavlyayushchej i  yavlyaetsya
poleznoj.    Koefficient   moshchnosti   --   otnoshenie   aktivnoj
sostavlyayushchej moshchnosti ustrojstva k polnoj moshchnosti.
     Pri sinusoidal'noj forme napryazheniya i toka za  koefficient
moshchnosti  prinimayut  znachenie  kosinusa  ugla  sdviga faz mezhdu
faznym tokom i napryazheniem.
     S  ekonomicheskoj  tochki  zreniya  potrebitelem  energii   s
pomoshch'yu  kompensiruyushchih  shem  dolzhny  prinimat'sya mery k tomu,
chtoby v elektricheskih setyah mezhdu generatorom i nagruzkoj imelo
mesto kak mozhno men'shee  kolebanie  reaktivnoj  moshchnosti,  t.e.
koefficient  moshchnosti  dolzhen imet' kak mozhno bolee blizkoe k 1
znachenie   (ne   sleduet   putat'   koefficient   moshchnosti    s
koefficientom  poleznogo  dejstviya,  kotoryj  opredelyaetsya  kak
otnoshenie vhodnoj moshchnosti k vyhodnoj).
     Preimushchestvenno  vse  ustrojstva  obladayut  reaktivnost'yu.
Bol'shinstvo  nagruzok  imeet  induktivnyj  harakter  (sm. tabl.
t023). Koefficient  moshchnosti  uzlov  komp'yuterov,  nahoditsya  v
predelah  0,6...0,8. Povyshenie koefficienta moshchnosti privodit k
ekonomii elektroenergii. |togo mozhno dostich' ispol'zuya IBP.  Vo
mnogih  sluchayah uvelichenie koefficienta vhodnoj moshchnosti, krome
snizheniya  potrebleniya   elektroenergii,   predotvrashchaet   takzhe
povyshenie  tarifov  na  elektroenergiyu,  kotorye  vzimayutsya  za
koefficient moshchnosti nizhe 0,9.
     Sootnoshenie mezhdu aktivnoj  moshchnost'yu  nagruzki  i  polnoj
moshchnost'yu IBP dolzhen sostavlyat' priblizitel'no 0,7.
     Naprimer,  dlya  komp'yutera  moshchnost'yu  170 Vt vybirayut IBP
moshchnost'yu 170 Vt/0,7 = 250 VA.
     Vybiraya IBP ili  stabilizator  neobhodimo  ispol'zovat'  v
raschetah  maksimal'noe znachenie moshchnosti nagruzki. Dlya nadezhnoj
prodolzhitel'noj raboty IBP znachenie moshchnosti dolzhno  byt'  vyshe
raschetnogo znacheniya na 20...50%.
     Vremya  raboty  ot  batarei  opredelyaet  period,  v techenie
kotorogo  IBP  obespechivaet  elektropitanie  (pri  opredelennoj
velichine nagruzki) zashchishchaemogo ustrojstva. V obshchem sluchae vremya
raboty   batarei  sleduet  prinyat'  ravnym,  po  krajnej  mere,
pyatnadcati minutam. Inache garantirovat' rabotu komponentov seti
v    techenie    perioda    vremeni     prevyshayushchego     obychnuyu
prodolzhitel'nost' otklyucheniya pitaniya ves'ma problematichno. Esli
etogo  nedostatochno,  vyberite  IBP  s vozmozhnost'yu narashchivaniya
emkosti  batarej   i   rassmotrite   vozmozhnost'   priobreteniya
rezervnogo generatora (sm. gl. 4.1).
     Vse  IBP  osnashcheny  germetizirovannymi  (sm.  gl.  2),  ne
trebuyushchimi  uhoda,  kislotnymi   akkumulyatorami.   Izgotoviteli
ukazyvayut sok sluzhby akkumulyatora 3...6 let v sostave IBP.
     Kak   pokazyvaet   praktika,  srok  sluzhby  batarej  redko
dostigaet  nizhnej  granicy,  chto  obuslovleno   nestabil'nost'yu
setevogo  napryazheniya v setyah. Poetomu celesoobrazno priobretat'
IBP v avtorizovannyh centrah APC, kotorye vypolnyaya  garantijnye
obyazatel'stva   firmy-izgotovitelya   proizvodyat   bezvozmezdnuyu
zamenu  akkumulyatornyh  batarej  vyshedshih  iz  stroya  vo  vremya
garantijnogo   sroka   ekspluatacii.   Odin  iz  avtorizovannyh
predstavitelej APC -- firma "Epos" (sm. str. 106).



     Pravil'nost'  podklyucheniya  priborov  opredelyaetsya   shemoj
ispol'zuemoj   seti  i  pravil'no  vypolnennymi  zazemleniem  i
zanuleniem. Podavlyayushchee bol'shinstvo setej -- seti s zazemlennoj
nejtral'yu.
     Razlichayut  zazemlenie   zashchitnoe   i   rabochee.   Zashchitnym
zazemleniem  nazyvaetsya zazemlenie chasti elektropribora s cel'yu
obespecheniya elektrobezopasnosti. Rabochim zazemleniem nazyvaetsya
zazemlenie kakoj-libo tochki tokovedushchih  chastej  elektropribora
neobhodimoe dlya obespecheniya ego raboty.
     Edinstvennym  naznacheniem  zashchitnogo  zazemleniya  yavlyaetsya
zashchita cheloveka ot porazheniya elektricheskim tokom. Poetomu ni  v
koem  sluchae  nel'zya  zazemlyat' pribory na truby vodosnabzheniya,
otopleniya i drugie, ne  prednaznachennye  dlya  etogo,  predmety.
|tim  Vy  podvergaete  opasnosti sebya i drugih lyudej, naprimer,
obsluzhivayushchih  sistemy  vodosnabzheniya.   V   dopolnenie   mozhno
dobavit',   chto   nichego  krome  vreda  takoe  "zazemlenie"  ne
prineset.
     Zanuleniem  nazyvaetsya  prednamerennoe  soedinenie  chastej
elektropribora,  normal'no  ne  nahodyashchihsya  pod napryazheniem, s
gluhozazemlennoj  nejtral'yu  generatora  ili  transformatora  v
setyah trehfaznogo toka ili s gluhozazemlennym vyvodom istochnika
odnofaznogo   toka   ili   s  gluhozazemlennoj  srednej  tochkoj
istochnika v setyah postoyannogo  toka.  Naznachenie  zanuleniya  --
vyzvat'  srabatyvanie  zashchity  s  cel'yu  predotvrashcheniya  vyhoda
pribora iz stroya.
     Bol'shaya  chast'  priborov,  kotorye  pitayutsya  cherez   IBP,
naprimer,   komp'yutery,   orgtehnika   i  pr.  podklyuchayutsya  po
trehprovodnoj sheme. Pri etom ispol'zuyutsya shtatnye soediniteli,
predstavlennye v tabl. t022. Vybor  soedinitelya  osushchestvlyaetsya
ishodya   iz   maksimal'no   dopustimoj   moshchnosti  podklyuchaemyh
priborov.
     Ispol'zovanie special'nyh soedinitelej pozvolyaet isklyuchit'
neprednamerennoe  podklyuchenie   bytovyh   priborov,   naprimer,
pylesosa  ili  kipyatil'nika  v  set'  istochnika  besperebojnogo
pitaniya. Takoe vklyuchenie mozhet vyvesti IBP iz stroya.
     Krome togo, nepravil'noe podklyuchenie  priborov,  svyazannyh
mezhdu  soboj  cherez  interfejs,  pri podklyuchenii k raznym fazam
elektroseti ili nepravil'no vypolnennom zazemlenii  privedet  k
povrezhdeniyu oboih priborov. Primenenie special'nyh soedinitelej
takzhe    isklyuchaet   neprednamerennoe   oshibochnoe   podklyuchenie
priborov.
     Esli neskol'ko ustrojstv svyazany mezhdu soboj liniej dannyh
(sm. ris. p047),  to  ustojchivost'  obmena  v  bol'shoj  stepeni
opredelyaetsya pravil'no vypolnennymi soedineniyami.
     Osnovnym  usloviem  yavlyaetsya  sleduyushchee:  vse  zazemlyayushchie
provodniki, idushchie ot ustrojstv,  dolzhny  soedinyat'sya  v  odnoj
tochke. Esli eto uslovie ne vypolnyaetsya v seti voznikaet shum.
     Razlichayut  shumy  obshchego  vida  i  mezhsistemnye  shumy. SHumy
obshchego  vida  voznikayut  vo  vseh  aktivnyh  ustrojstvah  i,  v
osnovnom, horosho podavlyayutsya istochnikami pitaniya.
     Odna   iz   prichin  vozniknoveniya  mezhsistemnyh  shumov  --
protekanie  uravnivayushchih  tokov.   Oni   vyzvany   neravenstvom
potencialov  soedinyaemyh  tochek. Uravnivayushchie toki protekayut po
obshchemu provodu linii dannyh, naprimer, interfejsov  soedinennyh
mezhdu  soboj  ustrojstv  zazemlennyh  na razlichnye kontury, pri
neravnyh  potencialah   tochek   zazemleniya   ili   nepravil'nom
podklyuchenii zazemlyayushchego provoda.



     Pri  nestabil'nosti  v  setyah  iz-za  blizko raspolozhennyh
stroek, tramvajnyh linij, IBP postoyanno perehodit na rabotu  ot
batarej  ne  uspevaya  zaryazhat' akkumulyatory. V takih sluchayah ne
tol'ko umen'shaetsya srok sluzhby akkumulyatorov, no i  vyhodyat  iz
stroya kommutiruyushchie elementy.
     Vyshedshij    iz    stroya   IBP   necelesoobrazno   pytat'sya
otremontirovat'    samostoyatel'no.    Otsutstvie    tehnicheskoj
dokumentacii,  komplektuyushchih  i stenda dlya kontrolya svedut vashi
usiliya na net.
     Posle   remonta   na   stende   kontrolya    osushchestvlyaetsya
regulirovka  formy,  chastoty  i  amplitudy  vyhodnogo  signala;
urovni  zaryada  batarej  i   pereklyucheniya   nagruzki.   Pribory
proveryayutsya  testami  nagruzki  i korotkogo zamykaniya, na vremya
uderzhaniya i t.d.
     Tak proveryayut IBP v avtorizovannyh centrah APC  (sm.  str.
106).
     Esli  Vam  neobhodima  konsul'taciya  ili  Vashi  ustrojstva
nuzhdayutsya   v    kvalificirovannoj    tehnicheskoj    podderzhke,
rekomenduem  obratit'sya  v  servisnyj  centr firmy "Epos" (epos
[grech. epos  --  slovo,  povestvovanie],  odin  iz  treh  rodov
hudozhestvennoj  literatury,  osobennostyami  kotorogo  yavlyayutsya:
razvernutoe  povestvovanie,  zavershennost'  sobytij,   razvitie
harakterov).
     Firma  "Epos" byla sozdana bolee chetyreh let nazad s cel'yu
vypolneniya rabot i okazaniya uslug v oblasti slozhnoj elektronnoj
tehniki. Ishodya iz etogo  i  bylo  vybrano  nazvanie  firmy  --
Elektronika POSlugi.
     Nailuchshim testom dlya lyubogo apparatnogo kompleksa yavlyaetsya
rezul'tat  vypolnennoj na nem raboty. Takoj rezul'tat -- kniga,
kotoruyu Vy  derzhite  v  rukah.  Kniga  sdelana  na  tehnike  ot
"Eposa".



     Best  Power  --  amerikanskaya  proizvodstvennaya  kompaniya,
vhodyashchaya  v  industrial'nuyu  gruppu  General  Signal,  yavlyaetsya
izvestnym  proizvoditelem  istochnikov besperebojnogo pitaniya. V
iyune 1995 goda Best Power ob容dinilas' s ryadom  otdelenij  Sola
Electric.  V  Ukraine  Best Power predstavlyaet firma Best Pauer
Ukraina (sm. str. 106).
     Prezhde chem kupit' IBP sleduet  sostavit'  plan  adekvatnoj
zashchity  seti na sluchaj pereboev s energosnabzheniem. Esli takogo
plana net, to tyanut' s etim  voprosom  ne  stoit.  Plan  dolzhen
opredelyat' trebovaniya po zashchite komponentov seti.
     Sostaviv  podobnyj  plan  ocenite  sostoyanie elektricheskoj
seti. Uchityvaya vliyanie pereboev v seti na oborudovanie,  reshite
kakie  komponenty  bol'she  vsego  nuzhdayutsya v zashchite. Lish' imeya
osnovatel'noe  predstavlenie  o   seti   vy   smozhete   vybrat'
ustrojstvo otvechayushchee vashim potrebnostyam.
     Ispol'zujte  obshchie  harakteristiki IBP Best Power, kotorye
privedeny v tabl. t015. Dalee, naryadu s opisaniem  osobennostej
modelej,    budut    privedeny   konkretnye   rekomendacii   po
ispol'zovaniyu IBP dlya chasto ispol'zuemyh prilozhenij.
     Best  Power  predlagaet  dlya   energozashchity   oborudovaniya
odnofaznye   i   trehfaznye   sistemy   besperebojnogo  pitaniya
sposobnye rabotat' prakticheski s lyuboj nagruzkoj  (kress-faktor
(kress-faktor -- koefficient formy) ot 2,7 do 3,5).
     Uchityvaya  spros i tradicionnye simpatii potrebitelej, Best
Power   vypuskaet   istochniki   vseh   izvestnyh    arhitektur.
Patentnochistye  tehnicheskie  resheniya pozvolili kompanii sozdat'
IBP   s    tehnicheskimi    harakteristikami    udovletvoryayushchimi
trebovaniyam  pitaniya  telekommunikacionnyh sistem, medicinskogo
oborudovaniya, komp'yuterov i drugoj elektronnoj tehniki.
     Naibolee   obshchej   harakteristikoj    nagruzki    yavlyaetsya
potreblyaemaya moshchnost' (sm. gl. 3.3.2). Sleduet ocenit' diapazon
izmeneniya  napryazheniya  seti, pri kotorom istochnik pereklyuchaetsya
na batarei (stroki "Uroven'" i "Rezhim" v tabl. t015).
     V sluchae otklyucheniya energosnabzheniya vse  IBP  obespechivayut
pitanie  ot  batarej  v techenie ukazannogo v tabl. t015 perioda
vremeni.  Ubedites'  v  tom,   chto   IBP   nadlezhashchim   obrazom
korrektiruyut   harakteristiki  napryazheniya  peremennogo  toka  v
sluchae pitaniya ot elektroseti.
     Esli  imeet  mesto  shum  linij  --  vybrannyj  IBP  dolzhen
soderzhat'  fil'tr,  esli  napryazhenie  podverzheno  spadam -- IBP
dolzhen obespechivat' regulirovku napryazheniya. Dlya vseh modelej  v
tabl. t015 ukazany dopuski vyhodnogo napryazheniya.
     V  lyubom  sluchae obyazatel'na vstroennaya zashchita ot vybrosov
napryazheniya.   Dazhe   esli   vybrosy,   proishodyashchie   po   vine
kommunal'noj  sluzhby, v vashej praktike redkost', pozabotit'sya o
zashchite ot nih stoit, poskol'ku dlya vyhoda iz stroya oborudovaniya
mozhet byt' dostatochno odnogo (pust' dazhe sluchajnogo) vybrosa.
     Obobshchenie  opyta  firmy  Best  Pauer   Ukraina   pozvolyaet
rekomendovat'    konkretnye   modeli   istochnikov   dlya   chasto
ispol'zuemyh prilozhenij.



     IBP  serii  Patriot  primenyayutsya  v  kachestve   avtonomnyh
istochnikov setevogo napryazheniya v teh sluchayah, kogda nagruzka ne
kritichna   k  forme  pitayushchego  napryazheniya.  Blagodarya  horoshim
udel'nym  pokazatelyam  i  "holodnomu  startu"  modeli   Patriot
ispol'zuyutsya  dlya  nastrojki  tyunerov sputnikovogo televideniya,
sputnikovyh antenn i pr.
     Modeli Best 510 horosho zarekomendovali  sebya  v  rabote  s
mini-ATS   i   ohrannymi  sistemami.  Oni  nadezhno  rabotayut  s
oborudovaniem  kritichnym  k  forme  pitayushchego  napryazheniya,   no
dopuskayushchim nebol'shoe vremya pereklyucheniya (2ms).
     Istochniki  Fortress i Best 610 primenyayutsya dlya obespecheniya
pitaniya    radiostancij,    televizionnogo    i    medicinskogo
oborudovaniya i potrebitelej, dlya kotoryh nedopustimy pereryvy v
elektropitanii pri perehode na batarei.
     Pri   bol'shih   moshchnostyah   i   prodolzhitel'nyh  pereryvah
centralizovannoj     podachi     elektroenergii     ekonomicheski
celesoobrazno ispol'zovanie IBP sovmestno s dizel'-generatorami
(sm. gl. 4).
     Na  vse  izdeliya  firma  Best Pauer Ukraina (sm. str. 106)
predostavlyaet  garantiyu  dva   goda   i   obespechivaet   zamenu
neispravnogo  garantijnogo oborudovaniya v techenie chetyreh chasov
so sklada. Vse modeli IBP Best Power  imeyut  interfejsnyj  port
dlya   svyazi   s  komp'yuterom.  V  postavku  vhodit  programmnoe
obespechenie dlya kontrolya i  upravleniya  v  srede  DOS,  Windows
3.xx, Windows95, NT, OS/2, UNIX, Novell NetWare.



     Pribory   chuvstvitel'nye  k  elektronnym  pomeham,  no  ne
trebuyushchie  besperebojnogo  pitaniya,  mogut  zapityvat'sya  cherez
stabilizatory  napryazheniya  Citadel.  V  kachestve  reguliruyushchego
elementa  v  nih   primenen   ferrorezonansnyj   transformator.
Analogichnyj   transformator  primenen  v  IBP  Ferrups.  Fil'tr
stabilizatora obespechivaet oslablenie impul'snyh  pomeh  v  250
raz.    Tehnicheskie   harakteristiki   stabilizatorov   Citadel
privedeny v tabl. t028, t029.
     V stabilizatorah Citadel vozmozhna  korrektirovka  vhodnogo
koefficienta  moshchnosti.  Oni otvechayut evropejskim standartam po
elektrobezopasnosti. Nagruzka, podklyuchennaya cherez stabilizator,
gal'vanicheski razvyazana ot seti.
     IBP Patriot  rekomendovany  k  ispol'zovaniyu  dlya  ofisnyh
prilozhenij.
     Seriya   Patriot   --  Off  Line  istochniki  imeyushchie  vremya
pereklyucheniya 2...4  ms.  Oni  obespechivayut  zashchitu  ot  broskov
napryazheniya  i  pomeh  v  seti.  Na  indikatore  perednej paneli
otobrazhayutsya parametry sostoyaniya seti i  batarei.  Krome  togo,
IBP   preduprezhdaet   zvukovymi   signalami  o  predusmotrennyh
avarijnyh   rezhimah.   Oni   sovmestimy   s   komp'yuterami    s
korrektirovkoj koefficienta moshchnosti. Modeli moshchnost'yu 420 VA i
bolee imeyut kommunikacionnyj port, chto pozvolyaet kontrolirovat'
rabotu istochnika ispol'zuya programmnoe obespechenie.
     IBP  Best-510  rekomendovany  k  ispol'zovaniyu  dlya gruppy
pol'zovatelej 5...8 komp'yuterov.
     Model'  Best-510  --  Line-Interactive  so   stabilizaciej
vyhodnogo napryazheniya. Dlya raboty pri ponizhennom napryazhenii seti
ispol'zuetsya  rezhim  povysheniya  napryazheniya (boost). Rasshirennoe
programmnoe obespechenie daet  polnuyu  informaciyu  o  parametrah
napryazheniya seti i IBP.
     IBP  Fortress rekomendovany k ispol'zovaniyu dlya serverov i
grupp pol'zovatelej.
     V modelyah Fortress mikroprocessor  nepreryvno  analiziruet
formu   sinusoidy,  i  pri  ee  otklonenii  bolee  chem  na  10%
vyrabatyvaet korrektiruyushchie signaly.  Diskretnoe  regulirovanie
vyhodnogo  napryazheniya  obespechivaet  shirokij  diapazon vhodnogo
napryazheniya,  pri  kotorom  ne   rashoduetsya   energiya   batarei
akkumulyatorov. Napryazhenie stabiliziruetsya v predelah zadavaemyh
pol'zovatelem  vruchnuyu  ili  cherez interfejs. V modeli Fortress
programmiruetsya 15 parametrov vhodnogo i  vyhodnogo  napryazheniya
istochnika.
     IBP  Best-610  rekomendovany  k ispol'zovaniyu dlya nagruzok
kritichnyh k parametram setevogo napryazheniya.
     IBP  Best-610  --  otnosyatsya  k  klassicheskim   istochnikam
struktury  On-Line s dvojnym preobrazovaniem. V nih otsutstvuet
pereryv v pitanii nagruzki pri propadanii setevogo napryazheniya.
     Nesomnennym   preimushchestvom   Best-610   yavlyaetsya   nizkij
koefficient   nelinejnyh   iskazhenij  (do  3%),  gal'vanicheskaya
razvyazka   i   vstroennyj   elektronnyj   bypass.    Sushchestvuet
vozmozhnost' ispol'zovaniya vstraivaemogo SNMP-adaptera.
     IBP  Unity/1  rekomendovany  k  ispol'zovaniyu  dlya  raboty
gruppy pol'zovatelej do 60 komp'yuterov.
     IBP  Unity/1  --  Line-Interactive  IBP   s   parallel'nym
preobrazovaniem  energii.  Pozvolyaet  kompensirovat' reaktivnuyu
moshchnost' nagruzki (koefficient  moshchnosti  1)  i  korrektirovat'
chastotu  vyhodnogo napryazheniya, chto osobenno vazhno pri rabote ot
avtonomnyh istochnikov energii, takih kak dizel'-generator.
     Fortress  i  Unity/1  --  istochniki  korrektiruyushchie  formu
sinusoidy.  Pri  sboe  seti,  na vyhode net fazovyh skachkov ili
iskazhenij, chto  obespechivaetsya  nulevym  vremenem  perehoda  na
batarei.   V   moment   otklyucheniya   napryazheniya  seti  Fortress
ispol'zuet energiyu magnitnogo polya transformatora, a Unity/1 --
energiyu nakoplennuyu v bataree kondensatorov.
     Ferrups rekomendovan k primeneniyu dlya  zashchity  serverov  i
moshchnyh rabochih stancij.
     Ferrups  --  naibolee  nadezhnyj  (narabotka na otkaz -- 19
let) istochnik besperebojnogo pitaniya obespechivayushchij effektivnuyu
zashchitu  ot  pomeh.  On  imeet  uvelichennyj   diapazon   vhodnyh
napryazhenij   pri   rabote   ot  seti.  Na  vyhode  IBP  vklyuchen
kommutiruemyj  transformator.  Zaryad  batarei  rashoduetsya  pri
padenii vhodnogo napryazheniya na 38% nizhe nominal'nogo.
     Dlya  energozashchity  otdelov,  etazhej  i  zdanij  Best Power
predlagaet moshchnye  trehfaznye  sistemy  besperebojnogo  pitaniya
sposobnye  rabotat'  s  lyuboj  nagruzkoj  (do  3 MVA) v techenie
zadannogo potrebitelem vremeni.
     Obychno programmy upravleniya  IBP  vypolnyayutsya  na  rabochih
stanciyah   podsoedinennyh  k  komp'yuternoj  seti  i  ispol'zuyut
sobstvennye protokoly dlya vzaimodejstviya  s  IBP.  Takaya  shema
rabotaet tol'ko s produktami odnogo proizvoditelya. Odnako, esli
v  seti  ustanovleny  pribory  ot  razlichnyh  proizvoditelej --
upravlyat' imi sleduet posredstvom protokola SNMP.
     Gruppa inzhenernoj podderzhki  Internet  (IETF)  razrabotala
proekt  standarta,  opredelyayushchego strukturu informacionnoj bazy
(MIB),  dlya  istochnikov  besperebojnogo   pitaniya   upravlyaemyh
posredstvom protokola SNMP.
     Primerom  proizvoditelya  IBP,  predlagayushchego  v  nastoyashchee
vremya  interfejsy  SNMP,  sluzhit  Best  Power.   Adapter   SNMP
pozvolyaet   osushchestvlyat'   udalennyj   kontrol'   i  upravlenie
istochnikom peremennogo toka po protokolu TCP/IP (ris. p048).



     Bolee  30%  vyrabatyvaemoj  elektroenergii   (ris.   p022)
potreblyaetsya   v   preobrazovannom   vide  --  postoyannogo  ili
peremennogo  toka  s  chastotoj,   otlichnoj   ot   promyshlennoj.
Nablyudaetsya   tendenciya   rosta  ispol'zovaniya  preobrazovannoj
elektroenergii vo mnogih  oblastyah  tehniki,  gde  do  sih  por
primenyalsya isklyuchitel'no trehfaznyj tok promyshlennoj chastoty.
     Silovye    poluprovodnikovye    ustrojstva    sluzhat   dlya
preobrazovaniya:
     peremennogo toka v postoyannyj;
     postoyannogo toka v peremennyj;
     peremennogo toka odnoj chastoty  v  peremennyj  tok  drugoj
chastoty;
     nizkogo   postoyannogo   napryazheniya  v  vysokoe  postoyannoe
napryazhenie.
     Blagodarya vysokoj  chastote  preobrazovaniya  obespechivaetsya
KPD  poryadka  90...95%,  normiruemye staticheskie i dinamicheskie
harakteristiki. Osnovnymi  harakteristikami  preobrazovatel'nyh
ustrojstv yavlyayutsya:
     koefficient poleznogo dejstviya;
     koefficient moshchnosti;
     massogabaritnye harakteristiki.
     Firma  Benning yavlyaetsya vedushchim evropejskim proizvoditelem
sistem garantirovannogo elektropitaniya. Osnovana  v  1938  godu
Teo  Benningom  starshim. Mnogoletnij opyt raboty, innovacionnye
konstruktorskie resheniya, novejshie tehnologii pozvolyayut uverenno
zanimat' lidiruyushchie pozicii na evropejskom rynke, v Azii  i  na
Blizhnem Vostoke.
     Na   predpriyatiyah   firmy   truditsya   okolo  800  chelovek
obespechivaya godovoj oborot  v  600  millionov  nemeckih  marok.
Oblasti  primeneniya  produkcii  firmy -- sistemy elektropitaniya
dlya apparatury svyazi, industrii i elektricheskih stancij.
     Benning  proizvodit  zaryadnye   ustrojstva   dlya   shirokoj
nomenklatury  batarej,  sistemy  besperebojnogo elektropitaniya,
izmeritel'nye   pribory.   Predpriyatie   po   pravu    yavlyaetsya
proizvodstvom  s  vysokim  urovnem kul'tury. Podtverzhdenie tomu
sertifikaciya produkcii po sisteme ISO 9002 i ISO 9003.
     V Ukraine produkciyu reprezentuet  predstavitel'stvo  firmy
Benning    (sm.   str.   106).   Apparatura   Benning   uspeshno
ekspluatiruetsya na predpriyatiyah svyazi,  elektricheskih  stanciyah
(v   t.ch.   atomnyh),   magistral'nyh   liniyah  svyazi.  Sistemy
elektropitaniya obespechivayut besperebojnoe elektrosnabzhenie.
     Preobrazovatel'nye ustrojstva  Benning  obladayut  vysokimi
regulirovochnymi      harakteristikami     i     energeticheskimi
pokazatelyami, imeyut malye gabarity i massu, prosty i nadezhny  v
ekspluatacii,  obespechivayut  beskontaktnuyu  kommutaciyu  tokov v
silovyh  cepyah,  a  takzhe  regulirovanie  toka  i   napryazheniya.
Blagodarya   ukazannym   preimushchestvam   oni   poluchayut  shirokoe
primenenie v sleduyushchih otraslyah:
     radioelektronnaya apparatura i avtomatika;
     elektrosvarka;
     cvetnaya metallurgiya;
     himicheskaya promyshlennost';
     elektroprivody;
     gal'vanotehnika;
     elektrohimicheskaya obrabotka metallov.
     Poyavlenie  novyh  poluprovodnikovyh  preobrazovatelej   vo
mnogom     opredelyaetsya    uspehami    v    razvitii    silovyh
poluprovodnikovyh priborov. Takie  pribory  pri  neznachitel'nyh
vnutrennih   poteryah   mogut   upravlyat'   bol'shimi  moshchnostyami
podvodimymi k nagruzke, chto otkryvaet shirokie  perspektivy  dlya
ih   primeneniya   v   teh   oblastyah   tehniki,  gde  trebuetsya
vysokoeffektivnoe regulirovanie rezhimov raboty potrebitelya.
     V preobrazovatel'noj tehnike nahodyat primenenie:
     vypryamiteli, preobrazuyushchie odno- ili trehfaznyj peremennyj
tok v postoyannyj;
     invertory,  preobrazuyushchie  postoyannyj  tok  v  odno-   ili
trehfaznyj tok neizmennoj ili reguliruemoj chastoty;
     preobrazovateli postoyannogo napryazheniya;
     elektronnye   stabilizatory   postoyannogo   i  peremennogo
napryazheniya, preobrazuyushchie postoyannoe ili peremennoe  napryazhenie
odnogo  urovnya  v  postoyannoe ili peremennoe napryazhenie drugogo
urovnya -- neizmennogo ili izmenyayushchegosya;
     preobrazovateli  chisla  faz,   preobrazuyushchie   odno-   ili
trehfaznyj  tok zadannoj chastoty v treh- ili odnofaznyj tok toj
zhe chastoty.
     Preobrazovateli  chastoty  primenyayutsya  v   elektroprivodah
peremennogo toka, v elektrotermii, dlya pitaniya svetotehnicheskih
priborov, v radioelektronnoj apparature.
     Preobrazovateli   postoyannogo   i  peremennogo  napryazhenij
primenyayutsya  dlya  stabilizacii   i   regulirovaniya   napryazheniya
pribornyh   kompleksov,   v   bystrodejstvuyushchih  pozicionnyh  i
tahometricheskih      sledyashchih      sistemah,      elektrohimii,
pod容mno-transportnyh   ustrojstvah,   tyagovyh  elektroprivodah
gornodobyvayushchej  promyshlennosti,   dlya   zaryada   akkumulyatorov
elektromobilej, gorodskogo elektrotransporta.
     Poluprovodnikovye  preobrazovatel'nye  ustrojstva  nahodyat
takzhe shirokoe primenenie v kachestve kommutacionnoj apparatury i
staticheskih regulyatorov reaktivnoj moshchnosti.
     SHirokoe    razvitie    poluchili     avtonomnye     sistemy
elektropitaniya  sravnitel'no  nebol'shoj  moshchnosti.  Ih razvitie
idet, v osnovnom, v napravlenii sozdaniya miniatyurnyh istochnikov
s vysokimi  massogabaritnymi  (udel'nymi)  harakteristikami.  V
takih  ustrojstvah  predusmatrivaetsya  maksimal'noe  sovmeshchenie
funkcij v otdel'nyh blokah sistemy,  chto  sokrashchaet  kolichestvo
funkcional'nyh blokov i elementov.
     Sistemy  elektropitaniya stroyatsya na baze poluprovodnikovyh
preobrazovatel'nyh ustrojstv. Oni osnashchayutsya  kak  ustrojstvami
signalizacii  i  kontrolya  osnovnyh  funkcij,  tak  i  sistemoj
distancionnogo kontrolya i signalizacii.
     Nalichie distancionnogo kontrolya i  signalizacii  pozvolyaet
sledit'  za  sostoyaniem sistemy i osushchestvlyat' upravlenie cherez
modem. |to izbavlyaet potrebitelej  ot  neobhodimosti  soderzhat'
shtat  po  obsluzhivaniyu  sistemy  elektropitaniya, a obratit'sya k
professionalam, kotorye imeyut opyt predostavleniya  takih  uslug
(sm. str. 106).
     Sistemy   elektropitaniya  firmy  Benning  imeyut  modul'nuyu
konstrukciyu i ispolnyayutsya v nastennyh i napol'nyh konstrukciyah.
Modul'noe ispolnenie pozvolyaet realizovyvat' razlichnye varianty
konfiguracii sistem  elektropitaniya  ispol'zuya  rezervirovanie,
chem  dostigaetsya  vysokaya  stepen'  nadezhnosti  ustrojstv.  Pri
montazhe  sistem  rezervnogo  elektropitaniya  v  kombinirovannyh
modulyah ustanavlivayutsya i akkumulyatornye batarei.



     Vypryamiteli      ispol'zuyutsya      kak      samostoyatel'no
funkcioniruyushchie  ustrojstva,  tak  i   v   kachestve   sostavnyh
elementov sistem elektropitaniya.
     Vypryamiteli,      ispol'zuyushchie     princip     impul'snogo
preobrazovaniya,     obladayut     horoshimi      massogabaritnymi
pokazatelyami.  V silu svoih dostoinstv impul'snye vypryamiteli s
bestransformatornym vhodom nashli naibolee shirokoe primenenie  v
diapazone malyh i srednih moshchnostej.
     Predlagaemyj  ryad  tiporazmerov vypryamitel'nyh modulej PDT
800...PDD 3000  (ris.  p024)  pozvolyaet  montirovat'  ustanovki
elektropitaniya  s estestvennym ohlazhdeniem i tokami nagruzki ot
desyati do neskol'kih soten amper. Ispol'zovanie  prinuditel'noj
ventilyacii    pozvolyaet   uvelichit'   moshchnost'   bloka   vdvoe.
Tehnicheskie harakteristiki vypryamitelej  predstavleny  v  tabl.
t007.
     Ispol'zovanie    impul'snyh   vypryamitelej   sovmestno   s
germetizirovannymi,  ne   trebuyushchimi   uhoda,   akkumulyatornymi
batareyami   pozvolyaet   realizovyvat'   sistemy  besperebojnogo
elektropitaniya kotorye nahodyat shirokoe primenenie  dlya  pitaniya
apparatury svyazi i ne trebuyut obsluzhivaniya v techenie mnogih let
ekspluatacii.  V  podtverzhdenie  skazannogo  mozhno privesti tot
fakt, chto  predstaviteli  firmy  Benning  byli  priglasheny  dlya
remonta  apparatury,  kotoraya  prorabotala  v metropolitene bez
obsluzhivaniya 30 let.
     Podklyuchenie   vypryamitel'nyh   ustrojstv   v   standartnyh
19"dyujmovyh  shkafah  osushchestvlyaetsya  pri  pomoshchi  raz容mov. Vse
moduli imeyut vnutrennyuyu zashchitu  ot  povyshennogo  napryazheniya  na
vhode,  peregreva  i perenapryazheniya na vyhode. Otobrazhenie vseh
vazhnyh  ekspluatacionnyh  i  avarijnyh   parametrov   pozvolyaet
uprostit' i optimizirovat' rabotu obsluzhivayushchego personala.
     Dannye   vypryamiteli  primenyayutsya  takzhe  dlya  obespecheniya
pitaniem v sistemah nablyudeniya i signalizacii. V oblasti  malyh
moshchnostej  oni nahodyat primenenie dlya zaryada starternyh batarej
dizel'nyh dvigatelej i gazovyh turbin.



     Tiristornye vypryamiteli (ris. p059) ohvatyvayut  srednij  i
verhnij   diapazony  moshchnostej.  Imenno  pri  vysokih  vyhodnyh
napryazheniyah  i  bol'shih  tokah  tiristor  --  naibolee  udachnyj
poluprovodnik   v   elektrotehnike.  Upravlenie  osushchestvlyaetsya
kombinirovannym tranzistorno-tiristornym silovym elementom. Kak
pravilo,  v  vypryamitelyah  primenyayutsya  mostovye  kommutiruemye
shemy vypryamleniya.
     Tiristornye     vypryamiteli     primenyayutsya     kak    dlya
neposredstvennogo pitaniya potrebitelej,  tak  i,  odnovremenno,
dlya    podzaryada    akkumulyatornyh    batarej   v   ustrojstvah
besperebojnogo elektropitaniya. Obespechenie optimal'nogo  rezhima
ekspluatacii   batarej   vypolnyayut  avtomaticheskie  ustrojstva,
kotorye osushchestvlyayut pereklyuchenie  iz  rezhima  zaryada  v  rezhim
soderzhashchego   zaryada,   i   pozvolyayut   izbezhat'  gazovydeleniya
akkumulyatornoj batareej i zashchitit' ih ot glubokogo razryada (sm.
gl. 2).
     Dlya  otobrazheniya  osnovnyh  funkcional'nyh   i   avarijnyh
parametrov  predusmotreny  ustrojstva  kontrolya  i signalizacii
kotorye  obespechivayut   peredachu   soobshchenij   na   central'nyj
dispetcherskij  pul't.  Takaya  svyaz'  pozvolyaet personalu centra
obsluzhivaniya nepreryvno nablyudat'  za  rabotoj  vypryamitelej  i
registrirovat' parametry:
     seti peremennogo toka;
     vyhodnogo napryazheniya;
     vypryamitelya;
     batarej.
     |lektropitanie  osushchestvlyaetsya  ot  seti  peremennogo toka
napryazheniem  220  V  libo  38015%  V  i  chastotoj  505%   Gc.
Nestabil'nost'  vyhodnogo  napryazheniya  pri izmenenii parametrov
seti v ukazannyh predelah ne huzhe 1% ot nominal'nogo  znacheniya.
Nestabil'nost'   vyhodnogo   toka   2%.   Pul'sacii   vyhodnogo
napryazheniya v diapazone 0...100% nagruzki ne prevyshayut  5%.  KPD
ne  huzhe  80%.  Napryazhenie  pomeh sootvetstvuet VDE 0875 klassa
"G".
     Odna   iz   osnovnyh   oblastej   primeneniya   tiristornyh
vypryamitelej   bol'shoj  moshchnosti  --  rezervnoe  elektropitanie
elektricheskih stancij.



     Invertory  ispol'zuyutsya  dlya  raboty  v   kachestve   uzlov
rezervnyh  istochnikov elektropitaniya peremennogo napryazheniya 220
V  i  380  V,  50  Gc  i  yavlyayutsya  sostavnoj   chast'yu   sistem
besperebojnogo  elektropitaniya.  Oni  primenyayutsya  dlya  pitaniya
potrebitelej peremennogo toka ot pervichnogo  istochnika  v  vide
akkumulyatornoj    batarei    ili   istochnikov   elektroenergii,
vyrabatyvayushchih   postoyannyj   tok,    v    sistemah    peredachi
elektroenergii postoyannogo toka. Krome togo, invertory yavlyayutsya
sostavnoj chast'yu preobrazovatelej chastoty so zvenom postoyannogo
toka.
     Razlichayut  invertory  primenyaemye  dlya  rezervnogo pitaniya
apparatury maloj i srednej moshchnosti, rabotayushchie ot nominal'nogo
postoyannogo napryazheniya 24 V, 48 V i 60 V, moshchnost'yu do 2,5  kVA
(tabl.  t010)  i  invertory  bol'shoj  moshchnosti,  primenyaemye  v
promyshlennosti,  na  elektricheskih  stanciyah,   rabotayushchie   ot
postoyannogo napryazheniya 110 V i 220 V, moshchnost'yu do 160 kVA.
     V  invertorah ispol'zuyutsya novejshie elektronnye komponenty
naryadu  s  vysokochastotnym  preobrazovaniem,  chto,  v  konechnom
schete, pozvolyaet poluchit' kompaktnuyu konstrukciyu, maluyu massu i
vysokij  koefficient  poleznogo  dejstviya.  Nalichie special'nyh
shemnyh   reshenij   delaet   vozmozhnoj   parallel'nuyu    rabotu
invertorov.  Pri  etom  mogut  byt' realizovany ustanovki (ris.
p025) s urovnem rezervirovaniya N+1. Pomimo etogo,  parallel'noe
vklyuchenie   pozvolyaet   uvelichit'   summarnuyu  moshchnost'.  Takim
obrazom, vozmozhno doosnashchenie  oborudovaniya  pri  neobhodimosti
uvelicheniya moshchnosti.
     Dlya  povysheniya nadezhnosti raboty sistemy v celom sovmestno
s invertorom primenyaetsya elektronnoe  pereklyuchayushchee  ustrojstvo
(EUE).   EUE   pozvolyaet   v   sluchae  neispravnosti  invertora
podklyuchit'   nagruzku   neposredstvenno   k   seti   (prioritet
invertora) ili pereklyuchit' pitanie nagruzki ot seti na invertor
(prioritet seti) v sluchae otklyucheniya napryazheniya.
     Invertor  firmy  Benning  obespechivaet vyhodnoe napryazhenie
2305% V, chastotoj 500,1% Gc pri izmenenii napryazheniya na vhode
ot -15 do +20%. Koefficient nelinejnyh iskazhenij na  vyhode  --
menee    3%   pri   linejnoj   nagruzke.   Uroven'   radiopomeh
sootvetstvuet evropejskim normam EN55022. Krome  togo,  pribory
etogo tiporazmernogo ryada otlichayutsya normiruemoj dinamikoj. Pri
izmenenii  nagruzki ot 10% do 100% i obratno v techenie primerno
1 ms proishodit ustanovlenie skachkov napryazheniya.



     Dlya pitaniya nagruzok, chuvstvitel'nyh k izmeneniyam vhodnogo
napryazheniya, primenyayut stabilizatory. Kak pravilo, neobhodimost'
primeneniya stabilizatorov voznikaet v sistemah elektropitaniya s
batareyami.   Napryazhenie   akkumulyatornoj  batarei  pri  razryade
izmenyaetsya v znachitel'nyh predelah.  Kolebaniya  napryazheniya  dlya
mnogih potrebitelej yavlyayutsya nedopustimymi.
     Preobrazovateli,          pozvolyayushchie         osushchestvlyat'
shirotno-impul'snoe   regulirovanie   na   nagruzke,    nazyvayut
shirotno-impul'snymi preobrazovatelyami.
     Primenenie    shirotno-impul'snyh    preobrazovatelej   dlya
regulirovaniya i stabilizacii napryazheniya razlichnyh  potrebitelej
ob座asnyaetsya sleduyushchimi preimushchestvami:
     vysokij KPD;
     vysokaya nadezhnost';
     malaya chuvstvitel'nost' k izmeneniyam temperatury;
     malye gabarity i massa;
     postoyannaya gotovnost' k rabote.
     Stabilizatory    napryazheniya    postroennye   po   principu
impul'snogo  preobrazovaniya  obladayut   vysokimi   tehnicheskimi
harakteristikami    i   obespechivayut   stabil'nost'   vyhodnogo
napryazheniya 1% pri otklonenii vhodnogo napryazheniya  v  diapazone
ot    -20%    do    +30%.   Nominal'noe   vyhodnoe   napryazhenie
stabilizatorov, primenyaemyh v svyazi, 24 V, 48 V i 60 V pri toke
do 50 A.
     Shemnoe    reshenie    pozvolyaet    vklyuchat'    parallel'no
neogranichennoe  kolichestvo  stabilizatorov  rabotayushchih na obshchuyu
nagruzku. Pul'sacii vyhodnogo napryazheniya sostavlyayut  menee  2%,
KPD  ne  huzhe  88%  (sm.  tabl. t008). Uroven' elektromagnitnyh
izluchenij sootvetstvuet evropejskim normam EN 55022 klass A.
     Primenenie  stabilizatorov  napryazheniya  pozvolyaet  dostich'
sleduyushchih  preimushchestv.  Napryazhenie  na  nagruzke ne zavisit ot
napryazheniya batarei.  Polnoe  ispol'zovanie  batarei  v  techenie
perioda  ot  polnost'yu  zaryazhennogo  do razryazhennogo sostoyaniya.
Blagodarya rezhimu  ogranicheniya  toka  obespechivaetsya  zashchita  ot
korotkogo zamykaniya.
     Modul'nyj    princip    postroeniya   pozvolyaet   razmeshchat'
stabilizatory v shkafah unificirovannogo ispolneniya sovmestno  s
drugoj preobrazovatel'noj apparaturoj.
     Vse   ustrojstva   kontrolya  i  upravleniya  firmy  Benning
proektiruyutsya  kak  samozashchishchennye,   obespechivaya   tem   samym
besperebojnost'     pitaniya     nagruzki.    Kontrol'    vazhnyh
ekspluatacionnyh i avarijnyh parametrov, takih kak: peregruzka,
neispravnost',  sinhronizaciya  seti,  parallel'nyj   rezhim   --
osushchestvlyaetsya   indikaciej   na  perednej  paneli.  Sushchestvuet
vozmozhnost' distancionnoj  peredachi  soobshchenij  na  central'nyj
dispetcherskij punkt.



     Trudno    pereocenit'    znachenie   nadezhnosti   ustrojstv
garantirovannogo elektropitaniya ot kotoryh  zavisit  vo  mnogom
rabotosposobnost'  sredstv  svyazi,  komp'yuternyh setej, sredstv
avarijnogo elektrosnabzheniya. Oni ispol'zuyutsya  v  operacionnyh,
na  atomnyh  stanciyah i t.d. Dlya obespecheniya vysokoj nadezhnosti
primenyayutsya     ustrojstva     elektropitaniya      ispol'zuyushchie
rezervirovanie  ustrojstv  avtomatiki  i zashchity. V etih sluchayah
nemalovazhnuyu rol' igraet  obsluzhivayushchij  personal,  neobhodimyj
dlya  servisnoj podderzhki ustrojstva elektropitaniya (podderzhaniya
ustrojstva   elektropitaniya   v   rabotosposobnom   sostoyanii).
Servisnoe obsluzhivanie mozhet osushchestvlyat'sya i distancionno.
     Dlya   distancionnogo   nablyudeniya   za  rabotosposobnost'yu
sredstv  elektropitaniya,  primenyaemyh  v   telekommunikacionnoj
tehnike,  sluzhat sistemy upravleniya i nablyudeniya razmeshchaemye na
centralizovannyh dispetcherskih punktah.  Sistema  upravleniya  i
nablyudeniya   cherez  telefonnuyu  set'  pozvolyaet  kontrolirovat'
sostoyanie  ustrojstv   elektropitaniya   i   upravlyat'   imi   v
ekspluatacionnyh   i  avarijnyh  rezhimah.  |tim  obespechivaetsya
optimal'noe  ispol'zovanie  obsluzhivayushchego  personala.   Primer
takoj sistemy -- MCU-2000 firmy Benning (ris. p055).
     Struktura MCU-2000
     MCU-2000  pozvolyaet  osushchestvlyat'  upravlenie  ustrojstvom
elektropitaniya i kontrol' ego sostoyaniya cherez telefonnuyu  set'.
Informaciya   cherez   modem  peredaetsya  k  central'nomu  pul'tu
upravleniya.  Na  central'nom  pul'te   dannye   obrabatyvayutsya,
registriruyutsya i predostavlyayutsya operatoru.
     MCU-2000  razrabotana  po  ierarhicheskomu principu (Master
Slave). Upravlenie sistemoj elektropitaniya osushchestvlyaetsya:
     v avtomaticheskom rezhime;
     operatorom cherez mestnyj pul't upravleniya;
     operatorom  cherez  dispetcherskij   pul't   upravleniya   po
telefonnoj seti.
     Vysokaya    stepen'   nadezhnosti   sistemy   elektropitaniya
dostigaetsya tem, chto pri parallel'noj rabote lyuboj  vypryamitel'
mozhet avtomaticheski vzyat' na sebya funkcii vedushchego.
     MCU-2000 integriruetsya v sistemu elektropitaniya i vklyuchaet
sleduyushchie ustrojstva (ris. p033):
     ustrojstvo upravleniya i otobrazheniya;
     platu processora;
     vstraivaemye v oborudovanie satelitnye karty;
     izmeritel'nye karty (dlya kontroliruemyh ustrojstv);
     relejnye karty (dlya upravlyaemyh ustrojstv);
     modem.
     Satelitnye  karty,  izmeritel'nye  karty, relejnye karty i
plata processora svyazany  cherez  interfejs  RS485.  CHerez  nego
peredayutsya  komandy  upravleniya  i  znacheniya izmeryaemyh velichin
(napryazhenie U, tok I i temperatura batarej akkumulyatorov toC).
     Processornyj blok, v sostav kotorogo vhodyat  izmeritel'nye
i   relejnaya   karty,   po  suti,  yavlyaetsya  interfejsom  mezhdu
pol'zovatelem  i  sistemoj  elektropitaniya   dlya   mestnogo   i
distancionnogo  oprosa.  On  osushchestvlyaet preobrazovanie komand
standarta RS485 v RS232.
     Ustrojstvo otobrazheniya  i  upravleniya  raspolagaetsya,  kak
pravilo,  na  perednej paneli shkafa elektropitaniya i sluzhit dlya
mestnogo  upravleniya  rabotoj   sistemy   elektropitaniya.   Dlya
otobrazheniya   parametrov  sistemy  elektropitaniya  ispol'zuetsya
zhidkokristallicheskij indikator. Vozmozhno podklyuchenie komp'yutera
cherez shtatnyj raz容m (RS232) dlya ustanovki  parametrov  sistemy
elektropitaniya (programmnoe obespechenie postavlyaetsya).
     MCU-2000  obespechivaet  distancionnyj kontrol' i ustanovku
takih  parametrov  sistemy  elektropitaniya,   kak:   napryazhenie
pitaniya,  summarnyj tok ustrojstva, tok lyubogo otdel'no vzyatogo
vypryamitelya, tok  zaryada  akkumulyatornoj  batarei,  temperaturu
batarei.   (Konfiguraciya  sistemy  MCU-2000  soglasovyvaetsya  s
potrebitelem).
     Vozmozhno provedenie s central'nogo  dispetcherskogo  punkta
registracii   osnovnyh   parametrov   sistemy   elektropitaniya,
kontrol'nogo razryada batarei i pr.
     Pri poyavlenii sboev v  rabote  ustrojstva  elektropitaniya:
propadanii  setevogo napryazheniya, razryade akkumulyatornoj batarei
i drugih avarijnyh situaciyah -- sistema MCU-2000  avtomaticheski
svyazyvaetsya   s  central'nym  dispetcherskim  punktom  i  vydaet
protokol soobshchenij.
     Dlya   ogranicheniya   dostupa   nekompetentnogo    personala
ispol'zuetsya   mnogourovnevaya   sistema   parolej,  pozvolyayushchaya
ogradit' sistemu ot nekvalificirovannyh  dejstvij  i  sabotazha.
CHislo   elektropitayushchih   ustrojstv   kontroliruemyh  s  odnogo
dispetcherskogo punkta ne ogranicheno.
     Dlya bolee  detal'nogo  oznakomleniya  s  sistemoj  MCU-2000
rekomenduem  obratit'sya  v  predstavitel'stvo  firmy  Benning v
Ukraine (sm. str. 106).



     Preobrazovatel'naya  tehnika   firmy   Voigt   &   Haeffner
predstavlena sleduyushchim ryadom izdelij:
     E60, D60 i E400 -- impul'snye vypryamiteli s regulirovaniem
v pervichnoj cepi;
     E110   i   E220  --  preobrazovateli  peremennogo  toka  v
postoyannyj, moshchnost'yu do 2 kVt;
     STS i tbGR -- universal'nye vypryamiteli;
     G60/48E230 -- invertory, moshchnost'yu do 3 kVA;
     E230 -- sinhronnyj kommutator moshchnost'yu do 3 kVA;
     SVS   --   mnogofunkcional'noe    kontrol'no-izmeritel'noe
ustrojstvo (MKU).
     Vypryamiteli,    invertory,    sinhronnyj    kommutator   i
mnogofunkcional'noe     kontrol'no-izmeritel'noe     ustrojstvo
pozvolyayut  sozdavat'  kompleksnye  sistemy elektropitaniya (ris.
p051)  dlya  sredstv  svyazi,   avtomatiki   zheleznyh   dorog   i
elektrostancij,  telekommunikacionnyh  setej  i promyshlennosti.
Upravlenie kak otdel'nymi modulyami, tak i vsej  sistemoj  mozhet
osushchestvlyat'sya distancionno posredstvom telemetricheskoj sistemy
upravleniya.
     Impul'snye  vypryamiteli Voigt & Haeffner, ispol'zuyutsya dlya
zaryada  akkumulyatorov  (vyhodnaya  harakteristika  IU   po   DIN
41772/73),   obespechivayushchih   besperebojnoe   pitanie  nagruzki
postoyannym tokom.
     Preobrazovateli peremennogo toka v postoyannyj (ris.  p052)
vypolnyayut    funkcii   analogichnye   impul'snym   vypryamitelyam.
Otlichitel'noj osobennost'yu yavlyaetsya chastotnyj diapazon  vhodnyh
napryazhenij  (16...60  Gc),  chto pozvolyaet v avtonomnyh usloviyah
ili avarijnyh  situaciyah  zaryazhat'  akkumulyatornye  batarei  ot
dizel'-generatora.   Vyhodnoe   napryazhenie   24   V,   vyhodnaya
harakteristika IU po DIN 41772/73, tok do 500 A.
     Universal'nye  vypryamitel'nye  bloki   prednaznacheny   dlya
mobil'nogo primeneniya ustrojstv elektropitaniya.
     Izdeliya   Voigt   &   Haeffner   sootvetstvuyut   sleduyushchim
mezhdunarodnym    standartam    po    elektrosovmestimosti     i
elektrobezopasnosti:
     stepen' zashchity -- klass F po DIN 0040;
     elektromagnitnaya sovmestimost' -- klass B po VDE 0878;
     elektrobezopasnost' -- IP 20 po DIN/VDE 0470 ch. 1.
     Sistemy  elektropitaniya  montiruyutsya  v  19"shkafah imeyushchih
neskol'ko   modifikacij.   Oni   obespechivayut   sleduyushchij   ryad
napryazhenij postoyannogo toka: 24, 48, 60, 110, 220 i 400 V.
     Pri  ogranichennoj  ploshchadi  ispol'zuyutsya  shkafy nastennogo
ispolneniya. Vse moduli Voigt & Haeffner imeyut vnutrennyuyu zashchitu
ot povyshennogo napryazheniya na vhode, peregreva i  perenapryazheniya
na vyhode.
     Istochniki  postoyannogo  toka  montiruyutsya  v  nastennyh  i
napol'nyh    shkafah.    Dlya    akkumulyatornyh     batarej     i
raspredelitel'nyh  ustrojstv predlagayutsya otdel'nye special'nye
modifikacii.   Vybor   tiporazmera   konstrukcii   opredelyaetsya
moshchnost'yu istochnika i emkost'yu akkumulyatornyh batarej.
     V shkafah montiruyutsya shchity s ustanovlennymi vypryamitel'nymi
blokami,  blok upravleniya i kontrolya, fidery postoyannogo toka i
akkumulyatornye batarei.  Podklyuchenie  ustrojstv  osushchestvlyaetsya
pri pomoshchi raz容mov.
     Impul'snye  vypryamiteli  s regulirovaniem v pervichnoj cepi
mogut byt' vklyucheny parallel'no i obespechivayut napryazhenie ot 12
do 400 V postoyannogo toka. Takie vypryamiteli  ispol'zuyutsya  pri
poluchenii:
     vysokih vypryamlennyh napryazhenij;
     bol'shih    vypryamlennyh    tokov   nagruzki   pri   nizkom
vypryamlennom napryazhenii;
     bol'shih moshchnostej.
     Tak kak  regulirovanie  proishodit  na  vhode  vypryamitelya
pered  transformatorom, impul'snye vypryamiteli s regulirovaniem
v   pervichnoj   cepi   dopuskayut    beskontaktnoe    otklyuchenie
transformatora  ot  seti.  Kazhdyj  vypryamitel'  imeet otdel'nuyu
zashchitu ot peregruzok i korotkih zamykanij  vyhoda.  Tehnicheskie
harakteristiki vypryamitelej predstavleny v tabl. t039.
     Invertory  Voigt  &  Haeffner razvivayut moshchnost' 2,5 kVt i
vypuskayutsya dlya raboty s vhodnym napryazheniem 48 i 60 V    20%.
Pri  etom  oni  obespechivayut vyhodnoe napryazhenie 230 V  1...5%
chastotoj 50 Gc    1%.  Maksimal'naya  nestabil'nost'  vyhodnogo
napryazheniya       5%   normiruetsya   pri   izmenenii   nagruzki
0...100...10%.
     MKU kontroliruet rabotu vypryamitelej, ustrojstv  zashchity  i
zaryad  akkumulyatorov.  Ustrojstvo  kontrolya  imeet analogovye i
cifrovye  vhody  i  vyhody,  oborudovano   zhidkokristallicheskim
displeem, kotoryj indiciruet parametry blokov, seti peremennogo
toka i akkumulyatornyh batarej.


     AVTONOMNYE ISTOCHNIKI |NERGII
     Besperebojnoe  obespechenie  energiej  predpolagaet nalichie
avtonomnogo istochnika. Vybor tipa  istochnika  opredelyaetsya  ego
naznacheniem,  potreblyaemoj  moshchnost'yu, nalichiem ili otsutstviem
seti elektrosnabzheniya, geograficheskim polozheniem potrebitelya  i
dopustimymi zatratami.
     Po   sej   den'   universal'nym   avtonomnym   istochnikom,
bezuslovno,  yavlyaetsya  dizel'-generator.  On  nahodit   shirokoe
primenenie   blagodarya   vysokoj  nadezhnosti.  Krome  togo,  on
obespechivaet ne tol'ko elektroenergiej, no i teplom.
     Bol'shinstvo istochnikov energii tak  ili  inache  zagryaznyayut
ili  izmenyayut  prirodnye  usloviya.  Lish'  solnce i veter -- dva
postavshchika energii, pravda,  dostatochno  kapriznye,  ne  vnosyat
prakticheski  nikakih narushenij. Ispol'zovanie solnechnoj energii
pozvolyaet  rasshirit'  energeticheskie   resursy   i   sekonomit'
znachitel'noe  kolichestvo  topliva  ot  ekvatora  do shiroty 60o.
Vozobnovlyaemye   istochniki   energii   --   vetrogeneratory   i
geliostancii delayut pervye real'nye shagi v energetike.
     Gelioenergetika  (gelio...  [gr.  helios solnce] -- pervaya
sostavnaya chast' slozhnyh slov, oznachayushchaya: otnosyashchijsya k  solncu
ili  solnechnym  lucham)  razvivaetsya  bystrymi  tempami  v samyh
raznyh  napravleniyah.  Gelioenergeticheskie  programmy   prinyaty
bolee  chem v 70 stranah -- ot severnoj Skandinavii do vyzhzhennyh
pustyn'  Afriki.  Ustrojstva,   ispol'zuyushchie   energiyu   solnca
razrabotany dlya otopleniya i ventilyacii zdanij, opresneniya vody,
proizvodstva  elektroenergii.  Takie  ustrojstva ispol'zuyutsya v
razlichnyh  tehnologicheskih  processah.  Poyavilis'  transportnye
sredstva   s  "solnechnym  privodom":  motornye  lodki  i  yahty,
solncelety i dirizhabli  s  solnechnymi  panelyami.  Solncemobili,
vchera   sravnivaemye   s   zabavnym  avtoattrakcionom,  segodnya
peresekayut  strany  i  kontinenty  so   skorost'yu,   pochti   ne
ustupayushchej obychnomu avtomobilyu.
     Veter  stal  pervym  prirodnym  istochnikom  ispol'zovannym
chelovekom dlya svoego blaga.  Pervymi  izobreteniyami  v  oblasti
energetiki byli parus i vetrodvigatel'. Parus pozvolil cheloveku
otkryt' mir. Za 200 let do nashej ery vetryanye mel'nicy rabotali
v  Persii,  a  eshche  ran'she  ih  ispol'zovali  v  Kitae.  Spustya
neskol'ko tysyacheletij prishlo  vremya  para  i  elektrichestva.  S
obostreniem  energeticheskih  krizisov interes k vetroustanovkam
periodicheski vozrastal, a  teoriya  vetrodvigatelej  razvivalas'
parallel'no s teoriej aviacii.
     Solnce    i    veter   predstavlyayut   soboj   neissyakaemye
ekologicheski chistye istochniki energii.  Obostrenie  syr'evyh  i
ekologicheskih  problem  stimuliruet  kommercheskoe ispol'zovanie
netradicionnyh istochnikov energii.  Proektiruyutsya,  stroyatsya  i
ekspluatiruyutsya      eksperimental'nye      i      promyshlennye
energoustanovki.   Stoimost'   vyrabatyvaemoj    imi    energii
opredelyaetsya    zatratami    na   izgotovlenie,   ustanovku   i
obsluzhivanie.




     Vse   vydayushchiesya   izobreteniya    chelovechestva    okruzheny
legendami. Odna iz nih glasit, chto pervaya model' dizelya (Dizel'
Rudol'f,  nemeckij  izobretatel'. V 1892 godu zapatentoval, a v
1897   godu   postroil   dvigatel'   vnutrennego   sgoraniya   s
vosplameneniem  ot szhatiya) prorabotav vsego minutu vzorvalas' i
vse prisutstvuyushchie pri ispytanii snyali shlyapy. Tak eto bylo  ili
net, no segodnya dizel'-generatory -- eto tradicionnye istochniki
energii,  a  dvigatel'  nazvannyj  v  chest' svoego izobretatelya
neustanno truditsya na protyazhenii vot uzhe sta let.
     Dizel'-generatornye ustanovki nahodyat shirokoe primenenie v
promyshlennosti,   stroitel'stve,   sel'skom   i    kommunal'nom
hozyajstvah.  Oni  rabotayut  na predpriyatiyah, v aero-, morskih i
rechnyh portah, v energoblokah bol'nic, fermerskih  hozyajstv,  v
sistemah  avarijnogo  energosnabzheniya,  na  ob容ktah oboronnogo
kompleksa -- vezde, gde neobhodima elektroenergiya, a  set'  ili
udalena ili rabotaet s pereboyami.
     Dizel'-generatornye ustanovki -- istochniki elektricheskoj i
teplovoj  energii.  Ih osnovnuyu chast' sostavlyayut ob容dinennye v
agregat dvigatel' i generator, ustanovlennye na  stal'noj  rame
(ris. p026). Sinhronnyj generator trehfaznogo toka privoditsya v
dvizhenie    dizel'nym   dvigatelem.   Dvigatel'   i   generator
soedinyayutsya cherez muftu ili napryamuyu flancem. V  pervom  sluchae
ispol'zuetsya  dvuhopornyj generator, t.e. generator imeyushchij dva
opornyh podshipnika, vo vtorom -- odnoopornyj  s  odnim  opornym
podshipnikom.  Mezhdu  ramoj,  opornymi poverhnostyami dvigatelya i
generatora ustanavlivayutsya  rezino-metallicheskie  amortizatory,
chto snizhaet vibracii peredavaemye na fundament agregata.
     V  sostav  dizel'-generatornoj  ustanovki vhodit sleduyushchee
oborudovanie:
     toplivnaya sistema;
     sistema vyhlopa;
     sistema shumopodavleniya;
     kontrol'no-izmeritel'nye pribory i avtomatika (KIPiA);
     sistemy teploobmena (esli ustanovka  prednaznachena  i  dlya
proizvodstva tepla).
     Firma  ABZ  Aggregate-Bau  GmbH -- izvestnyj proizvoditel'
dizel'-generatornyh ustanovok. Agregaty ABZ uspeshno rabotayut vo
mnogih  stranah  mira.  Gibkost'  v  rabote,  kvalificirovannaya
rabota  sotrudnikov  firmy ABZ s zakazchikami i proektirovshchikami
-- eto vazhnejshij aspekt raboty v etoj oblasti.
     Prezhde  chem  izgotovit'   agregat,   nuzhno   ochen'   tochno
opredelit'  i  posovetovat'  zakazchiku  --  kak  vybrat' sostav
ustanovki i gde ee luchshe razmestit' na  meste  ekspluatacii.  V
zavisimosti  ot  rezhima ekspluatacii vybiraetsya sootvetstvuyushchaya
shema KIPiA i komplektaciya toplivnoj sistemy.
     Na praktike vydelyayutsya dva  osnovnyh  rezhima  ekspluatacii
dizel'-generatornoj ustanovki:
     dlitel'nyj;
     rezervnyj (v sluchae pereboev v seti).
     Firma ABZ Aggregate-Bau GmbH proizvodit i postavlyaet cherez
svoego predstavitelya v Ukraine firmu "Selkom" dizel'-generatory
v diapazone moshchnostej ot 2 do 2500 kVA.
     "Selkom"   proizvodit  montazh,  puskonaladku  i  servisnoe
obsluzhivanie    dizel'-generatornyh     ustanovok.     Osnovnye
tehnicheskie harakteristiki agregatov predstavleny v tabl. t012.
     V  agregatah, v kachestve privodnyh, ispol'zuyutsya dizel'nye
ili gazovye dvigateli sleduyushchih firm: Deutz, MAN, Daimler-Benz,
MTU, Cummins, Perkins/Dorman, Scania, Volvo, Iveco i sinhronnye
generatory trehfaznogo  toka  firm:  Leroy  Somer,  Mess  Alte,
A.v.Kaick, Newage-Stamford, Siemens.
     Garantirovannyj  srok  sluzhby  agregatov  do  kapital'nogo
remonta sostavlyaet 20 000 motochasov,  chto  sootvetstvuet  sroku
ekspluatacii 15...20 let.
     Malyj rashod topliva (okolo 1 litra na 4 kVtch) dostigaetsya
blagodarya  ispol'zovaniyu  dvigatelej  s turbonadduvom. Vozduh v
takih  dvigatelyah,  prezhde  chem  popast'  v  kameru   sgoraniya,
szhimaetsya v turbokompressore. Ego turbina privoditsya v dvizhenie
vyhlopnymi   gazami.   Posle  szhatiya  on  (vozduh)  ohlazhdaetsya
vozduhom ili vodoj i postupaet v kameru sgoraniya dvigatelya.  Po
urovnyu   vybrosov  agregaty  ABZ  udovletvoryayut  dejstvuyushchim  v
Germanii normam TA-Luft (sm. tabl. t012).
     Vazhnym     tehnicheskim      pokazatelem      v      rabote
dizel'-generatornyh   ustanovok   yavlyaetsya   uroven'   shuma.  V
agregatah ABZ, blagodarya kompleksnomu  shumopodavleniyu,  uroven'
shuma  sostavlyaet ne bolee 75 dB, a pri usilennom shumopodavlenii
-- ne bolee 65 dB.



     V  sootvetstvii  s  rezhimom   raboty   dizel'-generatornoj
ustanovki   vybiraetsya   sposob   upravleniya   --   ruchnoj  ili
avtomaticheskij.    Dlya    dlitel'nogo    rezhima    ekspluatacii
predpochtitel'nee  ruchnoj  rezhim  upravleniya.  Pri  etom sleduet
kontrolirovat' sleduyushchie parametry:
     davlenie masla dvigatelya;
     chislo oborotov generatora;
     uroven' i temperaturu ohlazhdayushchej zhidkosti;
     napryazhenie v seti.
     Vazhnym elementom  dizel'-generatornoj  ustanovki  yavlyaetsya
blok  upravleniya.  Vse  elementy avtomatiki sobrany v nastennom
ili  napol'nom  shkafu.  Ot  agregata  k  shkafu   vedut   kabeli
upravleniya i silovye kabeli. Pri ruchnom rezhime ispolnenie shkafa
upravleniya i silovoj chasti dostatochno prostoe.
     Dlya   avtomaticheskogo  rezhima  rezervnogo  energosnabzheniya
trebuetsya  bolee  slozhnaya  shema  upravleniya  i  bol'shij  nabor
elementov  avtomatiki.  Oni  obespechivayut  avtomaticheskij rezhim
raboty agregata v rezervnom rezhime raboty.
     Kogda v seti est' napryazhenie -- agregat ne  rabotaet.  Pri
propadanii  napryazheniya  podaetsya  upravlyayushchij  signal na zapusk
agregata i  cherez  1...3  s  on  dostigaet  nominal'nogo  chisla
oborotov -- 1500 ob/min. CHerez 15 sekund nagruzka avtomaticheski
pereklyuchaetsya na generator, kotoryj zameshchaet set'.
     Kogda  napryazhenie  v  seti  vosstanavlivaetsya,  proishodit
avtomaticheskoe pereklyuchenie nagruzki s  generatora  na  set'  s
zaderzhkoj,  kotoruyu  mozhno  zadat'. Obratnoe pereklyuchenie mozhet
osushchestvlyat'sya   s   kratkovremennoj,   sinhronno   s    set'yu,
parallel'noj   rabotoj   generatora.  Pri  etom  ne  proishodit
preryvaniya pitaniya potrebitelej.
     Posle vosstanovleniya napryazheniya v  seti  agregat  okolo  3
minut   prodolzhaet  rabotu  na  holostom  hodu  dlya  ohlazhdeniya
dvigatelya, a zatem ostanavlivaetsya. Posle  ostanovki  on  srazu
gotov k zapusku.
     Toplivnaya sistema ustanovki vklyuchaet:
     rashodnyj toplivnyj bak;
     bak rezerva topliva;
     zapornuyu armaturu;
     sistemy truboprovodov;
     nasosnyj blok;
     kontrol'no-izmeritel'nye pribory.
     Rashodnyj  toplivnyj  bak  mozhet  byt' integrirovan v ramu
dizel'-generatora.   Dlya   agregatov,   rabotayushchih   v   rezhime
rezervnogo   avtomaticheskogo  energosnabzheniya,  integrirovannyj
rashodnyj bak ne ispol'zuetsya, tak kak v lyuboj  moment  uroven'
topliva  v  nem  dolzhen  byt' vyshe urovnya tochki vhoda topliva v
toplivnyj   nasos   dizel'nogo   dvigatelya.   V   etom   sluchae
ispol'zuetsya   otdel'no  raspolozhennyj  toplivnyj  bak.  V  nem
uroven'  topliva  podderzhivaetsya  za  schet   podkachki   topliva
nasosnym blokom sostoyashchim iz ruchnogo i elektricheskogo nasosov i
ustrojstva    avtomatizirovannogo    kontrolya    urovnya.    Tak
obespechivaetsya nadezhnyj toplivnyj rezerv na  sluchaj  avarijnogo
avtomaticheskogo zapuska agregata.
     Silovaya  chast'  generatora  i  seti nagruzki komplektuetsya
avtomatami zashchity ili trehpolyusnymi  pereklyuchatelyami-avtomatami
s ruchnym ili elektricheskim privodom.



     Pri  rabote  dizelya  chast'  energii  (do 40%) bezvozvratno
teryaetsya v vide rasseivaemogo tepla. Agregaty firmy  ABZ  mogut
byt'  osnashcheny  ustrojstvami  regeneracii.  V etom sluchae mezhdu
dvigatelem  i  radiatorom,  na  obshchej   rame,   ustanavlivaetsya
teploobmennik  (sm.  ris.  p027).  V  nem ohlazhdayushchaya dvigatel'
zhidkost', prezhde chem ohladit'sya  v  radiatore,  peredaet  teplo
vode, naprimer, dlya otopleniya zdaniya.
     Krome   nagreva  v  pervom  teploobmennike,  voda  sistemy
otopleniya   mozhet   dopolnitel'no   podogrevat'sya   vo   vtorom
vyhlopnymi gazami agregata.
     Takim  obrazom, krome elektroenergii agregaty vyrabatyvayut
bol'shoe kolichestvo vtorichnogo tepla. Ono  mozhet  ispol'zovat'sya
dlya     tehnologicheskih     nuzhd     proizvodstva.     Tak    v
derevoobrabatyvayushchej promyshlennosti ego ispol'zuyut v  sushil'nyh
kamerah, v sel'skom hozyajstve -- dlya obogreva teplic i ferm.
     Na  risunkah  ris.  4.1...ris.  4.4 predstavleny razlichnye
varianty ispolneniya dizel'nyh agregatov firmy ABZ.
     Agregat   tip   ON-700/50   rabotaet   v   aeroportu    g.
Frankfurt-na-Majne  i  v  sluchae  otsutstviya  napryazheniya v seti
pitaet elektroenergiej ustanovku zapravki samoletov toplivom.
     Dizel'nyj  agregat  (ris.  p026)  moshchnost'yu  700  kVA,   v
shumoizolirovannom 9-metrovom kontejnere:
     tip ON-700/50;
     dvigatel' MTU serii 396;
     generator Leroy Somer.
     Agregat v ispolnenii blochnoj miniteploelektrostancii (ris.
p027). Teplovoj shkaf pokazan so snyatoj perednej stenkoj. Dannyj
agregat   rabotaet   na   derevoobrabatyvayushchem   kombinate  pod
Sankt-Peterburgom.
     Agregat rezervnogo energosnabzheniya (ris. p028), dlya Centra
Lyuftganzy v Pekine (Kitaj), moshchnost'yu 1000 kVA:
     tip CS-1000/50;
     dvigatel' Cummins serii KTA-50;
     generator Leroy Somer.
     Peredvizhnoj  agregat  legkoj  konstrukcii   (ris.   p029),
moshchnost'yu 60 kVA transportiruemyj legkovym avtomobilem:
     tip AT-60/50;
     dvigatel' Iveco;
     generator Leroy Somer.
     Agregat pokazan v zakrytom polozhenii i s podnyatym kozhuhom.
     Avtonomnyj nasos s dizel'nym privodom moshchnost'yu 319 kVt:
     tip RG-319/PP/1800;
     dvigatel' MAN;
     nasos Sulzer Weise.



     Koncern  SDMO  (Franciya)  vhodit  v  gruppu kompanij Group
Meunier. On obrazovan  v  1969  godu  i  k  nastoyashchemu  vremeni
vklyuchaet  tri krupnyh podrazdeleniya ES, MS, AS i shest' zavodov.
Na zavodah koncerna vypuskayutsya dizeli moshchnost'yu ot 1  do  5000
kVA.
     Otdelenie  ES  rabotaet  s  dvumya  zavodami, gde vypuskaet
agregaty moshchnost'yu ot 1 do 100 kVA.
     Otdelenie MS vypuskaet dizel'-generatory moshchnost'yu ot  100
do    2000   kVA.   Zdes'   proektiruyutsya   i   izgotavlivayutsya
dizel'-elektrostancii. Oni mogut raspolagat'sya  v  stacionarnyh
sooruzheniyah ili kontejnerah.
     Otdelenie   AS   vypuskaet   nestandartnye  agregaty.  Ono
proektiruet  i  izgotavlivaet  specializirovannye  sistemy  dlya
voennyh prilozhenij, sredstv svyazi, morskih sudov.
     V   agregatah   SDMO   ispol'zuyutsya   dvigateli  sleduyushchih
proizvoditelej: Cummins, Volvo, Perkins,  Lister,  Petter,  dlya
kotoryh harakterny nadezhnost' i ekonomichnost'.
     Dizel'-generatory  SDMO vypuskayutsya v treh ispolneniyah dlya
ustanovki v pomeshchenii ili pod otkrytym nebom:
     Compact -- na vibroizoliruyushchej rame (ris. p056);
     Silent -- v shumopogloshchayushchem kontejnere;
     Super Silent -- v dvojnom shumopogloshchayushchem kontejnere.
     Kontejnery Silent i Super Silent mogut ustanavlivat'sya  na
kolesnoe shassi.
     Vazhnym    tehnicheskim    pokazatelem   dizel'-generatornyh
ustanovok yavlyaetsya uroven' shuma. V  agregatah  SDMO,  blagodarya
kompleksnomu  shumopodavleniyu,  uroven' shuma sostavlyaet ne bolee
85 dB, a pri  usilennom  shumopodavlenii  --  ne  bolee  75  dB.
SHumopogloshchayushchaya   obolochka   dlya   kontejnerov   imeet  sloenuyu
strukturu s chereduyushchimisya sloyami metall-poliuretan-metall.
     Firma  proizvodit   i   postavlyaet   dizel'-generatory   v
diapazone  moshchnostej  ot  1  do  5000  kVA.  Tipy  generatornyh
ustanovok   koncerna   SDMO   predstavleny   v   tabl.    t030.
Garantirovannyj  srok  sluzhby  agregatov 4 000 motochasov ili 12
mesyacev ekspluatacii.
     Zapusk i upravlenie dizelyami osushchestvlyaetsya v  ruchnom  ili
avtomaticheskom  rezhimah.  Dlya  etogo  ustanavlivaetsya  odna  iz
sleduyushchih sistem upravleniya (ris. p057).
     MICS   Nano   --    sistema    kontrolya    i    upravleniya
dizel'-generatorom  dlya  ruchnogo  sposoba upravleniya (ris. p057
a).
     MICS  Pico  --  sistema  kontrolya  parametrov   raboty   i
upravleniya  dizel'-generatorom  v  avtomaticheskom  rezhime (ris.
p057 b).
     MICS  Process  --  mikroprocessornaya  sistema  kontrolya  i
upravleniya  vsemi  funkciyami dizel'-generatora (start, vyhod na
rezhim, ostanovka, upravlenie sistemoj ohlazhdeniya  i  t.d.).  Na
cifrovom  displee  otobrazhayutsya  parametry  raboty  agregata  v
rezhime real'nogo vremeni (ris. p057 v).
     MICS   Commander   --   sistema    upravleniya    funkciyami
energosistemy,  sostoyashchej iz neskol'kih agregatov. Ona stroitsya
na baze integrirovannyh modulej  MICS  Process  i  osushchestvlyaet
sinhronizaciyu    parallel'no   rabotayushchih   dizel'-generatorov.
Maksimal'noe kolichestvo parallel'no rabotayushchih agregatov -- 12.
     MICS Process  obrabatyvaet  do  100  priznakov  nepoladok,
vklyuchaya  60  ustanovlennyh  izgotovitelem  i 30 programmiruemyh
pol'zovatelem, registriruet datu i vremya  priznakov  otklonenij
parametrov  raboty  uzlov dizel'-generatorov v rezhime real'nogo
vremeni.
     Programmirovanie rezhimov raboty pozvolyaet  MICS  Commander
ispol'zovat'  minimal'no  neobhodimoe  kolichestvo agregatov dlya
pitaniya  potrebitelej.  Zapusk,  sinhronizaciya,   vklyuchenie   i
vyklyuchenie osushchestvlyaetsya v avtomaticheskom rezhime.
     Dlya  distancionnogo upravleniya energosistemoj ispol'zuetsya
telekommunikacionnyj   modul'.   On   pozvolyaet    osushchestvlyat'
udalennyj   kontrol'  i  upravlenie  cherez  interfejs  RS422  i
regulirovat' 32 parametra energosistemy.
     Krome shirokoj nomenklatury dizel'-generatorov koncern SDMO
vypuskaet avtonomnye agregaty dlya  osveshcheniya,  svarochnyh  rabot
(ris.   p058)  i  elektrogeneratory  s  nestandartnym  vyhodnym
napryazheniem.  Dlya   avtonomnogo   osveshcheniya   bol'shoj   ploshchadi
vypuskaetsya  peredvizhnoj  agregat  oborudovannyj  shestimetrovoj
machtoj s natrievoj lampoj moshchnost'yu 1,5 kVt.
     Moshchnost' svarochnyh avtonomnyh agregatov koncerna  SDMO  --
3,7  kVt.  Tri  tipa  ispolneniya  --  na  rame, na telezhke i na
avtomobil'nom   pricepe   udovletvoryayut   lyubym    trebovaniyam.
Tehnicheskie   harakteristiki   svarochnyh  avtonomnyh  agregatov
privedeny v tabl. t031.



     Pervye  popytki   ispol'zovaniya   solnechnoj   energii   na
kommercheskoj  osnove  otnosyatsya  k  80-m godam nashego stoletiya.
Krupnejshih  uspehov  v  etoj  oblasti  dobilas'   firma   Loose
Industries (SSHA). Eyu v dekabre 1989 goda vvedena v ekspluataciyu
solnechno-gazovaya stanciya moshchnost'yu 80 MVt.
     Zdes'  zhe,  v  Kalifornii, v 1994 godu vvedeno eshche 480 MVt
elektricheskoj moshchnosti, prichem, stoimost'  1  kVtch  energii  --
7...8  centov. |to nizhe, chem na tradicionnyh stanciyah. V nochnye
chasy i zimoj energiyu daet, v osnovnom, gaz, a letom  v  dnevnye
chasy -- solnce.
     |lektrostanciya  v Kalifornii prodemonstrirovala, chto gaz i
solnce, kak osnovnye  istochniki  energii  blizhajshego  budushchego,
sposobny  effektivno  dopolnyat'  drug druga. Poetomu ne sluchaen
vyvod,  chto  v  kachestve  partnera  solnechnoj  energii   dolzhny
vystupat'  razlichnye  vidy  zhidkogo  ili gazoobraznogo topliva.
Naibolee  veroyatnoj  "kandidaturoj"   yavlyaetsya   vodorod.   Ego
poluchenie  s  ispol'zovaniem solnechnoj energii, naprimer, putem
elektroliza vody mozhet byt'  dostatochno  deshevym,  a  sam  gaz,
obladayushchij    vysokoj    teplotvornoj    sposobnost'yu,    legko
transportirovat' i dlitel'no hranit'.
     Otsyuda    vyvod:    naibolee    ekonomichnaya    vozmozhnost'
ispol'zovaniya   solnechnoj   energii,   kotoraya  prosmatrivaetsya
segodnya -- napravlyat' ee dlya polucheniya vtorichnyh vidov  energii
v   solnechnyh  rajonah  zemnogo  shara.  Poluchennoe  zhidkoe  ili
gazoobraznoe toplivo mozhno budet perekachivat' po  truboprovodam
ili perevozit' tankerami v drugie rajony.
     Bystroe razvitie gelioenergetiki stalo vozmozhnym blagodarya
snizheniyu stoimosti fotoelektricheskih preobrazovatelej v raschete
na 1 Vt  ustanovlennoj  moshchnosti s 1000 dollarov v 1970 godu do
3...5 dollarov v 1997 godu i povysheniyu  ih  KPD  s  5  do  18%.
Umen'shenie  stoimosti  solnechnogo  vatta  do 50 centov pozvolit
gelioustanovkam konkurirovat' s drugimi avtonomnymi istochnikami
energii, naprimer, s dizel'elektrostanciyami.



     Odnim  iz  liderov  prakticheskogo  ispol'zovaniya   energii
Solnca   stala   SHvejcariya.   Zdes'   postroeno  primerno  2600
gelioustanovok na kremnievyh fotopreobrazovatelyah moshchnost'yu  ot
1  do 1000 kVt i solnechnyh kollektornyh ustrojstv dlya polucheniya
teplovoj energii. Programma, poluchivshaya naimenovanie "Solar-91"
i   osushchestvlyaemaya   pod   lozungom    "Za    energonezavisimuyu
SHvejcariyu!",  vnosit  zametnyj  vklad  v  reshenie ekologicheskih
problem i  energeticheskuyu  nezavisimost'  strany  importiruyushchej
segodnya bolee 70 procentov energii.
     Programma   "Solar-91"   osushchestvlyaetsya   prakticheski  bez
podderzhki  gosudarstvennogo  byudzheta,  v  osnovnom,   za   schet
dobrovol'nyh    usilij    i    sredstv    otdel'nyh    grazhdan,
predprinimatelej  i  municipalitetov.  K   2000-mu   godu   ona
predusmatrivaet dovesti kolichestvo gelioustanovok do 3000.
     Gelioustanovku  na  kremnievyh  fotopreobrazovatelyah, chashche
vsego moshchnost'yu  2...3  kVt,  montiruyut  na  kryshah  i  fasadah
zdanij.  Ona zanimaet primerno 20...30 kvadratnyh metrov. Takaya
ustanovka   vyrabatyvaet   v   god   v   srednem   2000    kVtch
elektroenergii,  chto  dostatochno  dlya  obespecheniya bytovyh nuzhd
srednego shvejcarskogo doma  i  zaryadki  bortovyh  akkumulyatorov
elektromobilya. Dnevnoj izbytok energii v letnyuyu poru napravlyayut
v  elektricheskuyu  set' obshchego pol'zovaniya. Zimoj zhe, osobenno v
nochnye chasy, energiya mozhet byt' besplatno vozvrashchena  vladel'cu
gelioustanovki.
     Krupnye   firmy   montiruyut   na  kryshah  proizvodstvennyh
korpusov geliostancii moshchnost'yu do 300 kVt. Odna takaya  stanciya
mozhet pokryt' potrebnosti predpriyatiya v energii na 50...70%.
     V   rajonah  al'pijskogo  vysokogor'ya,  gde  nerentabel'no
prokladyvat'   linii   elektroperedach,   stroyatsya    avtonomnye
gelioustanovki s akkumulyatorami.
     Opyt   ekspluatacii  svidetel'stvuet,  chto  Solnce  uzhe  v
sostoyanii obespechit' energopotrebnosti, po men'shej  mere,  vseh
zhilyh zdanij v strane. Gelioustanovki, raspolagayas' na kryshah i
stenah   zdanij,  na  shumozashchitnyh  ograzhdeniyah  avtodorog,  na
transportnyh  i  promyshlennyh  sooruzheniyah   ne   trebuyut   dlya
razmeshcheniya  dorogostoyashchej  sel'skohozyajstvennoj  ili  gorodskoj
territorii.
     Avtonomnaya solnechnaya ustanovka  u  poselka  Grimzel'  daet
elektroenergiyu   dlya  kruglosutochnogo  osveshcheniya  avtodorozhnogo
tonnelya. Vblizi goroda SHur solnechnye paneli, smontirovannye  na
700-metrovom  uchastke  shumozashchitnogo  ograzhdeniya, ezhegodno dayut
100 kVt elektroenergii. Solnechnye  paneli  moshchnost'yu  320  kVt,
ustanovlennye    po    zakazu   firmy   Biral   na   kryshe   ee
proizvodstvennogo  korpusa  v   Myunzingene,   pochti   polnost'yu
pokryvayut  tehnologicheskie  potrebnosti  predpriyatiya  v teple i
elektroenergii.
     Sovremennaya  koncepciya  ispol'zovaniya  solnechnoj   energii
naibolee  polno  vyrazhena  pri  stroitel'stve  korpusov  zavoda
okonnogo  stekla  v  Arisdorfe,  gde  solnechnym  panelyam  obshchej
moshchnost'yu   50   kVt   eshche  pri  proektirovanii  byla  otvedena
dopolnitel'naya rol' elementov perekrytiya i oformleniya fasada.
     KPD kremnievyh fotopreobrazovatelej  pri  sil'nom  nagreve
zametno snizhaetsya i, poetomu, pod solnechnymi panelyami prolozheny
ventilyacionnye  truboprovody  dlya  prokachki  naruzhnogo vozduha.
Nagretyj  vozduh  rabotaet   kak   teplonositel'   kollektornyh
ustrojstv.      Temno-sinie,      iskryashchiesya      na     solnce
fotopreobrazovateli    na    yuzhnom    i    zapadnom     fasadah
administrativnogo korpusa, otdavaya v set' 9 kVt elektroenergii,
vypolnyayut rol' dekorativnoj oblicovki [13].



     Odin  iz krupnyh razdelov programmy "Solar-91" -- razvitie
transportnyh sredstv ispol'zuyushchih solnechnuyu  energiyu,  tak  kak
avtotransport   "s容daet"   chetvert'   energeticheskih  resursov
neobhodimyh   strane.   Ezhegodno   v    SHvejcarii    provoditsya
mezhdunarodnoe  ralli  solncemobilej "Tur de sol". Trassa ralli,
protyazhennost'yu   644   kilometra,    prolozhena    po    dorogam
severo-zapadnoj   SHvejcarii  i  Avstrii.  Gonki  sostoyat  iz  6
odnodnevnyh etapov, dlina kazhdogo -- ot 80 do 150 kilometrov.
     SHvejcarskie  grazhdane   vozlagayut   bol'shie   nadezhdy   na
decentralizovannoe   proizvodstvo   elektricheskoj   i  teplovoj
energii    sobstvennymi    gelioustanovkami.    |to    otvechaet
nezavisimomu i samostoyatel'nomu shvejcarskomu harakteru, chuvstvu
civilizovannogo sobstvennika, ne zhaleyushchego sredstv radi chistoty
gornogo   vozduha,   vody   i   zemli.   Nalichie   personal'nyh
geliostancij  stimuliruet  razvitie  v  strane  elektroniki   i
elektrotehniki,  priborostroeniya, tehnologii novyh materialov i
drugih naukoemkih otraslej.
     V iyune 1985 goda  Urs  Muntvajler,  27-letnij  inzhener  iz
Berna,  provel  po  dorogam  Evropy  pervoe  mnogodnevnoe ralli
legkih elektromobilej,  oborudovannyh  fotopreobrazovatelyami  i
ispol'zuyushchih  dlya dvizheniya solnechnuyu energiyu. V nem uchastvovalo
neskol'ko    shvejcarskih    samodel'shchikov,    vossedavshih     v
"postavlennyh  na  kolesa yashchikah iz-pod myla" s prikruchennymi k
nim sverhu solnechnymi panelyami. Vo  vsem  mire  togda  edva  li
mozhno bylo naschitat' s desyatok geliomobilej.
     Proshlo   chetyre   goda.   "Tur   de   sol"  prevratilsya  v
neoficial'nyj  chempionat  mira.  V  pyatom  "solnechnom   ralli",
sostoyavshemsya  v 1989 godu, uchastvovalo svyshe 100 predstavitelej
iz FRG, Francii, Anglii, Avstrii, SSHA i drugih  stran.  Tem  ne
menee,  bol'she  poloviny  geliomobilej prinadlezhalo po-prezhnemu
shvejcarskim pervoprohodcam.
     V techenie posleduyushchih pyati let poyavilos' ponyatie  serijnyj
geliomobil'.     Geliomobil'     schitaetsya    serijnym,    esli
firma-izgotovitel' prodala ne menee 10-ti obrazcov i oni  imeyut
sertifikat, razreshayushchij dvizhenie po dorogam obshchego pol'zovaniya.



     Sushchestvuyut  i  drugie  napravleniya  v  osvoenii  solnechnoj
energii. |to,  prezhde  vsego,  ispol'zovanie  fotosinteziruyushchej
sposobnosti  rastenij.  Uzhe  sozdany i uspeshno rabotayut, pravda
poka v laboratornyh usloviyah,  fotobiohimicheskie  sistemy,  gde
energiya  kvanta sveta ispol'zuetsya dlya perenosa elektronov. Oni
yavlyayutsya  proobrazom  effektivnyh  preobrazovatelej   budushchego,
ispol'zuyushchih principy estestvennogo fotosinteza.
     Reshaya voprosy "ekonomichnosti" solnechnoj energetiki, nel'zya
vpadat'     v     rasprostranennoe    zabluzhdeie:    sravnivat'
dorogostoyashchuyu,  no  ochen'  moloduyu  tehnologiyu   preobrazovaniya
energii  Solnca  v  elektrichestvo  s  pomoshch'yu  fotoelementov, s
deshevoj, no "gryaznoj" tehnologiej ispol'zovaniya nefti  i  gaza.
|konomichnost'  etogo novogo vida energeticheskih resursov dolzhna
sravnivat'sya s temi vidami energii,  kotorye  budut  v  teh  zhe
masshtabah ispol'zovat'sya v budushchem.
     Raschety  pokazyvayut,  chto  stoimost' shirokogo proizvodstva
sinteticheskogo zhidkogo  topliva  s  pomoshch'yu  solnechnoj  energii
budet  ravnyat'sya  60 dollaram za barrel' (barrel' [angl. barrel
bukv.  bochka]  --  mera  ob容ma  zhidkih  i   sypuchih   veshchestv.
Anglijskij barel' raven 163,65 l; vinnyj barel' v SSHA -- 119,24
l;  neftyanoj  --  19  l).  Dlya  sravneniya  otmetim, chto segodnya
stoimost' barrelya nefti iz rajona Persidskogo zaliva sostavlyaet
35 dollarov.
     Intensivnost' solnechnogo sveta na urovne  morya  sostavlyaet
1...3  kVt  na  kvadratnyj  metr.  KPD luchshih solnechnyh batarej
sostavlyaet  12...18  procentov.  S  uchetom  KPD  preobrazovanie
energii   solnechnyh   luchej   s   pomoshch'yu  fotopreobrazovatelej
pozvolyaet poluchit' s odnogo kvadratnogo metra ne bolee 1/2  kVt
moshchnosti.
     Opyt  ispol'zovaniya  solnechnoj energii v umerennyh shirotah
pokazyvaet,  chto  energiyu   solnca   vygodnee   neposredstvenno
akkumulirovat'   i   ispol'zovat'  v  vide  tepla.  Razrabotany
proektnye   predlozheniya   dlya   Alyaski   i    severa    Kanady.
Prirodno-klimaticheskie  usloviya  etih  regionov  sopostavimy  s
usloviyami srednej polosy nashej strany.
     Sushchestvuet dva osnovnyh napravleniya v  razvitii  solnechnoj
energetiki:  reshenie  global'nogo  voprosa snabzheniya energiej i
sozdanie solnechnyh preobrazovatelej, rasschitannyh na vypolnenie
konkretnyh  lokal'nyh  zadach.  |ti  preobrazovateli,   v   svoyu
ochered',  takzhe  delyatsya  na  dve gruppy; vysokotemperaturnye i
nizkotemperaturnye [10].
     V   preobrazovatelyah   pervogo   tipa    solnechnye    luchi
koncentriruyutsya  na  nebol'shom  uchastke,  temperatura  kotorogo
podnimetsya do  3000oS.  Takie  ustanovki  uzhe  sushchestvuyut.  Oni
ispol'zuyutsya, naprimer, dlya plavki metallov (sm. ris. p096).
     Samaya   mnogochislennaya  chast'  solnechnyh  preobrazovatelej
rabotaet  pri   gorazdo   men'shih   temperaturah   --   poryadka
100...200oS.  S  ih  pomoshch'yu podogrevayut vodu, obessolivayut ee,
podnimayut  iz  kolodcev.  V  solnechnyh  kuhnyah  gotovyat   pishchu.
Skoncentrirovannym  solnechnym teplom sushat ovoshchi, frukty i dazhe
zamorazhivayut produkty. |nergiyu solnca mozhno akkumulirovat' dnem
dlya obogreva domov i teplic v nochnoe vremya.
     Solnechnye     ustanovki     prakticheski     ne     trebuyut
ekspluatacionnyh  rashodov,  ne  nuzhdayutsya  v remonte i trebuyut
zatrat lish' na ih sooruzhenie i podderzhanie v chistote.  Rabotat'
oni mogut beskonechno.



     S  detstva mnogie pomnyat chto s pomoshch'yu sobiratel'noj linzy
ot  solnechnogo  sveta  mozhno  zazhech'  bumagu.  V   promyshlennyh
ustanovkah linzy ne ispol'zuyutsya: oni tyazhely, dorogi i trudny v
izgotovlenii.
     Sfokusirovat'  solnechnye  luchi mozhno i s pomoshch'yu vognutogo
zerkala.  Ono  yavlyaetsya  osnovnoj  chast'yu   geliokoncentratora,
pribora,  v  kotorom  parallel'nye  solnechnye luchi sobirayutsya s
pomoshch'yu vognutogo zerkala. Esli v fokus zerkala pomestit' trubu
s vodoj, to ona nagreetsya.  Takov  princip  dejstviya  solnechnyh
preobrazovatelej pryamogo dejstviya.
     Naibolee effektivno ih mozhno ispol'zovat' v yuzhnyh shirotah,
no i v   srednej  polose  oni  nahodyat  primenenie.  Zerkala  v
ustanovkah ispol'zuyutsya libo tradicionnye --  steklyannye,  libo
iz polirovannogo alyuminiya.
     Naibolee  effektivnye  koncentratory  solnechnogo izlucheniya
(ris. p091) imeyut formu:
     cilindricheskogo paraboloida (a);
     paraboloida vrashcheniya (b);
     plosko-linejnoj linzy Frenelya (v).
     Firma Loose Industries na solnechno-gazovoj  elektrostancii
v Kalifornii ispol'zuet sistemu parabolo-cilindricheskih dlinnyh
otrazhatelej  v  vide  zheloba.  V  ego  fokuse  prohodit truba s
teplonositelem  --  difenilom,  nagrevaemym  do  350oS.   ZHelob
povorachivaetsya  dlya slezheniya za solncem tol'ko vokrug odnoj osi
(a ne dvuh, kak ploskie geliostaty).  |to  pozvolilo  uprostit'
sistemu slezheniya za solncem.
     Solnechnaya  energiya mozhet neposredstvenno preobrazovyvat'sya
v mehanicheskuyu. Dlya  etogo  ispol'zuetsya  dvigatel'  Stirlinga.
Esli   v   fokuse   parabolicheskogo  zerkala  diametrom  1,5  m
ustanovit' dinamicheskij preobrazovatel',  rabotayushchij  po  ciklu
Stirlinga,   poluchaemoj  moshchnosti  (1  kVt)  dostatochno,  chtoby
podnimat' s glubiny 20 metrov 2 m3 vody v chas.
     V real'nyh  geliosistemah  plosko-linejnaya  linza  Frenelya
ispol'zuetsya redko iz-za ee vysokoj stoimosti.
     Vodonagrevatel'
     Vodonagrevatel'  prednaznachen dlya snabzheniya goryachej vodoj,
v osnovnom,  individual'nyh  hozyajstv.  Ustrojstvo  sostoit  iz
koroba  so  zmeevikom,  baka holodnoj vody, baka-akkumulyatora i
trub. Korob stacionarno ustanavlivaetsya pod  uglom  30...50o  s
orientaciej  na  yuzhnuyu  storonu.  Holodnaya, bolee tyazhelaya, voda
postoyanno postupaet v nizhnyuyu chast' koroba, tam ona  nagrevaetsya
i, vytesnennaya holodnoj vodoj, postupaet v bak-akkumulyator. Ona
mozhet byt' ispol'zovana dlya otopleniya, dlya dusha libo dlya drugih
bytovyh nuzhd.
     Dnevnaya  proizvoditel'nost' na shirote 50o primerno ravna 2
kvtch s kvadratnogo metra. Temperatura vody v  bake-akkumulyatore
dostigaet 60...70o. KPD ustanovki -- 40%.
     Teplovye koncentratory
     Kazhdyj,  kto  hot'  raz byval v teplicah, znaet, kak rezko
otlichayutsya usloviya vnutri nee ot okruzhayushchih: Temperatura v  nej
vyshe  (mehanizm parnikovogo effekta sm. str. 6). Solnechnye luchi
pochti besprepyatstvenno prohodyat skvoz'  prozrachnoe  pokrytie  i
nagrevayut pochvu, rasteniya, steny, konstrukciyu kryshi. V obratnom
napravlenii    teplo   rasseivaetsya   malo   iz-za   povyshennoj
koncentracii uglekislogo gaza. Po shodnomu principu rabotayut  i
teplovye koncentratory.
     |to  -- derevyannye, metallicheskie, ili plastikovye koroba,
s odnoj storony zakrytye odinarnym ili dvojnym steklom.  Vnutr'
koroba  dlya  maksimal'nogo pogloshcheniya solnechnyh luchej vstavlyayut
volnistyj metallicheskij  list,  okrashennyj  v  chernyj  cvet.  V
korobe  nagrevaetsya  vozduh  ili voda, kotorye periodicheski ili
postoyanno otbirayutsya ottuda s pomoshch'yu ventilyatora ili nasosa.



     Srednee za god znachenie summarnoj  solnechnoj  radiacii  na
shirote  55o,  postupayushchej  v  sutki  na  20  m2  gorizontal'noj
poverhnosti,  sostavlyaet  50...60   kVtch.   |to   sootvetstvuet
zatratam energii na otoplenie doma ploshchad'yu 60 m2.
     Dlya uslovij ekspluatacii sezonno obitaemogo zhilishcha srednej
polosy   naibolee   podhodyashchej   yavlyaetsya   vozdushnaya   sistema
teplosnabzheniya. Vozduh nagrevaetsya v solnechnom kollektore i  po
vozduhovodam   podaetsya   v   pomeshchenie.   Udobstva  primeneniya
vozdushnogo teplonositelya po sravneniyu s zhidkostnym ochevidny:
     net opasnosti, chto sistema zamerznet;
     net neobhodimosti v trubah i kranah;
     prostota i deshevizna.
     Nedostatok -- nevysokaya teploemkost' vozduha.
     Konstruktivno    kollektor    predstavlyaet    soboj    ryad
zasteklennyh   vertikal'nyh   korobov,  vnutrennyaya  poverhnost'
kotoryh  zachernena  matovoj  kraskoj,  ne  dayushchej  zapaha   pri
nagreve. SHirina koroba okolo 60 sm.
     V   chasti   raspolozheniya  solnechnogo  kollektora  na  dome
predpochtenie otdaetsya vertikal'nomu variantu. On mnogo proshche  v
stroitel'stve   i   dal'nejshem  obsluzhivanii.  Po  sravneniyu  s
naklonnym kollektorom (naprimer, zanimayushchim  chast'  kryshi),  ne
trebuetsya   uplotneniya  ot  vody,  otpadaet  problema  snegovoj
nagruzki, s vertikal'nyh stekol legko smyt' pyl'.
     Ploskij  kollektor,  pomimo  pryamoj  solnechnoj   radiacii,
vosprinimaet  rasseyannuyu  i  otrazhennuyu  radiaciyu:  v pasmurnuyu
pogodu, pri legkoj oblachnosti, slovom, v teh usloviyah, kakie my
real'no imeem v srednej polose.
     Ploskij kollektor ne sozdaet vysokopotencial'noj  teploty,
kak  koncentriruyushchij kollektor, no dlya konvekcionnogo otopleniya
etogo i ne trebuetsya, zdes' dostatochno imet' nizkopotencial'nuyu
teplotu.   Solnechnyj   kollektor   raspolagaetsya   na   fasade,
orientirovannom  na  yug  (dopustimo otklonenie do 30o na vostok
ili na zapad) [9].
     Neravnomernost' solnechnoj radiacii v techenie dnya, a  takzhe
zhelanie  obogrevat'  dom  noch'yu  i  v  pasmurnyj  den'  diktuet
neobhodimost'  ustrojstva  teplovogo  akkumulyatora.   Dnem   on
nakaplivaet  teplovuyu  energiyu,  a  noch'yu  otdaet. Dlya raboty s
vozdushnym   kollektorom   naibolee    racional'nym    schitaetsya
gravijno-galechnyj akkumulyator. On deshev, prost v stroitel'stve.
Gravijnuyu   zasypku   mozhno   razmestit'  v  teploizolirovannoj
zaglublennoj cokol'noj chasti doma. Teplyj vozduh nagnetaetsya  v
akkumulyator s pomoshch'yu ventilyatora.
     Dlya doma, ploshchad'yu 60 m2, ob容m akkumulyatora sostavlyaet ot
3 do 6  m3. Razbros opredelyaetsya kachestvom ispolneniya elementov
geliosistemy,  teploizolyaciej,  a   takzhe   rezhimom   solnechnoj
radiacii v konkretnoj mestnosti.
     Sistema  solnechnogo teplosnabzheniya doma rabotaet v chetyreh
rezhimah (ris. p095 a...g):
     otoplenie i akkumulirovanie teplovoj energii (a);
     otoplenie ot akkumulyatora (b);
     akkumulirovanie teplovoj energii (v);
     otoplenie ot kollektora (g).
     V holodnye solnechnye  dni  nagretyj  v  kollektore  vozduh
podnimaetsya  i cherez otverstiya u potolka postupaet v pomeshcheniya.
Cirkulyaciya vozduha idet za schet estestvennoj konvekcii. V yasnye
teplye dni goryachij vozduh zabiraetsya iz verhnej zony kollektora
i s pomoshch'yu ventilyatora  prokachivaetsya  cherez  gravij,  zaryazhaya
teplovoj   akkumulyator.  Dlya  nochnogo  otopleniya  i  na  sluchaj
pasmurnoj  pogody  vozduh  iz   pomeshcheniya   progonyaetsya   cherez
akkumulyator i vozvrashchaetsya v komnaty podogretyj.
     V  srednej  polose geliosistema lish' chastichno obespechivaet
potrebnosti  otopleniya.  Opyt  ekspluatacii   pokazyvaet,   chto
sezonnaya  ekonomiya  topliva  za  schet  ispol'zovaniya  solnechnoj
energii dostigaet 60%.



     Pervoj lopastnoj mashinoj,  ispol'zovavshej  energiyu  vetra,
byl  parus.  Parus  i  vetrodvigatel'  krome  odnogo  istochnika
energii  ob容dinyaet  odin  i  tot  zhe   ispol'zuemyj   princip.
Issledovaniya   YU.   S.   Kryuchkova  pokazali,  chto  parus  mozhno
predstavit'  v  vide  vetrodvigatelya  s  beskonechnym  diametrom
kolesa.  Parus yavlyaetsya naibolee sovershennoj lopastnoj mashinoj,
s   naivysshim   koefficientom   poleznogo   dejstviya,   kotoraya
neposredstvenno ispol'zuet energiyu vetra dlya dvizheniya.
     Vetroenergetika,  ispol'zuyushchaya vetrokolesa i vetrokaruseli
(dvigateli  karusel'nogo  tipa  sm.  ris.  p068),  vozrozhdaetsya
sejchas,   prezhde  vsego,  v  nazemnyh  ustanovkah.  V  SSHA  uzhe
postroeny i  ekspluatiruyutsya  kommercheskie  ustanovki.  Proekty
napolovinu  finansiruyutsya  iz  gosudarstvennogo byudzheta. Vtoruyu
polovinu investiruyut budushchie  potrebiteli  ekologicheski  chistoj
energii.
     Eshche  v  1714  godu  francuz Dyu Kvit predlozhil ispol'zovat'
vetrodvigatel' v kachestve dvizhitelya dlya peremeshcheniya po vode.
     Pyatilopastnoe  vetrokoleso,  ustanovlennoe   na   trenoge,
dolzhno  bylo  privodit'  v  dvizhenie grebnye kolesa. Ideya tak i
ostalas' na  bumage,  hotya  ponyatno,  chto  veter  proizvol'nogo
napravleniya mozhet dvigat' sudno v lyubom napravlenii [14].
     Pervye  razrabotki  teorii vetrodvigatelya otnosyatsya k 1918
g.  V.   Zalevskij   zainteresovalsya   vetryakami   i   aviaciej
odnovremenno.   On   nachal  sozdavat'  polnuyu  teoriyu  vetryanoj
mel'nicy i vyvel  neskol'ko  teoreticheskih  polozhenij,  kotorym
dolzhna otvechat' vetroustanovka.
     V nachale HH veka interes k vozdushnym vintam i vetrokolesam
ne byl  obosoblen  ot  obshchih  tendencij vremeni -- ispol'zovat'
veter,  gde  eto  tol'ko  vozmozhno.  Pervonachal'no   naibol'shee
rasprostranenie  vetroustanovki  poluchili v sel'skom hozyajstve.
Vozdushnyj vint ispol'zovali dlya privoda sudovyh mehanizmov.  Na
vsemirno   izvestnom  "Frame"  ("Fram"  [fr.  frum  vpered]  --
issledovatel'skoe sudno F. Nansena, issledovatelya  Arktiki)  on
vrashchal dinamomashinu. Na parusnikah vetryaki privodili v dvizhenie
nasosy i yakornye mehanizmy.
     V  Rossii  k  nachalu  nyneshnego  veka vrashchalos' okolo 2500
tysyach vetryakov obshchej moshchnost'yu  million  kilovatt.  Posle  1917
goda  mel'nicy  ostalis'  bez  hozyaev i postepenno razrushilis'.
Pravda, delalis' popytki  ispol'zovat'  energiyu  vetra  uzhe  na
nauchnoj  i gosudarstvennoj osnove. V 1931 godu vblizi YAlty byla
postroena  krupnejshaya  po  tem   vremenam   vetroenergeticheskaya
ustanovka  moshchnost'yu  100  kVt,  a  pozdnee  razrabotan  proekt
agregata na 5000 kVt. No realizovat' ego ne  udalos',  tak  kak
Institut  vetroenergetiki,  zanimavshijsya  etoj  problemoj,  byl
zakryt [14].
     Slozhivshayasya situaciya  otnyud'  ne  obuslovlivalas'  mestnym
golovotyapstvom. Takova byla obshchemirovaya tendenciya. V SSHA k 1940
godu postroili vetroagregat moshchnost'yu v 1250 kVt. K koncu vojny
odna  iz  ego  lopastej  poluchila povrezhdenie. Ee dazhe ne stali
remontirovat'   --   ekonomisty   podschitali,   chto    vygodnej
ispol'zovat'   obychnuyu   dizel'nuyu  elektrostanciyu.  Dal'nejshie
issledovaniya etoj ustanovki  prekratilis',  a  ee  sozdatel'  i
vladelec  P.  Putnem  izlozhil  svoj gorestnyj opyt v prekrasnoj
knige "|nergiya vetra", kotoraya ne poteryala  do  sih  por  svoej
aktual'nosti.
     Neudavshiesya   popytki   ispol'zovat'   energiyu   vetra   v
krupnomasshtabnoj energetike sorokovyh godov ne  byli  sluchajny.
Neft' ostavalas' sravnitel'no deshevoj, rezko snizilis' udel'nye
kapital'nye   vlozheniya  na  krupnyh  teplovyh  elektrostanciyah,
osvoenie gidroenergii, kak togda kazalos', garantiruet i nizkie
ceny i udovletvoritel'nuyu ekologicheskuyu chistotu.
     Sushchestvennym  nedostatkom  energii   vetra   yavlyaetsya   ee
izmenchivost'  vo  vremeni, no ego mozhno skompensirovat' za schet
raspolozheniya vetroagregatov. Esli v usloviyah  polnoj  avtonomii
ob容dinit'   neskol'ko   desyatkov  krupnyh  vetroagregatov,  to
srednyaya  ih  moshchnost'  budet  postoyannoj.  Pri  nalichii  drugih
istochnikov energii vetrogenerator mozhet dopolnyat' sushchestvuyushchie.
I,  nakonec,  ot  vetrodvigatelya mozhno neposredstvenno poluchat'
mehanicheskuyu energiyu.



     Veter duet vezde -- na sushe i na more.  CHelovek  ne  srazu
ponyal,  chto  peremeshchenie vozdushnyh mass svyazano s neravnomernym
izmeneniem temperatury i vrashcheniem zemli, no  eto  ne  pomeshalo
nashim predkam ispol'zovat' veter dlya moreplavaniya.
     Global'nye vetry
     K global'nym vetram otnosyatsya passaty i zapadnyj veter.
     Passaty  obrazuyutsya  v  rezul'tate  nagreva ekvatorial'noj
chasti zemli. Nagretyj  vozduh  podnimaetsya  vverh,  uvlekaya  za
soboj  vozdushnye massy s severa i yuga. Vrashchenie zemli otklonyaet
potoki vozduha. V rezul'tate ustanavlivayutsya duyushchie kruglyj god
s postoyannoj siloj severo-vostochnyj passat v severnom polusharii
i yugo-vostochnyj -- v yuzhnom. Passaty  duyut  v  priekvatorial'noj
oblasti,  zaklyuchennoj  mezhdu 25 i 30o severnoj i yuzhnoj shirotami
sootvetstvenno. V severnom  polusharii  passaty  ohvatyvayut  11%
poverhnosti  okeanov,  a  v yuzhnoj -- 20%. Sila passatnogo vetra
obychno sostavlyaet 2...3 balla.
     Zapadnyj veter duet kruglyj  god  s  zapada  na  vostok  v
polose  ot 40 do 60o yuzhnoj shiroty vdol' kromki drejfuyushchih l'dov
Antarktidy.  |to  samyj  sil'nyj  postoyannyj  veter.  Ego  sila
dostigaet 8...10 ballov i redko byvaet menee 5 ballov.
     V  glubine materika net postoyannogo napravleniya vetra. Tak
kak  raznye  uchastki  sushi  v  raznoe  vremya  goda  nagrevayutsya
po-raznomu  mozhno  govorit'  tol'ko o preimushchestvennom sezonnom
napravlenii vetra. Krome togo, na  raznoj  vysote  veter  vedet
sebya  po-raznomu, a dlya vysot do 50 metrov harakterny ryskayushchie
potoki.
     Potencial  atmosfery  mozhno  vychislit'  znaya  ee  massu  i
skorost'  rasseyaniya energii. Dlya prizemnogo sloya tolshchinoj v 500
metrov  energiya  vetra,  prevrashchayushchayasya  v  teplo,   sostavlyaet
primerno  82  trilliona  kilovatt-chasov  v god. Konechno, vsyu ee
ispol'zovat' nevozmozhno, v chastnosti, po toj prichine, chto chasto
postavlennye vetryaki budut zatenyat' drug druga. V to  zhe  vremya
otobrannaya u vetra energiya, v konechnom schete, vnov' prevratitsya
v teplo.
     Srednegodovye  skorosti  vozdushnyh  potokov na stometrovoj
vysote prevyshayut 7 m/s. Esli vyjti  na  vysotu  v  100  metrov,
ispol'zuya podhodyashchuyu estestvennuyu vozvyshennost', to vezde mozhno
stavit' effektivnyj vetroagregat.
     Na   ris.  p085  pokazany  oblasti  energii  srednegodovyh
potokov vetra Evropejskoj chasti  stran  SNG  [15].  Esli  vzyat'
tol'ko  nizhnij  100-metrovyj  sloj i postavit' ustanovku na 100
kvadratnyh kilometrov, to pri ustanovlennoj moshchnosti okolo dvuh
milliardov  kilovatt  mozhno  vyrabotat'  za  god  5  trillionov
kilovatt-chasov,   chto  v  2  raza  bol'she  gidroenergeticheskogo
potenciala stran SNG.
     Mestnye vetry
     Pervymi dlya plavaniya ispol'zovalis' mestnye vetry.  K  nim
otnosyatsya  brizy  (briz  [fr. brise] -- svezhij veter). Brizy --
eto  legkie  vetry,  okajmlyayushchie  berega  materikov  i  bol'shih
ostrovov,   vyzyvaemye   sutochnym  kolebaniem  temperatury.  Ih
periodichnost' obuslovlena razlichiem  temperatury  sushi  i  morya
dnem  i  noch'yu.  Dnem  susha  nagrevaetsya bystree i sil'nee, chem
more.
     Teplyj vozduh podnimaetsya nad beregovoj polosoj, a na  ego
mesto  ustremlyaetsya  prohladnyj  vozduh s morya -- morskoj briz.
Noch'yu bereg ohlazhdaetsya bystree i sil'nee,  chem  more,  poetomu
teplyj  vozduh  podnimaetsya  nad morem, a ego zameshchaet holodnyj
vozduh s sushi -- beregovoj briz.
     Vtorymi,  postoyanno  duyushchimi  vetrami,  yavlyayutsya   mussony
(musson  [arabsk.  mavsim]  --  vremya  goda).  |ti vetry duyut v
Indijskom okeane i svyazany s  sezonnym  izmeneniem  temperatury
materika  i okeana. Letom solnechnye luchi sil'nee nagrevayut sushu
i veter duet s morya na sushu. Zimoj musson duet s sushi na  more.
Vrashchenie   zemli  vyzyvaet  poyavlenie  sil  Koriolisa,  kotorye
otklonyayut  mussony  vpravo.  Poetomu  letom  duyut  yugo-zapadnye
mussony,  a zimoj -- severovostochnye. Mussony dostigayut bol'shoj
sily i vyzyvayut  v  Indijskom  okeane  sootvetstvuyushchie  mestnym
vetram poverhnostnye techeniya.



     Princip  dejstviya  vseh  vetrodvigatelej odin: pod naporom
vetra vrashchaetsya vetrokoleso  s  lopastyami,  peredavaya  krutyashchij
moment  cherez  sistemu peredach valu generatora, vyrabatyvayushchego
elektroenergiyu,   vodyanomu   nasosu.   CHem    bol'she    diametr
vetrokolesa,  tem bol'shij vozdushnyj potok ono zahvatyvaet i tem
bol'she energii vyrabatyvaet agregat.
     Principial'naya prostota daet zdes' isklyuchitel'nyj  prostor
dlya  konstruktorskogo  tvorchestva, no tol'ko neopytnomu vzglyadu
vetroagregat predstavlyaetsya prostoj konstrukciej.
     Tradicionnaya komponovka vetryakov -- s gorizontal'noj  os'yu
vrashcheniya  (ris.  p084)  -- neplohoe reshenie dlya agregatov malyh
razmerov i moshchnostej. Kogda zhe razmahi lopastej vyrosli,  takaya
komponovka  okazalas'  neeffektivnoj,  tak kak na raznoj vysote
veter duet v raznye storony. V etom sluchae ne tol'ko ne udaetsya
optimal'no orientirovat'  agregat  po  vetru,  no  i  voznikaet
opasnost' razrusheniya lopastej.
     Krome  togo,  koncy  lopastej krupnoj ustanovki dvigayas' s
bol'shoj skorost'yu sozdayut shum. Odnako  glavnoe  prepyatstvie  na
puti  ispol'zovanii  energii  vetra  vse  zhe  ekonomicheskaya  --
moshchnost' agregata ostaetsya  nebol'shoj  i  dolya  zatrat  na  ego
ekspluataciyu  okazyvaetsya  znachitel'noj.  V itoge sebestoimost'
energii ne pozvolyaet vetryakam s gorizontal'noj  os'yu  okazyvat'
real'nuyu konkurenciyu tradicionnym istochnikam energii.
     Po  prognozam  firmy  Boing  (SSHA)  na tekushchee stoletie --
dlina  lopastej  kryl'chatyh  vetrodvigatelej  ne  prevysit   60
metrov,   chto   pozvolit   sozdat'  vetroagregaty  tradicionnoj
komponovki moshchnost'yu 7 MVt. Segodnya samye  krupnye  iz  nih  --
vdvoe  "slabee".  V bol'shoj vetroenergetike tol'ko pri massovom
stroitel'stve mozhno rasschityvat' na to, chto cena  kilovatt-chasa
snizitsya do desyati centov.
     Malomoshchnye  agregaty  mogut  vyrabatyvat' energiyu primerno
vtroe  bolee  doroguyu.  Dlya  sravneniya  otmetim,  chto   serijno
vypuskavshijsya    v   1991   godu   NPO   "Vetroen"   kryl'chatyj
vetrodvigatel', imel razmah lopastej 6 metrov i moshchnost' 4 kVt.
Ego kilovatt-chas obhodilsya v 8...10 kopeek.
     Tipy vetrodvigatelej
     Bol'shinstvo tipov vetrodvigatelej izvestny tak davno,  chto
istoriya    umalchivaet    imena   ih   izobretatelej.   Osnovnye
raznovidnosti  vetroagregatov  izobrazheny  na  ris.  p066.  Oni
delyatsya na dve gruppy:
     vetrodvigateli s gorizontal'noj os'yu vrashcheniya (kryl'chatye)
(2...5);
     vetrodvigateli  s vertikal'noj os'yu vrashcheniya (karusel'nye:
lopastnye (1) i ortogonal'nye (6)).
     Tipy   kryl'chatyh   vetrodvigatelej   otlichayutsya    tol'ko
kolichestvom lopastej.
     Kryl'chatye
     Dlya  kryl'chatyh  vetrodvigatelej, naibol'shaya effektivnost'
kotoryh dostigaetsya pri dejstvii potoka vozduha perpendikulyarno
k ploskosti  vrashcheniya  lopastej-kryl'ev,  trebuetsya  ustrojstvo
avtomaticheskogo  povorota  osi vrashcheniya. S etoj cel'yu primenyayut
krylo-stabilizator.  Karusel'nye  vetrodvigateli  obladayut  tem
preimushchestvom,  chto  mogut rabotat' pri lyubom napravlenii vetra
ne izmenyaya svoego polozheniya.
     Koefficient ispol'zovaniya energii vetra (sm. ris. p067)  u
kryl'chatyh vetrodvigatelej namnogo vyshe chem u karusel'nyh [14].
V to zhe vremya, u karusel'nyh -- namnogo bol'she moment vrashcheniya.
On  maksimalen  dlya karusel'nyh lopastnyh agregatov pri nulevoj
otnositel'noj skorosti vetra.
     Rasprostranenie  kryl'chatyh   vetroagregatov   ob座asnyaetsya
velichinoj  skorosti  ih  vrashcheniya.  Oni  mogut  neposredstvenno
soedinyat'sya   s    generatorom    elektricheskogo    toka    bez
mul'tiplikatora.  Skorost'  vrashcheniya kryl'chatyh vetrodvigatelej
obratno proporcional'na kolichestvu kryl'ev, poetomu agregaty  s
kolichestvom lopastej bol'she treh prakticheski ne ispol'zuyutsya.
     Karusel'nye
     Razlichie   v   aerodinamike  daet  karusel'nym  ustanovkam
preimushchestvo  v  sravnenii  s  tradicionnymi   vetryakami.   Pri
uvelichenii  skorosti  vetra  oni  bystro  narashchivayut silu tyagi,
posle  chego  skorost'  vrashcheniya  stabiliziruetsya.   Karusel'nye
vetrodvigateli  tihohodny  i eto pozvolyaet ispol'zovat' prostye
elektricheskie shemy, naprimer, s asinhronnym  generatorom,  bez
riska poterpet' avariyu pri sluchajnom poryve vetra. Tihohodnost'
vydvigaet   odno  ogranichivayushchee  trebovanie  --  ispol'zovanie
mnogopolyusnogo generatora rabotayushchego na malyh oborotah.  Takie
generatory  ne  imeyut shirokogo rasprostraneniya, a ispol'zovanie
mul'tiplikatorov    (mul'tiplikator     [lat.     multiplicator
umnozhayushchij] -- povyshayushchij reduktor) ne effektivno iz-za nizkogo
KPD poslednih.
     Eshche  bolee  vazhnym  preimushchestvom  karusel'noj konstrukcii
stala ee sposobnost' bez dopolnitel'nyh  uhishchrenij  sledit'  za
tem  "otkuda  duet veter", chto ves'ma sushchestvenno dlya prizemnyh
ryskayushchih potokov. Vetrodvigateli  podobnogo  tipa  stroyatsya  v
SSHA, YAponii, Anglii, FRG, Kanade.
     Karusel'nyj  lopastnyj  vetrodvigatel'  naibolee  prost  v
ekspluatacii. Ego konstrukciya obespechivaet maksimal'nyj  moment
pri  zapuske  vetrodvigatelya i avtomaticheskoe samoregulirovanie
maksimal'noj skorosti vrashcheniya v processe raboty. S uvelicheniem
nagruzki umen'shaetsya skorost' vrashcheniya i  vozrastaet  vrashchayushchij
moment vplot' do polnoj ostanovki.
     Ortogonal'nye
     Ortogonal'nye  vetroagregaty,  kak  polagayut  specialisty,
perspektivny   dlya   bol'shoj    energetiki.    Segodnya    pered
vetropoklonnikami  ortogonal'nyh konstrukcij stoyat opredelennye
trudnosti. Sredi nih, v chastnosti, problema zapuska.
     V ortogonal'nyh ustanovkah  ispol'zuetsya  tot  zhe  profil'
kryla,  chto  i  v  dozvukovom  samolete  (sm.  ris.  p066 (6)).
Samolet, prezhde chem "operet'sya" na pod容mnuyu silu kryla, dolzhen
razbezhat'sya. Tak zhe obstoit delo i  v  sluchae  s  ortogonal'noj
ustanovkoj.  Snachala k nej nuzhno podvesti energiyu -- raskrutit'
i dovesti do opredelennyh aerodinamicheskih  parametrov,  a  uzhe
potom ona sama perejdet iz rezhima dvigatelya v rezhim generatora.
     Otbor  moshchnosti nachinaetsya pri skorosti vetra okolo 5 m/s,
a nominal'naya moshchnost' dostigaetsya pri  skorosti  14...16  m/s.
Predvaritel'nye   raschety   vetroustanovok  predusmatrivayut  ih
ispol'zovanie v diapazone ot 50 do 20 000 kVt.  V  realistichnoj
ustanovke  moshchnost'yu  2000  kVt  diametr  kol'ca,  po  kotoromu
dvizhutsya kryl'ya, sostavit okolo 80 metrov.
     U moshchnogo vetrodvigatelya  bol'shie  razmery.  Odnako  mozhno
obojtis'  i  malymi  --  vzyat'  chislom,  a ne razmerom. Snabdiv
kazhdyj elektrogenerator  otdel'nym  preobrazovatelem  (sm.  gl.
3.5)  mozhno  prosummirovat'  vyhodnuyu  moshchnost'  vyrabatyvaemuyu
generatorami. V etom sluchae povyshaetsya nadezhnost'  i  zhivuchest'
vetroustanovki.
     Neozhidannye proyavleniya i primeneniya
     Real'no    rabotayushchie    vetroagregaty    obnaruzhili   ryad
otricatel'nyh      yavlenij.      Naprimer,      rasprostranenie
vetrogeneratorov mozhet zatrudnit' priem teleperedach i sozdavat'
moshchnye zvukovye kolebaniya.
     Poyavlenie  eksperimental'nogo vetrodvigatelya na Orknejskih
ostrovah (Angliya) v 1986 godu vyzvalo mnogochislennye zhaloby  ot
telezritelej  blizhajshih  naselennyh punktov [16]. V itoge okolo
vetrostancii byl postroen televizionnyj retranslyator.
     Lopasti kryl'chatoj  vetryanoj  turbiny  byli  vypolneny  iz
stekloplastika,  kotoryj ne otrazhaet i ne pogloshchaet radiovolny.
Pomehi sozdaval stal'noj karkas lopastej  i  imeyushchiesya  na  nih
metallicheskie   poloski,   prednaznachennye  dlya  otvoda  udarov
molnij. Oni otrazhali i rasseivali ul'trakorotkovolnovyj signal.
Otrazhennyj signal smeshivalsya s pryamym, idushchim ot peredatchika, i
sozdaval na ekranah pomehi.
     Postroennaya   v   1980   godu   v   gorodke   Bun    (SSHA)
vetroelektrostanciya,  dayushchaya  2  tysyachi  kilovatt,  dejstvovala
bezotkazno, no vyzyvala narekaniya  zhitelej  gorodka.  Vo  vremya
raboty  vetryaka  v  oknah drebezzhali stekla i zvenela posuda na
polkah [17]. Bylo ustanovleno, chto shestidesyatimetrovyj vint pri
opredelennoj  skorosti  vrashcheniya  izdaval  infrazvuk.   On   ne
oshchushchaetsya   chelovecheskim   uhom,   no  vyzyvaet  nizkochastotnye
kolebaniya predmetov i nebezopasen dlya cheloveka. Posle dorabotki
lopastej ot infrazvukovyh kolebanij udalos' izbavit'sya.
     Vetrodvigateli  mogut  ne  tol'ko  vyrabatyvat'   energiyu.
Sposobnost'  privlekat'  vnimanie  vrashcheniem  bez  rashodovaniya
energii  ispol'zuetsya  dlya   reklamy.   Naibolee   prostoj   --
odnolopastnyj  karusel'nyj  vetrodvigatel'  predstavlyaet  soboj
pryamougol'nuyu  plastinku  s  otognutymi  krayami  (ris.   p092).
Zakreplennyj   na   stene   on   nachinaet  vrashchat'sya  dazhe  pri
neznachitel'nom vetre.
     Na  bol'shoj  ploshchadi  kryl'ev   karusel'nyj   treh-chetyreh
lopastnyj  vetrodvigatel'  mozhet  vrashchat'  reklamnye  plakaty i
nebol'shoj generator. Zapasennaya v  akkumulyatore  elektroenergiya
mozhet   osveshchat'   kryl'ya  s  reklamoj  v  nochnoe  vremya,  a  v
bezvetrennuyu pogodu i vrashchat' ih.



     1. Nauka i zhizn', No1, 1991 g.
     M.: Pravda.
     2. Tehnika molodezhi, No5, 1990 g.
     3. Feliks R. Paturi
     Zodchie HHI veka
     M.: PROGRESS, 1979. 345 s.
     4. Nauka i zhizn', No10, 1986 g.
     M.: Pravda.
     5. Bagockij V.S., Skundin A.M.
     Himicheskie istochniki toka
     M.: |nergoizdat, 1981. 360 s.
     6. Korovin N.V.
     Novye himicheskie istochniki toka
     M.: |nergiya, 1978. 194 s.
     7. D-r Ditrih Berndt
     Konstruktorskij uroven' i tehnicheskie  granicy  primeneniya
germetichnyh batarej
     A/O VARTA Betteri Nauchno-issledovatel'skij centr
     8. Lavrus V.S.
     Batarejki i akkumulyatory
     K.: Nauka i tehnika, 1995. 48 s.
     9. Nauka i zhizn', No5...7, 1981 g.
     M.: Pravda.
     10. Murygin I.V.
     |lektrodnye processy v tverdyh elektrolitah
     M.: Nauka, 1991. 351 s.
     11. The Power Protection Handbook
     American Power Conversion
     12. SHul'c YU.
     |lektroizmeritel'naya tehnika 1000 ponyatij dlya praktikov
     M.: |nergoizdat, 1989. 288 s.
     13. Nauka i zhizn', No11, 1991 g.
     M.: Pravda.
     14. YU. S. Kryuchkov, I. E. Perestyuk
     Kryl'ya Okeana
     L.: Sudostroenie, 1983. 256 s.
     15. V. Bryuhan'.
     Vetroenergeticheskij potencial svobodnoj atmosfery nad SSSR
     Metrologiya i gidrologiya. No6, 1989 g.
     16. New scientist No1536, 1986 g.
     17. Daily Telegraf, 25.09.1986 g.
     Page 56

        Page 7

     Printed 12/14/97, 6:53 PM Page 1



Last-modified: Mon, 27 Jul 1998 11:19:27 GMT
Ocenite etot tekst: