Es ist bereits Herbst auf dem Hof, und in unserem technischen Blog möchten sowohl Redakteure als auch Leser eine Pause von komplexen Begriffen, Schemata und Diagrammen für die Verwendung von USV (unterbrechungsfreien Stromversorgungen) einlegen und über etwas Abstrakteres sprechen, wenn auch nicht unterhaltsam, aber zumindest Horizonte erweitern. Das werden wir tun. Jeder weiß, dass der Hauptort des UPS-Lebens unter dem Bürotisch oder im Serverraum des Rechenzentrums liegt. Sie können USV jedoch auch an anderen Orten finden, an denen der Betrieb wichtiger Systeme oder sogar des menschlichen Lebens von der Stromversorgung abhängt. Im Folgenden finden Sie einige interessante Beispiele.
Im Himmel
Es wäre überraschend, wenn Flugzeuge keine USV hätten, da moderne Liner mit allen Arten von Elektronik vollgestopft sind. Natürlich hat die in Flugzeugen installierte USV im Vergleich zu ihren Bürokollegen eine Reihe besonderer Anforderungen (Temperaturbedingungen, Vibrationsbeständigkeit und Änderungen des Luftdrucks), und sie werden etwas anders genannt - "Notstromversorgung" oder EPS (EPS) Notstromversorgung). Im Gegensatz zu bodengestützten USVs werden sie mit Gleichstrom aus dem 28-V-Bordnetz gespeist, geben jedoch am Ausgang eine ganze Reihe unterschiedlicher Spannungen aus: 24 V und 2,0–6,5 V DC und 115 V / 400 Hz AC.
EPS-Quelle 501-1228-04 für Bombardier- und Embraer-Flugzeuge. Quelle: PaulGreasley / Wikimedia Commons
In Flugzeugen werden EPS-Quellen in einem vorhandenen Avionikregal oder einem optionalen Montagegestell installiert. Ihre Aufgabe ist es, die Stromversorgung der lebenswichtigen Avionik im Falle eines vollständigen Ausfalls des Bordnetzes aufrechtzuerhalten, einschließlich des Hilfsaggregats (APU) und sogar einer Notluftturbine (Ram-Luftturbine), einer wenig bekannten Einheit mit einer jahrhundertealten Geschichte in der Luftfahrt. Dies ist ein kleines Laufrad mit einem Propeller, das, wenn alle anderen Generatoren ausfallen, automatisch herausfährt und sich mit dem einströmenden Luftstrom dreht. Trotz seiner geringen Größe beträgt die Leistung des Generators ca. 10 kVA (je nach Flugzeugmodell).
Die Notfallturbine fährt aus dem Gehäuse aus, wenn alle anderen Generatoren ausfallen (hier im Geschäftsjet Dassault Falcon 7X gezeigt, aber auch in Passagierflugzeugen und Militärflugzeugen verwendet). Quelle: YSSYguy / Wikimedia Commons
EPS versorgt den künstlichen Horizont und andere kritische Avionikkonsumenten. Der Stromkreis zur Steuerung des Ruders verfügt außerdem über 28-V-Pufferbatterien - für Busse von Standard-Flugzeugtriebwerksgeneratoren und für den APU-Bus. Es gibt jedoch Batterien, keine USV oder EPS, d. H. Sie werden mit Gleichstrom aufgeladen und geben auch Gleichstrom.
In EPS werden Batterien mit einer Kapazität von 5 bis 10 Ah verwendet, und EPS hat ungefähr das gleiche Gewicht wie Bürogeräte mit Batterien ähnlicher Kapazität. Beispielsweise wiegt EPS mit einer 5-Ah-Batterie etwa 6 kg, d.h. wie sein Bürocousin. Überraschenderweise verwendet EPS für die Luftfahrt immer noch ziemlich schwere wartungsfreie Blei-Säure-Batterien anstelle leichterer Lithium-Ionen-Batterien. Die Erklärung ist einfach: Die Federal Aviation Agency (FAA) und andere Luftfahrtaufsichtsbehörden versuchen, feuergefährliche Geräte an Bord zu beseitigen. Mit der Weiterentwicklung der Lithiumbatterietechnologie und der kommenden Ära vollelektrischer Flugzeuge dürfte dieses Verbot jedoch aufgehoben werden.
Was kostet eine unterbrechungsfreie Notstromversorgung für eine Fluggesellschaft? Nach Antworten von QuoraDie Kosten für Flugkraftstoff für ein Mittelstreckenflugzeug betragen 1 Cent pro 1 kg transportierte Fracht pro Stunde. Während der gesamten Lebensdauer eines Passagierflugzeugs wird die EPS-Stromquelle etwa 120 bis 150.000 Stunden in der Luft verbringen und bei einem Gewicht von 6 kg etwa 7 bis 9.000 US-Dollar für ihre Reisen ausgeben.
Wo Leben gerettet werden
Die Hände des Chirurgen benötigen keine Stromversorgung, aber eine gute Beleuchtung der Bedieneinheit ist wichtig. Quelle: Pixabay
Apropos nächster UPS-Fall: Wir setzen unsere Linie fort, Leben zu retten. Gesundheitseinrichtungen sind auf eine kontinuierliche Stromversorgung angewiesen, um Geräte zu betreiben, die selbst für kurzzeitige Stromausfälle sehr empfindlich sind. Beispielsweise führt ein Laborblutanalysator synchronisierte Prozesse durch, die ziemlich lange dauern (manchmal mehrere Stunden). Das Abschalten des Analysegeräts aufgrund eines Stromausfalls kann zum Verlust des untersuchten Biomaterials oder zu Fehlern in den Diagnosedaten führen, was wiederum für das Leben des Patienten entscheidend ist oder den Arbeitsplan der Klinik erheblich beeinflusst.
Oder Geräte für die Zelltransplantation in der Reproduktionschirurgie, insbesondere ein Kryostat - es ist äußerst wichtig, dass er von einem Notstromversorgungssystem aus den USV-Batterien unterstützt wird: Wenn der Strom ausfällt und die Proben in einer stromlosen Kryokammer verbleiben, kann das Biomaterial zerstört werden. Dies führt dazu, dass der chirurgische Eingriff wiederholt werden muss oder Spenderzellen verloren gehen müssen, was für den Patienten zu einem ernsthaften Problem oder sogar zu einer persönlichen Tragödie werden kann.
Eine ordnungsgemäß organisierte unterbrechungsfreie Stromversorgung für medizinische Einrichtungen sollte drei Ebenen der Energieunterstützung aufweisen. Die erste Stufe ist ein Standby-Dieselaggregat (DGU), das das gesamte Krankenhaus versorgt. Die zweite Ebene sind USV-Kits für kritische Bereiche, darunter Operationssäle, Intensivstationen und Diagnoselabors. Die USV wird hier mit zusätzlichen Akkus zum lokalen Schutz medizinischer Geräte installiert. In den USA gilt die Regel, dass diese Kits (USV + externe Batterien) sicherstellen müssen, dass medizinische Geräte mindestens 2 Stunden lang in einem geschützten Raum betrieben werden. In Russland wird gemäß GOST R 50571.28-2006 die Zeit der autonomen Beleuchtung von Operationssälen und der Stromversorgung anderer Geräte (nur Endoskope werden erwähnt) für mindestens 3 Stunden normalisiert. Die dritte Schutzstufe ist UPS,direkt in medizinische Geräte wie künstliche Lungenbeatmung (ALV) eingebaut.
Traditionell werden Online-USVs für die Medizintechnik verwendet, die keine Übertragungszeit zur Batterie und eine reine sinusförmige Spannung am Ausgang haben. Eine ziemlich große Auswahl an Geräten (medizinische Laser, Robotersysteme usw.) kann nicht mit einer angenäherten sinusförmigen Spannungswellenform betrieben werden, die von leitungsinteraktiven und Backup-USVs bereitgestellt wird.
Eine USV für Telemedizin-Teams kann eine Reihe von Geräten mit Strom versorgen. Quelle: Eaton
Neben stationären USVs werden tragbare unterbrechungsfreie Stromversorgungen in stoßfesten Gehäusen für den Einsatz in der medizinischen Praxis hergestellt. Sie können eine Vielzahl von Geräten zum Laden von Batterien verwenden - tragbare Generatoren, Sonnenkollektoren und Windturbinen sowie Autobatterien. Tragbare USVs werden von Notfallteams und in jüngster Zeit auch von Therapeuten verwendet, die Patienten im Telemedizinmodus empfangen (dies ist bislang eine ausländische Praxis).