Материал: НИР-3 Шерстюк з-66

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники

Источник бесперебойного питания для системы радиационного контроля УИМ-3Д производства НПП "Доза"

ОТЧЕТ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ производственной практики: научно-исследовательская работа

Томск 2021

1 Введение

На сегодняшний день невозможно представить жизнь человека без электричества. Жизнь большинства людей зависит от его наличия в сети. Без электричества невозможно существование современной медицины, поддержание общественного порядка, горячее и холодное водоснабжение. Если представить, что электрическая энергия неведомым образом перестала поступать во все электросети в мире, то жизнь исчезнет с поверхности Земли из-за многочисленных техногенных катастроф. Поэтому надёжность электроснабжения - один из жизненно важных аспектов существования общества. Этой цели служат источники бесперебойного питания (далее - ИБП).

Основным элементом ИБП, без которого он просто не мог быть изобретён, является аккумулятор.

Точкой отсчёта истории аккумуляторов принято считать 1791 год. Тогда, работая в Болонском университете, Луиджи Гальвани открыл, что мышцы лягушки сокращаются при контакте с металлическими предметами. Этот феномен стал известен как «животное электричество» (позже теория «животного электричества» была опровергнута как неверная). Вдохновлённый этими исследованиями, Вольта инициировал проведение серии экспериментов с использованием цинка, свинца, олова и железа в качестве положительного электрода. Медь, серебро, золото и графит были использованы в качестве отрицательного электрода.

Следующим этапом в получении электричества было использование для этого электролиза. В 1800 году Вольта открыл, что можно генерировать постоянный поток электричества, используя определённые жидкости как проводники для обеспечения химической реакции между металлами электродов. Это привело к изобретению «элемента Вольты», известного нам теперь как гальванический элемент или электрическая батарея. Позже Вольта открыл, что электрическое напряжение можно увеличить, если гальванические элементы поместить друг над другом. Это изобретение было названо «Вольтов столб».

Новые открытия были сделаны, когда сер Хемфри Дэви, изобретатель безопасной шахтёрской лампы, установил самую большую и мощную на то время электрическую батарею в подвалах Королевского института в Лондоне. Он присоединил к батарее угольные электроды и получил с их помощью первый электрический свет. Как говорили свидетели, его электрическая дуговая лампа излучала «самое яркое свечение, когда-либо виденное».

Самое важное исследование Дэви было посвящено электрохимии. После экспериментов Гальвани и изобретения гальванического элемента, интерес к электричеству был всеобщим. В 1800 году Дэви начал исследования химических эффектов электричества. Вскоре он обнаружил, что если пропустить электрический

4

ток через некоторые вещества, то они разлагаются. Позже этот процесс был назван электролизом. Производимое в электрической батарее электричество напрямую связанно с химической реакцией электродов с электролитом. Очевидно, Дэви понимал, что процессы, происходящие при электролизе и в гальваническом элементе, одни и те же.

В1802 году Вильям Крукшенк сконструировал первую электрическую батарею пригодную для массового производства. Крукшенк соединял квадратные медные пластины с пластинами из цинка такого же размера. Эти пластины помещались в длинный прямоугольный деревянный ящик, который герметизировался цементом. В нужном положении металлические пластины удерживались канавками в стенках ящика. Затем ящик заполнялся электролитом – рассолом или кислотой, разбавленной водой.

Третий метод производства электричества, открытый позже – электричество, получаемое посредством магнетизма. В 1820 году Андре-Мари Ампер (1775-1836) заметил, что проводники, через который проходит электрический ток, могут либо притягиваться друг к другу, либо отталкиваться.

В1831 году Майкл Фарадей (1791-1867) продемонстрировал, что медный диск производит непрерывный поток электричества, если он вращается в сильном магнитном поле. Фарадей, который был ассистентом в исследовательской команде Деви, добился успеха в получении электрического тока, который был непрерывным всё то время, когда происходило движение между магнитом и катушкой из провода. Так был изобретён электрический генератор. Процесс взаимодействия между катушкой и магнитом оказался обратимым и это привело к изобретению электрического мотора. Вскоре после этого был создан трансформатор, который мог преобразовывать электричество до необходимого напряжения. В 1833 Фарадей установил основы электрохимии, открыв закон Фарадея, который определяет количество вещества, выделяемого или теряемого на электродах в зависимости от количества проходящего через них электричества.

В1936 английский химик Джон Даниэль, работая в области исследования электрохимических батарей, разработал улучшенный гальванический элемент, который более устойчиво производил электричество, чем элемент Вольта. До той поры, все электрические батареи состояли из первичных электрических элементов, которые не могли быть заряжены повторно. В 1859 году французский физик Гастон Планте изобрёл первую перезаряжаемую батарею. Эта вторичная электрическая батарея была основана на химических процессах, происходящих между свинцом и кислотой. Такие аккумуляторные батареи до сих пор находят широкое применение.

В1899 году швед Вальдемар Юнгнер изобрёл никель-кадмиевый аккумулятор, который использовал никель в качестве положительного электрода и

кадмий для отрицательного. Двумя годами позже, Эдисон предложил

5