图1  Murrelektronik公司利用超级电容的优点制造的MB Cap Ultra系列的应急电源模块及时地保障了电网断电后机床设备的继续运行，避免断电造成严重损失

由于电网无法避免电网电压的波动以及突发的故障断电，因此工业企业的内部电网应始终保持可靠的供电。在机床设备制造业中常常会遇到这样的问题：是否能够利用蓄电池或者超级电容器来实现不间断供电。

首先列举一个来自实践的例子：德国某汽车集团公司的负责人对其生产车间供电电网的质量进行了检查。检查的重点是避免机床设备因断电而停机。因为生产的连续性对企业的经济效益有着决定性的影响，即便是短时间的断电也都会给企业带来严重的不利影响。检查后他得出结论：电网断电时间＜180ms是很常见的。经过向电网运营商了解得出：该企业的内部电网并不是稳定的。

以下两个方面需要突出强调了工业企业生产过程安全的必要性：机床设备在遇到无法预知的电网短时间断电时应能够正常、合理地停止所有的功能，静待较长时间的停电事故处理；计算机控制系统应能够正常地退出工作，完成正在进行的零件加工程序的执行并控制着机床设备返回初始位置。这样就可以避免数据的丢失，避免正在加工的零件因突然停电中断加工过程而报废。

人们设想在将来利用氢燃料电池来承担应急电源的供电任务。而当前急需的则是要从以下两个方面入手来解决问题：利用蓄电池或者超级电容保障供电电网的稳定。而它们的使用寿命则与周围的环境温度有着密切的关系：温度越高使用寿命越短。统计的结果告诉我们：在工作环境、使用条件基本相同的情况下，超级电容的使用寿命是蓄电池的6倍以上。

例如，在工作环境温度20℃时，超级电容器的使用寿命可达60年；而蓄电池的使用寿命只有15年。由于在这么长的时间里超级电容器是不用维护保养的，因此其使用运行费用和后续费用支出近似为零。而使用汽车蓄电池的经验告诉我们：蓄电池的损坏并不少见，因此在短短的15年使用寿命期内提前报废、更换的示例也屡见不鲜。作为附加的一个缺点：蓄电池的损坏往往是在事先不知道的情况下突然发生的。因此，还要定期更换、添加蒸馏水，同时也要定期检查蓄电池。在流程工业企业跨车间的大型设备中，对蓄电池的维护保养是一项费时费力的工作。

图2  应急供电模块的示意图

与超级电容器相比较，蓄电池有着很高的能源密度。当由于它的能量转换是一个将化学能转换为电能的化学反应过程，且只能在一定的温度范围内才能最佳地转换为电能。因此，即使当工作环境的温度略＜20℃时就会出现功率的大幅度下降。当工作环境的温度＜-20℃时，蓄电池根本无法实现应急供电。为了能够在这样的环境中可靠地保障电网供电，就必须对电气柜供热。这是一个费时费力且非常不实际的解决方案。

而超级电容器则在这方面表现出了优势：利用超级电容制造的应急供电模块可以在需要时随时供电，与工作环境的温度无关。与需要反复充电的蓄电池不同，在经过任意次数的充、放电之后超级电容器仍然具有最大的电容量。而反复充电的蓄电池则在经过1000～1200次的充、放电之后电容量明显下降。

Murrelektronik公司利用超级电容的优点制造的MB Cap Ultra系列的应急电源模块及时地保障了电网断电后机床设备的继续运行，避免断电造成严重损失（图1）。利用这一应急供电模块制成的电气柜可以作为能源存储器使用，保证了工业生产过程的可靠性且免维修。根据负荷率的不同，利用这种应急供电模块可以在电网断电后继续供电38s（在10A电流时），最长可达6min（在1A电流时）（图2）。

MB Cap Ultra系列的应急电源模块不仅适用于在新设计、新生产的机床设备中当作应急电源使用，而且也可以简单、方便地补装到现有的老机床设备中。它利用报警触电或者USB接口与机床设备的控制系统进行通讯。为了便于用户对这种应急电源进行配置，Murrelektronik公司可以为用户提供自主研发的软件解决方案。

为适合在不同的应用领域中使用，MB Cap Ultra系列的应急电源模块有多种类型：电流为3～20A、输入电压为12～24V。对于移动式的应急供电解决方案，有4种类型可供选择：MB Cap Ultra 10/24 38s以及MB Cap Ultra 10/24 7s以及相应的扩展模块。这样只要把每个扩展模块链接起来就可以延长应急供电持续时间或者保障了关键用电设备的安全。最新的在电流为20A时的应急供电时间16s的新产品MB Cap Ultra 20/24有望不久上市。