Utilizați o sursă de alimentare multifuncțională pentru a implementa rapid sisteme inteligente de securitate și protecție împotriva incendiilor

Proiectanții clădirilor de ultimă generație, în special a structurilor de tip zgârie-nori, trebuie să asigure sisteme fiabile de alarmă de incendiu și de securitate, de control al incendiilor, repetoare de comunicații pentru echipele de intervenție în caz de urgență, sisteme de iluminat de urgență și de control al accesului. Aceste sisteme din ce în ce mai inteligente se bazează pe o sursă de alimentare stabilă, care trebuie să continue să funcționeze și să mențină comunicațiile referitoare la stare chiar și atunci când alimentarea cu energie electrică este întreruptă sau compromisă. De asemenea, este important ca aceste soluții să poată fi eficiente din punct de vedere financiar și să poată crește în capacitate pentru a se adapta diferitelor cerințe de proiectare evolutive.

Pentru a face față acestor provocări, proiectanții pot apela la surse de alimentare digitale de securitate montate pe șină DIN, gata de utilizare, care integrează o sursă de alimentare standard a.c.-d.c., un încărcător de baterii, o sursă de alimentare neîntreruptibilă c.c. (UPS c.c.) și comunicații prin magistrala Modbus sau CAN. Aceste elemente lucrează în mod interactiv pentru a asigura funcționarea corectă a sistemului, chiar și în condiții de perturbare gravă. Sunt disponibile surse cu ieșire c.c. de 12, 24, 36 sau 48 de volți, care pot fi adaptate la o mare varietate de configurații ale sistemelor de securitate. Starea sursei de alimentare este raportată local prin intermediul indicatoarelor cu leduri și de la distanță prin intermediul închiderilor de contacte tip releu.

Acest articol se va concentra pe obstacolele pe care le întâmpină proiectanții în domeniul securității energetice atunci când lucrează la proiecte pentru clădiri moderne. În continuare, vom examina un exemplu concret de sisteme inteligente de alimentare de securitate de la MEAN WELL și vom ilustra cum pot fi utilizate acestea într-o gamă variată de aplicații pentru sistemele de urgență de rezervă.

Sursele de alimentare a sistemelor de securitate

Sistemele de securitate pentru clădiri includ protecția împotriva incendiilor, controlul accesului, alarmele, iluminatul de urgență și comunicațiile de urgență. Aceste sisteme sunt menite să asigure siguranța ocupanților clădirii și a echipelor de intervenție în caz de urgență, cum ar fi în cazul unui eveniment catastrofal. Codurile de siguranță în construcții și în caz de incendiu impun ca aceste sisteme critice să aibă două sau mai multe surse de alimentare, dintre care una ar trebui să fie o baterie reîncărcabilă. În plus, alimentarea cu energie a sistemului de securitate trebuie să fie neîntreruptibilă. Prin urmare, nevoile de energie ale sistemului de securitate includ o sursă de alimentare, un UPS c.c. și un încărcător de baterii. Dacă este aplicat într-o locație la distanță, sistemul trebuie să fie capabil să transmită informații despre starea sa, astfel încât să poată alerta utilizatorii în cazul apariției unor evenimente neobișnuite.

MEAN WELL oferă o soluție unică pentru satisfacerea acestor necesități sub forma unei surse de alimentare inteligente multifuncționale, respectiv familia DRS-240/480. Sursele de alimentare din această familie, cum ar fi versiunea DRS-480-24 de 24 de volți, cu ieșire de 480 de wați, sunt unități multifuncționale integrate care includ o sursă de alimentare c.a.-c.c., un încărcător de baterii și un UPS c.c. într-un singur modul montat pe șină DIN pentru a simplifica proiectarea sistemului. În combinație cu un acumulator de rezervă și un modul de control al alarmei, consumabilele reprezintă elementele esențiale ale unui sistem de bază de securitate pentru controlul alarmelor de incendiu (Figura 1).

Figura 1: În imagine este prezentat un sistem de bază de securitate pentru controlul alarmelor de incendiu, care cuprinde o sursă de alimentare DRS-480-24, un acumulator de rezervă și un modul de control al alarmei, toate incluse în dulapul de control al sistemului de alarmă de incendiu. (Sursa imaginii: MEAN WELL)

Sursa de alimentare DRS-480-24 funcționează la o tensiune de 90 până la 305 volți c.a. sau 127 până la 431 volți c.c. Modulul măsoară 110 milimetri (mm) (4,3 inci (in)) lățime, 125,2 mm (4,9 in) înălțime și 150,7 mm (5,9 in) adâncime. Un randament de până la 93,5% îi permite să funcționeze la temperaturi ambientale cuprinse între -30 și +70°C, utilizând răcirea prin convecție liberă a aerului. Acesta este protejat împotriva suprasarcinii de curent, a supratensiunii și are protecție a bateriei cu bornă inversă. De asemenea, are o funcție de deconectare a bateriei descărcate.

Familia DRS-240/480 are niveluri de putere de ieșire de 240 sau 480 de wați și patru niveluri diferite de tensiune de ieșire de 12, 24, 36 sau 48 de volți. Dimensiunile sursei de alimentare variază în funcție de puterea nominală. Modelul DRS-240 este ceva mai mic decât modelul DRS-480 deja menționat. Dimensiunile sale sunt: 85,5 mm (3,4 in) lățime, 125,2 mm (4,9 in) înălțime și 129,2 mm (5,1 in) adâncime.

Sursele de alimentare pot fi instalate pe șina DIN TS-35/7,5 sau 15. Montarea DIN permite instalarea mai multor module adiacente pentru a economisi spațiu. Datorită montării pe DIN, cablarea conexiunilor, cum ar fi comunicațiile de stare bazate pe relee și comunicațiile seriale prin magistrala Modbus sau CAN, este ușor accesibilă, deoarece totul se realizează de pe panoul frontal (Figura 2).

Figura 2: Conexiunile la sursa de alimentare, cum ar fi cele de stare bazată pe relee și prin magistrala Modbus sau CAN, sunt ușor accesibile prin intermediul contactelor de cablare de pe panoul frontal. (Sursa imaginii: MEAN WELL)

În plus față de conexiunile de intrare și ieșire, sursele de alimentare au, de asemenea, contacte de releu cu un singur pol, cu dublă acțiune (SPDT) de formă C pentru a indica starea de defecțiune de curent alternativ, curent continuu OK, baterie descărcată/anormală/deconectată sau starea de defecțiune a încărcătorului. Portul de comunicații RJ-45 oferă o interfață de date seriale pentru monitorizare și control prin magistrala Modbus sau CAN. Aceste magistrale sunt utilizate pentru a transmite actualizări ale stării tensiunii, curentului sau temperaturii de ieșire și pentru a controla unitatea, inclusiv pornirea/oprirea dispozitivului, stabilirea nivelurilor de tensiune/curent de ieșire. Acestea sunt, de asemenea, utilizate pentru a seta parametrii de încărcare a bateriei, inclusiv curentul constant, tensiunea constantă, tensiunea flotantă, curentul descrescător, compensarea temperaturii bateriei și timpul de încărcare.

Comutatoarele DIP din cadranul din stânga sus permit, de asemenea, setarea manuală a caracteristicilor încărcătorului pentru a se potrivi cu mai multe tipuri de baterii litiu sau plumb-acid, folosind fie o încărcare în două etape (curent constant urmat de tensiune constantă), fie în trei etape (curent constant urmat de tensiune constantă, apoi flotantă) (Figura 3).

Figura 3: Profilurile de încărcare a bateriei pot fi selectate prin intermediul comutatoarelor DIP, putând avea două sau trei etape. (Sursa imaginii: MEAN WELL)

Curbele de încărcare pot fi, de asemenea, programate cu ajutorul programatorului inteligent de încărcare a bateriilor SBP-001 opțional.

Sursa de alimentare folosește un design tradițional de comutare în modul de modulație în lățime a impulsului (PWM), la care au fost adăugate componente suplimentare pentru controlul inteligent al rolurilor sale suplimentare, cum ar fi monitorizarea alimentării, încărcarea bateriei și UPS (Figura 4). Corecția factorului de putere (PFC) și filtrarea interferențelor electromagnetice (EMI) precedă alimentarea de bază.

Figura 4: Diagrama bloc prezintă un modul de alimentare inteligentă multifuncțional de securitate din familia DRS-240/480, care include încărcarea bateriei, funcții UPS, PFC și monitorizarea energiei. (Sursa imaginii: MEAN WELL)

Controlul PWM al ciclului de funcționare al comutatorului se bazează pe feedback-ul de tensiune și curent. Rețineți prevederea din proiect a protecției la supratensiune (OVP), la curent de suprasarcină (OVL) și la supratemperatură (OTP). Unitatea microcontroler (MCU) oferă control multimodal pentru încărcarea bateriei, monitorizarea bateriei și comunicații.

Aplicații pentru surse de alimentare inteligente de securitate DRS-240/480

Multe dintre sistemele utilizate pentru prevenirea incendiilor și securitatea construcțiilor trebuie să aibă capacitatea de a funcționa utilizând surse de energie alternative în situația în care alimentarea cu energie electrică se întrerupe, conform cerințelor codurilor de construcție și incendiu. Un astfel de sistem este un amplificator bidirecțional (BDA), care oferă suport activ pentru comunicații pentru echipele de intervenție în caz de urgență care operează în clădirile în care comunicațiile wireless se dovedesc a fi dificile (Figura 5). Acesta acționează ca un repetor pentru a amplifica și retransmite semnale de la stațiile radio ale echipelor de intervenție în caz de urgență.

Figura 5: BDA-urile acționează ca repetoare pentru a amplifica și retransmite semnale de la stațiile radio ale echipelor de intervenție în caz de urgență în interiorul unei clădiri. (Sursa imaginii: MEAN WELL)

BDA-urile și antenele asociate sunt deosebit de utile în structurile de tip zgârie-nori, în care sunt distribuite pe mai multe etaje. Aceste sisteme conectează, de asemenea, BDA la semnalele echipelor de intervenție în caz de urgență din afara clădirii și le retransmite în interiorul clădirii. BDA-urile au nevoie de energie chiar și atunci când se întrerupe alimentarea normală de la rețea. Sursele de alimentare DRS-240/480, cu bateriile lor asociate, garantează alimentarea cu energie electrică prin revenirea la modul UPS de curent continuu susținut de baterii atunci când se întrerupe alimentarea de la rețea. Dacă rețeaua de curent alternativ scade sub intervalul de 79-89 volți c.a. pentru o linie de 120 de volți sau sub intervalul de 132-187 de volți c.a. pentru o linie de 220 de volți, funcția UPS c.c. se va activa, iar alimentarea va trece la bateria de rezervă.

Sistemele de alimentare de urgență furnizează, de asemenea, energie de rezervă pentru sistemele care ghidează și ajută ocupanții și echipele de intervenție în caz de urgență în timpul evacuării unei structuri. Printre exemplele de sisteme putem include semnele luminoase pentru ieșire, iluminatul de podea destinat rutelor de evacuare și dispozitivele de iluminat pentru situații de urgență (Figura 6).

Figura 6: În imagine este prezentat un sistem inteligent de control al iluminatului care utilizează o sursă de alimentare DRS-240 ca sursă de alimentare de rezervă pentru a furniza lumină și semne de urgență în timpul unui eveniment de urgență. (Sursa imaginii: MEAN WELL)

În acest sistem de control al iluminatului, DRS-240-12 asigură sursa de alimentare de rezervă pentru a menține aprinse luminile și semnele de urgență critice în caz de defecțiune a rețelei. Această sursă de alimentare are o tensiune nominală de 12 volți, 240 de wați și poate furniza până la 20 de amperi (A).

Printre aplicațiile suplimentare pentru sursele de alimentare inteligente de securitate se numără sistemele de alarmă și de detectare a incendiilor, care ajută la raportarea și urmărirea incendiilor din clădiri. Aceste sisteme oferă pompierilor informații cruciale despre poziția și amploarea unui incendiu.

Familia de surse de alimentare inteligente de securitate din seria DRS-240/480

Seria de surse de alimentare DR-240/480 de la MEAN WELL este disponibilă în șapte modele, cu puteri maxime de 240 sau 480 de wați. Puterea maximă de ieșire include puterea de ieșire pentru toate sarcinile, ieșirea principală și încărcarea bateriei. Este important să rețineți că sistemul ajustează automat curentul de încărcare a bateriei în funcție de curentul de ieșire primar pentru a evita suprasarcinile. Seria include tensiuni de ieșire de 12, 24, 36 sau 48 de volți (Tabelul 1).

Tabelul 1: Sunt prezentate caracteristicile seriei de surse de alimentare de securitate DRS-240/480 de la MEAN WELL. (Sursa tabelului: Art Pini)

Datorită îmbunătățirilor aduse capacităților acestor surse de alimentare inteligente, ele impun cerințe mai riguroase în ceea ce privește certificările de siguranță, în comparație cu sursele tradiționale. Aceste surse de alimentare sunt conforme cu standardele și codurile de construcție pentru sistemele de securitate impuse la nivel mondial, inclusiv:

• SUA: Underwriters Lab ULUL2524 - Standard pentru sisteme de îmbunătățire a comunicațiilor radio bidirecționale de urgență în clădiri 2019
• US: National Fire Protection Association NFPA 1221 - Standard pentru instalarea, întreținerea și utilizarea sistemelor de comunicații pentru serviciile de urgență 2019
• Europa: Comitetul de Standardizare (CEN) EN 54-4: Sisteme de detecție și alarmă de incendiu, Partea 4: Echipament de alimentare 1997
• Regatul Unit: BS EN 54-4 Sisteme de detecție și alarmă de incendiu, Echipament de alimentare 1998
• China: GB 17945-2010 - Sistemul de iluminat de urgență în caz de incendiu și sistemul de indicare a rutelor de evacuare 2009

Concluzie

Sursele de alimentare multifuncționale de securitate DRS-240/480 de la MEAN WELL integrează o sursă de alimentare, un UPS c.c. și un încărcător de baterii într-un singur modul compact pentru șină DIN. Complet protejate împotriva supratensiunii, supracurentului și suprasarcinilor termice și cu raportarea de stare încorporată, acestea pot fi integrate rapid pentru a forma baza unei game largi de sisteme inteligente de securitate și de stingere a incendiilor în clădirile inteligente.