Поиск сообщества

К источникам питания для систем контроля и охранно-пожарных систем я отношусь откровенно предвзято. Это как раз тот случай, когда во главу угла ставится надежность, пусть даже в ущерб расширенному функционалу и комфортности использования. Впрочем, даже при особо критичном подходе можно найти модели ИБП, близкие к идеалу. Такими, на мой взгляд, можно назвать новые семейства источников производства MEAN WELL, позволяющие без особых хлопот создать надежную систему резервного питания или модернизировать уже существующую. Современные правила противопожарной безопасности в России запрещают организовывать питание аварийного оборудования и противопожарных систем только от первичной сети – при абсолютном большинстве ситуаций, когда эти системы будут задействованы, помещения должны быть обесточены. Но если бы и не было такого требования, ответственный проектировщик вряд ли бы оставил без надежного альтернативного энергоснабжения системы сигнализации о внештатных ситуациях, аварийное освещение и оповещение или пожаротушение – все то оборудование, от которого зависит не только сохранность имущества, но и жизнь и здоровье находящихся в помещении людей. В качестве резервного варианта в таких случаях чаще всего используют блоки бесперебойного питания, от которых еще недавно требовались лишь повышенная надежность и безотказность. Как правило, это и были простейшие – по сравнению с другими функциональными видами ИБП – приборы с минимальным перечнем функций, но с повышенными качествами надежности и работоспособности. Но современное охранное и сигнальное оборудование за последние годы заметно модернизировалось – соответственно, изменились и требования к снабжающему их резервному источнику питания, – как по способам монтажа и мощности, так и по дополнительным возможностям. Давайте рассмотрим самые интересные варианты современных источников бесперебойного питания для пожарно-охранных систем на примере новинок и наиболее популярных семейств известной в России компании MEAN WELL. Просто, недорого и надежно В качестве надежного и лаконичного решения поставленной выше задачи я предлагаю обратить внимание на источник бесперебойного питания с базовым функционалом от компании MEAN WELL – DRC-180. Это один из моих любимцев (рис. 1): недорогой и удобный представитель семейства DRC, но обладающий большей мощностью. Рис. 1. Внешний вид ИБП DRC-180 Крепится DRC-180 на DIN-рейку и имеет перфорированную верхнюю крышку, поэтому не нуждается в дополнительной системе охлаждения в виде вентилятора – то есть, не шумит и не требует дополнительного обслуживания. Этот источник питания предназначен для работы со свинцово-кислотными аккумуляторными батареями. DRC-180 выпускается в двух вариантах, в зависимости от напряжения на выходе. Первый вариант работает с аккумуляторной батареей на 12 В и выдает напряжение в 13,8 В – в наименовании модели (рис. 2) это обозначено литерой А. Более мощная модель DRC-180 «дружит» с аккумулятором на 24 В и на выходе имеет 27,6 В. Рис. 2. Расшифровка наименования ИБП DRC-180 Как я уже упоминал ранее, источник питания DRC-180 имеет вполне простой алгоритм работы: если изобразить его схематично (рис. 3), то мы имеем два релейных выхода – один связан с аккумуляторной батареей, второй – с первичной сетью. Рис. 3. Подключение ИБП DRC-180 Исходя из сообщений о состоянии сети и аккумулятора запускаются механизмы, отвечающие за стабилизацию и поддержание заданных параметров. А вот перечень таких механизмов у внешне простого ИБП DRC-180 достаточно обширный. Так, в скромном корпусе размещены (рис. 4): корректор коэффициента мощности (APFC) – фильтр ЭМИ и выпрямитель, система защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда и подключения в обратной полярности, система контроля напряжения и защита от перегрузки и перегрева, контроль напряжения и защита от перегрузки, а также система управления бесперебойным питанием. Рис. 4. Блок-схема DRC-180 Работают источники бесперебойного питания серии DRC-180 в диапазоне входных напряжений 90…264 В переменного тока (AC) или 127…370 В постоянного тока (DC) с коэффициентом мощности от 0,95. При номинальном потреблении в 1,5 А эта серия источников питания дает ток утечки менее 2 мА (при переменном токе в 240 В). Показатели напряжения на выходе DRC-180 можно отрегулировать в диапазоне около 20% и получить точность выходного напряжения в ±1%. Неплохие показатели этого устройства и при холодном старте: в таком формате оно запускается за время не более 2 000 мс и дает импульс входного тока до 70 А. Штатно работают ИБП серии DRC-180 в температурах от – 20 до 70 °C, хотя мы можем увидеть на рис. 5, что уже с 45 °C мощность на выходе необходимо снижать. Также имеются некоторые ограничения в зависимости от параметров напряжения на входе. Рис. 5. Зависимости выходной мощности ИБП DRC-180 от температуры окружающей среды и значения входного напряжения Впрочем, в зависимости от разновидности источников питания этого семейства, некоторые различия в параметрах есть. Давайте рассмотрим, как ведут себя варианты семейства DRC-180 на примере моделей DRC-180А и DRC-180B и различия в характеристиках этих вариантов. Вариант А имеет номинальный выходной ток в 9 ампер на первом канале и 4 ампера на втором канале, ведущем к аккумуляторной батарее; КПД преобразования у него не ниже 88%. Вариант В выдает на выходе 4,5 ампера на первом канале и 2 ампера на втором, при этом работает с КПД не ниже 90%. Вариант А менее шумный – дает пульсацию выходного напряжения не более 150 мВ, вариант В – не более 240 мВ. Порог срабатывания защиты от перенапряжения в моделях серии DRC-180А составляет от 15,8 до 19,5 вольт, а порог напряжения батареи – около 10 В, при этом уже на 11 вольтах источник питания начинает сигнализировать о ее разрядке. Вариант DRC-180B менее терпеливый: выдает тревогу о разряде батареи уже на 22 вольтах, хотя порог напряжения для отключения составляет уровень 20 В, а уровень для включения защиты от перенапряжения включается при значении в 30,5…37,7 В. Эволюция расширяет функционал Помните, я уже упоминал? – современные охранные и сигнальные системы более не удовлетворяются простейшими ИБП повышенной надежности. Разработчики компании MEAN WELL учли эту потребность. Как пример эволюционного развития семейств источников бесперебойного питания в этой сфере можно привести семейство LAD, пришедшее на смену популярному семейству AD – это выражается как в увеличении выходной мощности, так и в появлении так востребованных потребителями возможностей мониторинга. В отличие от лаконичного и простого DRC-180, источники семейства LAD даже визуально (рисунок 6) выглядят внушительней. Они выпускаются в кожухе для монтажа на шасси, поэтому имеют стандартизированную высоту в 1 юнит (монтажная единица высоты для спецоборудования для 19-дюймовых стоек, равная 1,75 дюйма или 44,45 мм) и способны выдавать на выходе мощность от 120 до 600 Вт. Рис. 6. Внешний вид ИБП семейства LAD мощностью 120 и 600 ватт Линейка моделей источников бесперебойного питания LAD достаточно разнообразна, различия моделей указываются в наименовании конкретной модели (рис. 7). Так, по мощности на выходе есть модели в 120, 240, 360 и 600 Вт. Они, кстати, различаются подходом к охлаждению: LAD-120 имеет естественную вентиляцию, более мощные оснащены встроенным вентилятором. Также источники семейства LAD с мощностью на выходе 360 Вт и выше оснащены звуковым сигнализатором и дополнительным входом для внешнего управления бесперебойным режимом питания или мониторинга. Давайте чуть подробнее остановимся на характеристиках источников бесперебойного питания семейства LAD в зависимости от мощности. Самый «изящный» из них – LAD-120 – имеет диапазон входных напряжений в 90…264 В (АС) или 127…370 В (DC), а более мощные собратья по семейству (240, 360 и 600 Вт) уже обладают переключаемым диапазоном: от 90 до 132 В или от 180 до 264 В переменного тока, диапазон переменного тока – 240 -370В. Диапазон частот переменного тока у всех представителей семейства LAD единый – от 47 до 63 Гц, а по характеристике КПД преобразования есть заметные различия: коэффициент преобразования у варианта семейства LAD на 120 ватт составляет от 86 до 88%, на 240 ватт – от 85,5 до 88%, на 360 ватт – от 86 до 86,5%, 600-ваттный представитель семейства LAD работает с КПД выше 90%. Заметно различие в поведении источников бесперебойного питания семейства LAD при холодном старте: LAD-120 запускается за период до 500 милисекунд, более мощные серии – до 2000 милисекунд. Номинальное время удержания у LAD-120 составляет 40 мс, у более мощных ИБП семейства LAD - 16 мс. Номинальный ток потребления LAD-120 составляет 1,5 А, у более мощного LAD-240 – 2,4 А, а крупные представители семейства на 360 и 600 ватт потребляют 4 и 7,5 ампер соответственно. Кстати, любопытный момент: закономерной градации по внешнему виду у представителей семейства LAD при всех вышеописанных различиях не наблюдается. Разумеется, 120-ваттный источник будет заметно легче и миниатюрнее самого мощного представителя семейства LAD: 420 грамм против 1 020 грамм, но по габаритам они различаются лишь на несколько десятков миллиметров. Варианты семейства LAD на 240 и 340 вт вообще не отличаются ни по весу, ни по габаритам. По выходному напряжению источники семейства LAD бывают на 13,8 В (маркируются в названии литерой А), на 27,6 (литера В), на 41,5 В (литера С), на 55,2 В (литера D). По варианту интерфейса: источники питания с протоколами передачи данных UART (если по-русски: УАПП – универсальный асинхронный приемопередатчик) – такая модификация есть у ИБП с мощностью на 360 и 600 Вт, она обозначена в наименовании товара литерой U, стоящей в конце названия. Также есть источники семейства LAD, оснащенные сигнальной системой TTL-уровня, сообщающей о состоянии первичной сети, состоянии заряда (низкий или полный) или разряде аккумуляторной батареи и корректности ее полярности. Рис. 7. Расшифровка наименования ИБП семейства LAD Общие конструктивные особенности источников бесперебойного питания семейства LAD принципиальных различий не имеют (рис. 8). Они оснащены клавишными выключателями, размещенными по сторонам клеммной колодки, с помощью которых реализуются функции по отключению от сети, и управлением бесперебойным режимом для обслуживания аккумуляторной батареи. Также в структуре этих ИБП есть подстроечный резистор для регулировки напряжения на выходе, причем он позволяет увеличить данный параметр в диапазоне до 5% или же уменьшить в диапазоне до 20%. Все представители семейства LAD защищены от короткого замыкания, перегрева и перенапряжения. Также производителем заявлена для всего семейства LAD возможность работать как со свинцово-кислотными, так и с литиевыми аккумуляторными батарейками, однако я бы посоветовал использовать литиевые аккумуляторы только для мощных LAD, от 360 Вт. Еще одно принципиальное отличие источников бесперебойного питания семейства LAD – отсутствие корректора коэффициента мощности. Но так как для большинства современных охранных и сигнальных систем не так уж и принципиальна возможность активной фильтрации тока, подобное решение не воспринимается как существенный недостаток, зато ощутимо снижает стоимость самого прибора. Рис. 8. Блок-схема ИБП семейства LAD Все модели семейства LAD имеют одинаковую зависимость максимальных значений нагрузки на выходе от внешней температуры среды – этот параметр снижается, начиная с 50°C. Различия зависимости выходной нагрузки от входного напряжения, как видно на рис. 9, несущественны. Рис. 9. Зависимости выходной мощности ИБП семейства LAD от температуры окружающей среды и значения входного напряжения Многозадачный «умница» для особого случая Если вы ждете от источника бесперебойного питания не только беспрецедентной надежности и способности работать в сложных условиях, но и широкого набора сопутствующих функций, я рекомендую обратить внимание на семейство DRS компании MEAN WELL. Представители этого семейства выдерживают значительные скачки напряжения в первичной сети и работают в режиме баланса мощности с приоритетом нагрузки (то есть, способны заряжать батарею при избыточной мощности). По конструктиву и системе аварийных сигналов семейство DRS соответствует стандартам UL2524, NFPA121, BS EN/EN54-4 и GB. Источники бесперебойного питания DRS являются представителями подхода «все в одном» (All-In-One): обладают функционалом AC/DC-преобразователя и программируемого контроллера заряда аккумуляторной батареи – программатора SBP-001, а также снабжены системами управления и мониторинга. Как правило, источники бесперебойного питания такого типа используются в центральных системах мониторинга и контроля, а также в системах контроля доступа и экстренной связи. Как видно на рисунке 10, еще одним плюсом источников DRS можно назвать удобство монтажа – они крепятся на DIN-рейку. Рис. 10. Внешний вид ИБП DRS-240-12 и DRS-480-24 Среди представителей семейства DRS есть источники питания мощностью в 240 Вт (с выходным напряжением 12, 24 или 48 В) и мощностью 480 Вт (на 24, 36 или 48 В). По умолчанию источники бесперебойного питания DRS оснащены встроенным интерфейсом MODBus. При необходимости можно заказать прибор этого семейства с интерфейсом CAN, это будет указано в наименовании источника дополнительным суффиксом (рис. 11). Рис. 11. Расшифровка наименования ИБП семейства DRS Источники бесперебойного питания семейства DRS работают в диапазоне входных напряжений от 90 до 305 В переменного тока (AC) или 127…431 В постоянного тока (DC) с коэффициентом полезного действия до 93%. Допустимый диапазон частот переменного тока семейства DRS составляет 47…63 Гц. Вне зависимости от вариации представители серии семейства DRS не отличаются друг от друга по габаритам. Так, например, для серии DRS-240 характерны габариты корпуса в 129,2×85,5×125,2 мм, а весят они 1190 г., для серии DRS-480 – габариты в 150,7×110,5×125,2 мм при весе в 1650 г. По выбору пользователя можно применять как двухступенчатую зарядку, так и трехступенчатую, регулируя ток в диапазоне 20…100%. Точность напряжения на выходе определяется в ±1%, при этом пульсация (шум) выходного напряжения не превышает 0,01% от номинального значения. При холодном старте источники семейства DRS запускаются за время не более 2400 мс и дают импульс входного тока до 60 А. Источники DRS оснащены встроенным корректором мощности (коэффициент от 0,95), а также полным комплексом защиты: от перегрева, перегрузки, перенапряжения и нештатных ситуаций с аккумуляторной батареей. Напряжение изоляции «вход-выход» 4000 В. Эти ИБП оснащены системой пассивного охлаждения и способны работать при температурах окружающей среды от -30 до 70°C, однако при температуре выше 50 °C выходную мощность следует ограничивать (рис. 12). Рис. 12. Зависимости выходной мощности ИБП семейства DRS от температуры окружающей среды и значения входного напряжения А теперь давайте рассмотрим принцип работы источников бесперебойного питания семейства DRS. На блок-схеме (рис. 13) мы указали основные возможности этого семейства, однако и этого достаточно для понимания мультизадачности такого прибора. Рис. 13. Блок-схема ИБП семейства DRS Лицевая панель представителя семейства DRS достаточно информативна (рис. 14). Здесь находятся светодиодные индикаторы, они запрограммированы на 8 кодовых режимов (цвет и частота морганий), обозначающие различные состояния аккумулятора, напряжения и системы в целом. Рис. 14. Лицевая панель ИБП семейства DRS Также на передней панели размещены переключатели для настройки аккумулятора и вход для термистора, позволяющий компенсировать параметры заряда аккумулятора в диапазоне температуры окружающей среды. Использование термистора не является обязательным для источников бесперебойного семейства DRS, однако такую пользовательскую возможность разработчики компании MEAN WELL предусмотрели, оснастив прибор подсоединением NTC (рис. 15). Рис. 15. Компенсация температуры АКБ при помощи внешнего термистора Как я уже упоминал, описывая общие характеристики источников бесперебойного питания семейства DRS, пользователь может выбрать метод заряда: две или три ступени (рис. 16). Сделать это можно с помощью DIP-переключателя, размещенного на лицевой панели. Рис. 16. Кривые 2- и 3-ступенчатых методов заряда АКБ Нужный зарядный ток настраивается (в соответствии с емкостью аккумуляторной батареи) или триммером, или с помощью внешнего программирования – последний вариант является предпочтительным, так как позволяет точно выстроить кривые разряда аккумулятора (рис. 17). Рис. 17. Внешнее программирование режима заряда АКБ ...Напоследок затрону еще один аспект надежности, который относится не только к созданию систем сферы безопасности и который был еще несколько лет назад неочевидным – наличие гарантийного обслуживания и возможности оперативного ремонта комплектующих. К сожалению, сейчас разработчики оборудования обязаны во время выбора компонентов своих систем предусматривать и этот момент – из-за санкционного давления и других внешнеполитических ситуаций недавно считавшиеся надежными поставщики исчезли с российского рынка. Это не относится к компании MEAN WELL, которая состоит из нескольких финансово-независимых компаний, расположенных как в Китае, так и в европейских странах – это позволяет одному из ведущих производителей источников питания в мире сохранить свои позиции на рынке оборудования в России, не опасаясь за стабильность своей работы. А значит, приобретение качественной и нужной именно вам конфигурации оборудования этого производителя для российских инженеров и проектных организаций сейчас – как и более двух десятков лет назад – не представляет затруднений.