Bruk en flerfunksjonell strømforsyning til å raskt implementere intelligente brann- og sikkerhetssystemer

Konstruktører av toppmoderne bygninger, spesielt høyhusstrukturer, må tilby pålitelige brann- og sikkerhetsalarmsystemer, brannkontroll, kommunikasjonsforsterkere for beredskapspersonell, nødbelysning og systemer for tilgangsstyring. Disse stadig mer intelligente systemene er avhengige av en stabil strømforsyning som må fortsette å fungere og opprettholde statuskommunikasjon selv når nettstrømmen går tapt eller kompromitteres. De må også være kostnadseffektive og skalerbare på tvers av en rekke bruksområder for å oppfylle konstruksjonskrav som er under stadig endring.

For å møte disse utfordringene kan konstruktører bruke DIN-skinnemonterte digitale sikkerhetsstrømforsyninger som integrerer en standard AC–DC-strømforsyning (vekselstrøm-likestrøm-strømforsyning), en batterilader, en avbruddsfri DC-strømforsyning (DC UPS – direct current uninterruptible power supply) og Modbus- eller CAN-busskommunikasjon. Disse elementene fungerer interaktivt for å sikre korrekt systemdrift selv under forhold med sterke forstyrrelser. Forsyninger med DC-utgang på 12, 24, 36 eller 48 volt er tilgjengelige for et bredt utvalg av sikkerhetssystemkonfigurasjoner. Strømforsyningsstatus rapporteres lokalt via lysdiodeindikatorer og eksternt via relékontaktlukkinger.

Denne artikkelen vil ta for seg utfordringene rundt strømsikkerhet som konstruktører står overfor i moderne bygninger. Den vil deretter se på eksempler på intelligente sikkerhetsstrømsystemer fra MEAN WELL og vise hvordan disse kan brukes i flere reservesystemer for nødstilfeller.

Strømforsyninger for sikkerhetssystemer

Sikkerhetssystemer for bygninger inkluderer brannvern, tilgangsstyring, alarmer, nødbelysning og nødkommunikasjon. Disse systemene er ment å ivareta sikkerheten til beboerne i bygningen og beredskapspersonell i tilfelle det skulle oppstå en katastrofal hendelse. Bygnings- og brannsikkerhetsforskrifter krever at disse kritiske systemene har to eller flere strømkilder, hvorav én skal være et oppladbart batteri. I tillegg bør strømmen til sikkerhetssystemet være avbruddsfri. Derfor må sikkerhetssystemet inkludere en strømforsyning, en DC UPS (avbruddsfri strømforsyning) og en batterilader. Hvis det brukes på et eksternt sted, krever systemet også statusrapportering for å varsle brukere om alle avvik.

MEAN WELL tilbyr en unik løsning for disse kravene i form av en intelligent alt-i-ett-sikkerhetsstrømforsyning, DRS-240/480-familien. Strømforsyningene i denne familien, for eksempel den 24-volts DRS-480-24-utgangsversjonen på 480 watt, er integrerte flerfunksjonsenheter som inkluderer en AC–DC-strømforsyning, batterilader og DC UPS i én enkel DIN-skinnemontert modul, noe som forenkler systemkonstruksjonen. Sammen med en reservebatteripakke og en alarmstyringsmodul, danner forsyningene fundamentet i et grunnleggende styringssystem for sikkerhetsbrannalarmer (figur 1).

Figur 1: Her vises et grunnleggende styringssystem for brannalarmer som består av en DRS-480-24-strømforsyning, en reservebatteripakke og en alarmstyringsmodul, som alle befinner seg i brannalarmsystemets kontrollskap. (Bildekilde: MEAN WELL)

DRS-480-24-strømforsyningen fungerer fra 90 til 305 volt AC eller 127 til 431 volt DC. Modulen måler 110 millimeter (mm) (4,3 tommer) bred, 125,2 mm (4,9 tommer) høy og 150,7 mm (5,9 tommer) dyp. En virkningsgrad på opptil 93,5 % gjør at den kan fungere ved omgivelsestemperaturer på –30 °C til +70 °C ved hjelp av friluftskonveksjonskjøling. Den er beskyttet mot strømoverbelastning, overspenning og omvendt batteribeskyttelse. Den har også en frakoblingsfunksjon for lavt batterinivå.

DRS-240/480-familien har utgangseffektnivåer på 240 eller 480 watt og fire forskjellige utgangsspenningsnivåer på 12, 24, 36 eller 48 volt. Dimensjonene på strømforsyningen varierer med strømklassifiseringen. DRS-240 er litt mindre enn DRS-480 som allerede er nevnt. Dimensjonene er 85,5 mm (3,4 tommer) bred, 125,2 mm (4,9 tommer) høy og 129,2 mm (5,1 tommer) dyp.

Forsyningene kan installeres på DIN-skinne TS-35/7.5 eller 15. DIN-montering gjør at flere moduler kan plasseres ved siden av hverandre for å spare plass. Med DIN-montering er ledninger for tilkoblinger, for eksempel relébasert status og seriell kommunikasjon via Modbus eller CAN-buss, lett tilgjengelige fordi det hele gjøres fra frontpanelet (figur 2).

Figur 2: Tilkoblinger til strømforsyningen, for eksempel for relébasert status og Modbus- eller CAN-busskommunikasjon, er lett tilgjengelige via frontpanelets ledningskontakter. (Bildekilde: MEAN WELL)

I tillegg til inngangs- og utgangsstrømtilkoblingene, har strømforsyningene også enpolede, toveis (SPDT – single pole, double throw) «Form C»-relékontakter for å vise AC-feil, DC OK, batterinivå lavt/unormalt/frakoblet eller ladefeilstatus. RJ-45-kommunikasjonsporten gir et serielt datagrensesnitt for overvåking og styring via Modbus eller CAN-buss. Disse bussene brukes til å formidle statusoppdateringer for utgangsspenning, strøm eller temperatur, og til å styre enheten, for eksempel enhet på/av og angi utgangsspenning/strømnivåer. De brukes også til å angi batteriladeparametere, inkludert konstant strøm, konstant spenning, flytespenning (spenning for vedlikeholdslading), spenningsregulert lading, kompensasjon for batteritemperatur og ladetid.

DIP-brytere i øvre venstre kvadrant muliggjør også manuell innstilling av laderens egenskaper for å stemme overens med flere typer litium- eller blysyrebatterier ved å bruke enten totrinns (konstant strøm etterfulgt av konstant spenning) eller tretrinns (konstant strøm etterfulgt av konstant spenning etterfulgt av vedlikeholdslading/flytespenning) lading (figur 3).

Figur 3: Batteriladeprofiler kan velges av DIP-brytere, slik at de er enten to- eller tretrinns. (Bildekilde: MEAN WELL)

Ladekurvene kan også programmeres ved å bruke den valgfrie intelligente batteriladeprogrammereren SBP-001.

Strømforsyningen bruker en klassisk strømkonstruksjon med pulsbreddemodulert (PWM) switch-mode, der ekstra elementer er lagt til for å intelligent styre de ekstra rollene som strømmonitor, batterilader og UPS (figur 4). Effektfaktorkorreksjon (PFC – power factor correction) og filtrering av elektromagnetisk interferens (EMI) kommer før hovedstrømforsyningen.

Figur 4: Blokkskjemaet viser en intelligent flerfunksjonell sikkerhetsstrømmodul i DRS-240/480-familien, som omfatter batterilading, UPS-funksjoner, effektfaktorkorreksjon (PFC) og strømovervåking. (Bildekilde: MEAN WELL)

Styring gjennom pulsbreddemodulasjon (PWM) av den vekslende driftssyklusen er basert på tilbakekobling (feedback) av spenning og strøm. Vær oppmerksom på betingelsene i konstruksjonen for overspenningsvern (OVP – overvoltage protection), overbelastningsstrøm (OVL – overload current) og overtemperaturvern (OTP – overtemperature protection). Mikrokontrolleren (MCU – microcontroller unit) gir flermodusstyring for batterilading, batteriovervåking og kommunikasjon.

Bruksområder for intelligente sikkerhetsstrømforsyninger i DRS-240/480-familien

Mange brann-, sikkerhets- og trygghetssystemer kreves av bygnings- og brannforskrifter for å være i drift ved å bruke reservestrøm i tilfelle det skulle oppstå strømbrudd. Ett slikt system er en toveisforsterker (BDA – bi-directional amplifier) som gir aktiv kommunikasjonsstøtte for beredskapspersonell som jobber i bygninger der trådløs kommunikasjon viser seg å være vanskelig (figur 5). Det fungerer som en repeater som forsterker og videresender signaler fra radioene til beredskapspersonell.

Figur 5: BDA-er fungerer som forsterkere som forsterker og videresender signaler fra radioene til beredskapspersonell i en bygning. (Bildekilde: MEAN WELL)

BDA-er og tilknyttede antenner er spesielt nyttige i større høyhusstrukturer, der de er fordelt over mange etasjer. Disse systemene knytter også BDA-en til respondersignaler fra utsiden av bygningen, og videresender disse signalene internt. BDA-er krever strøm selv når normal nettstrøm svikter. DRS-240/480-strømforsyningene, med tilknyttede batterier, garanterer strøm ved å returnere til DC UPS-modus med batteribackup når nettstrømmen går tapt. Hvis AC-nettstrømmen faller under spenningsområdet fra 79 til 89 volt AC for en 120-volts linje, eller under området 132 til 187 volt AC for en 220-volts ledning, vil DC UPS-funksjonen aktiveres og strømmen vil gå over til batteribackup.

Nødstrømssystemer leverer også reservestrøm til systemer som veileder og hjelper beboere og beredskapspersonell under evakuering av en struktur. Eksempler på systemer omfatter opplyste utgangsskilt, gulvbelysning for evakueringsruter og nødbelysning (figur 6).

Figur 6: Her vises et intelligent lysstyringssystem som bruker en DRS-240-strømforsyning som reservestrømkilde for å levere lys og nødsignaler under en nødsituasjon. (Bildekilde: MEAN WELL)

I dette lysstyringssystemet vil DRS-240-12 levere reservestrømkilden som trengs for å opprettholde kritiske nødlys og skilt i tilfelle det skulle oppstå strømbrudd. Denne forsyningen er klassifisert til 12 volt og 240 watt, og kan forsyne opptil 20 ampere (A).

Andre bruksområder for intelligente sikkerhetsstrømforsyninger inkluderer brannalarm og branndeteksjonssystemer som kan hjelpe til med å rapportere og spore branner i bygninger. Disse systemene gir kritisk informasjon til brannmenn om lokasjonen og omfanget av en brann.

Den intelligente serien med sikkerhetsstrømforsyninger i DRS-240/480-familien

MEAN WELL DR-240/480-serien med strømforsyninger er tilgjengelig i syv modeller, med maksimal effekt på 240 eller 480 watt. Maksimal utgangseffekt inkluderer utgangseffekten til alle lastene, hovedutgangen og batteriladingen. Vær oppmerksom på at batteriladestrømmen justeres automatisk basert på hovedutgangsstrømmen for å hindre overbelastning. Serien inkluderer utgangsspenninger på 12, 24, 36 eller 48 volt (tabell 1).

Tabell 1: Her vises egenskapene til MEAN WELL DRS-240/480-serien med sikkerhetsstrømforsyninger. (Tabellkilde: Art Pini)

De forbedrede egenskapene til disse intelligente strømforsyningene betyr at de krever flere sikkerhetssertifiseringer enn konvensjonelle strømforsyninger. Disse strømforsyningene samsvarer med standardene og bygningsforskriftene for sikkerhetssystemer pålagt over hele verden, inkludert:

• USA: Underwriters Lab UL2524 – Standard for forsterkningssystemer for toveis nødradiokommunikasjon i bygninger 2019
• USA: National Fire Protection Association NFPA 1221 – Standard for installasjon, vedlikehold og bruk av kommunikasjonssystemer for nødetater 2019
• Europa: Standardiseringsorganisasjonen (CEN – Committee for Standardization) EN 54-4: Systemer for branndeteksjon og brannalarmer – Del 4: Strømforsyningsutstyr 1997
• Storbritannia: BS EN. 54-4 Strømforsyningsutstyr for branndeteksjons- og brannalarmsystemer 1998
• Kina: GB 17945-2010 – System for brannvarslingsbelysning og evakueringsmerking 2009

Konklusjon

MEAN WELL DRS-240/480 flerfunksjonelle alt-i-ett-sikkerhetsstrømforsyninger integrerer strømforsyning, DC UPS og batterilader i én enkel kompakt DIN-skinnemodul. De er fullstendig beskyttet mot spennings-, strøm- og temperaturoverbelastning, og med innebygd statusrapportering kan de raskt integreres for å danne grunnlaget for et bredt utvalg av intelligente sikkerhets- og brannsystemer for smarte bygninger.