Använd ett flerfunktionellt nätaggregat för att snabbt implementera intelligenta brand- och säkerhetssystem

Konstruktörer av toppmoderna byggnader, särskilt höghus, måste tillhandahålla tillförlitliga brand- och säkerhetssystem, brandbegränsning, repeaters för räddningstjänstens kommunikationssystem, nödbelysning och passersystem. Dessa alltmer intelligenta system är beroende av en stabil strömförsörjning som måste fortsätta att fungera och upprätthålla kommunikationen även när nätspänningen försvinner eller skadas. De måste också vara kostnadseffektiva och skalbara för en mängd olika tillämpningar för att uppfylla föränderliga konstruktionskrav.

För att hantera dessa utmaningar kan konstruktörer använda sig av färdiga nätaggregat monterade på DIN-skena för digital säkerhet som integrerar en vanlig AC-DC-strömförsörjning, en batteriladdare, en avbrottsfri kraftförsörjning för likström (DC UPS) samt kommunikation med Modbus eller CAN. Delarna arbetar interaktivt för att säkerställa korrekt systemdrift även vid tillfällen med allvarliga störningar. Nätaggregat med likströmsutgångar på 12, 24, 36 eller 48 V DC finns för att passa en mängd olika konfigurationer av säkerhetssystem. Strömförsörjningens status indikeras via lokala lysdiodsindikeringar och på distans via reläkontakter.

Artikeln diskuterar de utmaningar som konstruktörer ställs inför när det gäller säker strömförsörjning i moderna byggnader. Därefter beskrivs exempel på intelligenta nätaggregat för säkerhetssystem från MEAN WELL och hur de kan användas för flera olika reservsystem för nödsituationer.

Nätaggregat för säkerhetssystem

Säkerhetssystem för byggnader omfattar brandskydd, passersystem, larm, nödbelysning och utrustning för nödkommunikation. Systemen är avsedda att garantera säkerheten för de boende i byggnaden och för räddningstjänsten, i händelse av en katastrofal incident. Byggnads- och brandsäkerhetsnormer kräver att dessa kritiska system har två eller flera strömkällor, varav en bör vara ett laddningsbart batteri. Dessutom bör säkerhetssystemets strömförsörjning vara avbrottsfri. Säkerhetssystemet måste därför bestå av nätaggregat, en avbrottsfri kraftförsörjning för likström och en batteriladdare. Om systemet används på distans, krävs också statusrapportering för att varna användare om eventuella avvikelser.

MEAN WELL erbjuder en unik lösning för dessa krav i form av ett intelligent allt-i-ett-nätaggregat i serien DRS-240/480. För att förenkla systemkonstruktionen består nätaggregaten i denna serie integrerade enheter av en enda modul, som monteras på DIN-skena och innehåller ett AC-DC-nätaggregat, batteriladdare och avbrottsfri kraftförsörjning för likström. Ett exempel på detta är DRS-480-24 med 24 V-utgång och en uteffekt på 480 W. Tillsammans med ett reservbatteri och en larmstyrningsmodul utgör dessa enheter grunden för ett enkelt brandlarmssystem (figur 1).

Figur 1: Här visas ett enkelt brandlarmssystem med nätaggregatet DRS-480-24, ett reservbatteri och en larmstyrningmodul, allt monterat i brandlarmssystemets styrskåp. (Bildkälla: MEAN WELL)

Nätaggregatet DRS-480-24 arbetar från 90 till 305 V AC eller mellan 127 till 431 V DC. Modulen är 110 mm (4,3 tum (in.)) bred, 125,2 mm (4,9 in.) hög och 150,7 mm (5,9 in.) djup. En verkningsgrad på upp till 93,5 % gör att den kan arbeta vid omgivningstemperaturer på -30 till +70 °C med hjälp av luftbaserad konvektionskylning. Det har skydd mot överström, överspänning och omvänd batteripolaritet. Det har också en frånkopplingsfunktion vid låg batterinivå.

Serien DRS-240/480 har uteffekter på 240 eller 480 W och fyra olika nivåer för utspänning, 12, 24, 36 eller 48 V. Nätaggregatens mått varierar med märkeffekterna. DRS-240 är något mindre än den tidigare nämnda DRS-480. Det är 85,5 mm (3,4 in.) bred, 125,2 mm (4,9 in.) hög och 129,2 mm (5,1 in.) djup.

Enheterna kan installeras på DIN-skena TS-35/7,5 eller 15. Montering på DIN-skena gör det möjligt att placera flera moduler bredvid varandra för att spara utrymme. Tack vare monteringen på DIN-skena är det lätt att dra anslutningskablar för t.ex. reläbaserad status och seriell kommunikation via Modbus eller CAN eftersom allt görs från frontpanelen (figur 2).

Figur 2: Nätaggregatets anslutningar för t.ex. reläbaserad status och kommunikation via Modbus eller CAN är lätt åtkomliga via frontpanelens anslutningskontakter. (Bildkälla: MEAN WELL)

Förutom anslutningar för in- och utspänning har nätaggregaten även enpoliga tvåvägsreläer (SPDT) av typen Form C för indikering av växelströmsfel, likström OK, lågt/onormalt/frånkopplat batteri eller laddningsfel. Kommunikationsporten för RJ45 tillhandahåller ett seriellt datagränssnitt för övervakning och styrning via Modbus eller CAN. Bussarna används för att förmedla statusuppdateringar för utspänning, ström och temperatur samt för att styra enheten, inklusive på/av, inställning av utspännings-/strömnivåer. De används också för att ställa in parametrar för batteriladdning, inklusive konstant ström, konstant spänning, spänning för underhållsladdning, spänningsreglerad laddning, kompensation för batteritemperatur och laddningstid.

DIP-omkopplarna i den övre vänstra kvadranten gör det även möjligt att ställa in laddarens egenskaper manuellt så att de passar för flera olika typer av litium- eller blybatterier med antingen tvåstegsladdning (konstant ström följt av konstant spänning) eller trestegsladdning (konstant ström följt av konstant spänning följt av flytande laddning) (figur 3).

Figur 3: Batteriladdningsprofiler kan, med hjälp av DIP-omkopplare, väljas att vara i antingen två eller tre steg. (Bildkälla: MEAN WELL)

Batteriladdningskurvorna kan också programmeras med hjälp av den intelligenta programmeringenheten SBP-001 (tillval).

Nätaggregatet använder en klassisk konstruktion med pulsbreddsmodulerat (PWM) switchningsläge och extra delar för att på ett intelligent sätt styra dess övriga roller som effektövervakare, batteriladdare och avbrottsfri strömförsörjning (UPS) (figur 4). Effektfaktorkorrigering (PFC) och filtrering av elektromagnetiska störningar (EMI) föregår den centrala strömförsörjningen.

Figur 4: Blockschemat visar en intelligent flerfunktionell nätaggregatsmodul för säkerhetssystem i serien DRS-240/480, inklusive batteriladdning, funktioner för avbrottsfri kraftförsörjning, effektfaktorkorrigering och effektövervakning. (Bildkälla: MEAN WELL)

Den pulsbreddsmodulerade styrningen av switchningens arbetscykel baseras på återkoppling av spänning och ström. Notera villkoret i konstruktionen för skydd mot överspänning (OVP), överström (OVL) och övertemperatur (OTP). Microcontrollern (MCU) tillhandahåller multimodal styrning för batteriladdning, batteriövervakning och kommunikation.

Tillämpningar för det intelligenta säkerhetsnätaggregatet DRS-240/480

Många brand-, säkerhets- och skyddssystem måste enligt bygg- och brandföreskrifter drivas med reservkraft i händelse av ett strömavbrott. Ett sådant system är en dubbelriktad förstärkare (BDA) som tillhandahåller aktivt kommunikationsstöd för räddningspersonal som arbetar i byggnader där trådlös kommunikation har visat sig inte ha tillräcklig räckvidd (figur 5). Den fungerar som en repeater för att förstärka och återutsända signaler från räddningstjänstens radioapparater.

Figur 5: Dubbelriktade förstärkare fungerar som repeaters för att inuti en byggnad förstärka och återutsända signaler från räddningstjänstens radioapparater. (Bildkälla: MEAN WELL)

Dubbelriktade förstärkare och tillhörande antenner är särskilt användbara i större höghuskonstruktioner där de är fördelade över flera våningar. Systemen länkar även ihop de dubbelriktade förstärkarna med räddningstjänstens signaler som kommer utifrån och vidarebefordrar dessa internt. Dubbelriktade förstärkare behöver ström även när det vanliga elnätet inte fungerar. Nätaggregaten DRS-240/480, med tillhörande batterier, garanterar strömförsörjningen genom att övergå till batteribaserad, avbrottsfri kraftförsörjning för likström när nätspänningen bryts. Om elnätets växelström sjunker under 79-89 V AC för en ledning på 120 V AC, eller under 132-187 V AC för en ledning på 220 V AC, aktiveras funktionen för avbrottsfri kraftförsörjning för likström och strömförsörjningen växlar till reservbatteri.

Reservkraftsystem levererar också reservkraft till system som vägleder och hjälper boende och räddningstjänst vid evakuering av en byggnad. Exempel på sådana system är belysta utrymningsskyltar, golvbelysning för utrymningsvägar och nödbelysning (figur 6).

Figur 6: Här visas ett intelligent styrsystem för belysning som använder nätaggregatet DRS-240 som reservkraft för att förse belysning och nödskyltar med ström vid en nödsituation. (Bildkälla: MEAN WELL)

I detta styrsystem för belysning tillhandahåller DRS-240-12 reservkraftskällan för att upprätthålla viktig nödbelysning och skyltar i händelse av strömavbrott. Nätaggregatet är på 12 V, 240 W och kan ge upp till 20 A.

Andra användningsområden för intelligenta nätaggregat för säkerhetssystem innefattar brandlarm och branddetekteringssystem som gör det lättare att rapportera och spåra bränder i byggnader. Systemen ger räddningstjänsten viktig information om var branden finns och hur omfattande den är.

DRS-240/480-serien med intelligenta nätaggregat för säkerhetssystem

Nätaggregaten i serien DR-240/480 från MEAN WELL finns i sju modeller med en maximal effekt på 240 eller 480 W. Den maximala uteffekten inkluderar uteffekten för alla laster, nätutgången och batteriladdningen. Observera att batteriets laddningsström justeras automatiskt baserat på den primära utströmmen för att förhindra överbelastning. Serien omfattar utspänningar på 12, 24, 36 eller 48 V (tabell 1).

Tabell 1: Här visas egenskaperna hos nätaggregaten i serien DRS-240/480 från MEAN WELL. (Tabellkälla: Art Pini)

De utökade funktionerna hos dessa intelligenta nätaggregat innebär att de kräver fler säkerhetscertifieringar än konventionella nätaggregat. Nätaggregaten uppfyller de standarder och byggnormer för säkerhetssystem som krävs över hela världen, inklusive:

• USA: UL2524 (Underwriters Lab) – Standard för förbättrad tvåvägskommunikation för nödradiosystem i byggnader 2019
• US: NFPA 1221 (National Fire Protection Association) – Standard för installation, underhåll och användning av nödkommunikationssystem 2019
• Europa: Kommittén för standardisering (CEN) EN 54-4: Branddetekterings- och brandlarmssystem, del 4: Strömförsörjningsutrustning 1997
• Storbritannien: BS EN. 54-4 Strömförsörjning för branddetekterings- och brandlarmssystem 1998
• Kina: GB 17945-2010 – Nödbelysning vid brand och indikeringssystem för utrymning 2009

Sammanfattning

DRS-240/480 från MEAN WELL är ett flerfunktionellt allt-i-ett-nätaggregat för säkerhetssystem som innehåller ett nätaggregat, en avbrottsfri kraftförsörjning för likström och en batteriladdare i en enda kompakt modul, för montering på DIN-skena. Då det är helt skyddat mot överspänning, överström och övertemperatur, och har inbyggd statusrapportering, kan det snabbt integreras för att utgöra grunden i en stor mängd intelligenta säkerhets- och brandsystem för smarta byggnader.