Nutzen Sie ein multifunktionales Netzteil zur schnellen Implementierung intelligenter Brandschutz- und Sicherheitssysteme

Die Planer moderner Gebäude, insbesondere von Hochhäusern, müssen zuverlässige Brand- und Sicherheitsalarmsysteme, Brandmeldeanlagen, Repeater für die Kommunikation mit Notfallhelfern, Notbeleuchtung und Zugangskontrollsysteme bereitstellen. Diese zunehmend intelligenten Systeme sind auf eine stabile Stromversorgung angewiesen, die den Betrieb und die Statuskommunikation auch dann aufrechterhalten muss, wenn die Netzspannung ausfällt oder beeinträchtigt ist. Außerdem müssen sie kosteneffizient und für eine Vielzahl von Anwendungen skalierbar sein, um den sich ändernden Designanforderungen gerecht zu werden.

Um diese Herausforderungen zu meistern, können handelsübliche, auf Hutschienen (DIN-Schienen) montierte digitale Sicherheitsnetzteile verwendet werden, die eine standardmäßige AC/DC-Stromversorgung, ein Batterieladegerät, eine unterbrechungsfreie DC-Stromversorgung (DC UPS) und Modbus- oder CAN-Bus-Kommunikation integrieren. Diese Elemente arbeiten interaktiv zusammen, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems auch bei schwerwiegenden Unterbrechungen zu gewährleisten. Es sind Netzteile mit einem Gleichspannungsausgang von 12, 24, 36 oder 48 Volt erhältlich, um eine Vielzahl von Sicherheitssystemkonfigurationen zu ermöglichen. Der Status des Netzteils wird lokal über LED-Anzeigen und aus der Ferne über Relaiskontakte gemeldet.

Dieser Artikel befasst sich mit den Herausforderungen, denen sich Entwickler in modernen Gebäuden im Bereich der Energiesicherheit gegenübersehen. Anschließend werden beispielhafte intelligente Sicherheitsstromversorgungssysteme von MEAN WELL vorgestellt und gezeigt, wie sie auf mehrere Notstromversorgungssysteme angewendet werden können.

Stromversorgungen für Sicherheitssysteme

Zu den Sicherheitssystemen für Gebäude gehören Brandschutz, Zugangskontrolle, Alarmanlagen, Notbeleuchtung und Notfallkommunikation. Diese Systeme sollen die Sicherheit der Gebäudebewohner und der Rettungskräfte im Falle eines katastrophalen Ereignisses gewährleisten. Bau- und Brandschutzvorschriften verlangen, dass diese kritischen Systeme über zwei oder mehr Stromquellen verfügen, von denen eine ein wiederaufladbarer Akku sein sollte. Außerdem sollte die Stromversorgung des Sicherheitssystems unterbrechungsfrei sein. Daher umfasst der Strombedarf des Sicherheitssystems ein Netzteil, eine Gleichstrom-USV und ein Akkuladegerät. Wenn das System an einem entfernten Standort eingesetzt wird, ist auch eine Statusberichterstattung erforderlich, um die Benutzer über etwaige Anomalien zu informieren.

MEAN WELL bietet eine einzigartige Lösung für diese Anforderungen in Form eines intelligenten Komplett-Sicherheitsnetzteils der Familie DRS-240/480. Die Netzteile dieser Familie, wie z. B. die Version DRS-480-24 mit 24 Volt und 480 Watt Leistung, sind integrierte Multifunktionsgeräte, die eine AC/DC-Stromversorgung, ein Akkuladegerät und eine DC-USV in einem einzigen, auf einer Hutschiene montierten Modul enthalten, um das Systemdesign zu vereinfachen. Zusammen mit einer Pufferbatterie und einem Alarmkontrollmodul bilden die Geräte die Grundlage eines grundlegenden Sicherheits-Brandmeldesystems (Abbildung 1).

Abbildung 1: Abgebildet ist ein grundlegendes Sicherheits-Brandmeldekontrollsystem, bestehend aus einem Netzteil DRS-480-24, einem Pufferbatteriesatz und einem Alarmkontrollmodul, die alle im Schaltschrank des Brandmeldesystems untergebracht sind. (Bildquelle: MEAN WELL)

Das Netzteil DRS-480-24 arbeitet mit einer Spannung von 90 bis 305 Volt AC oder 127 bis 431 Volt DC. Das Modul misst 110 Millimeter (mm) (4,3 Zoll (in.)) für die Breite, 125,2 mm (4,9 in.) Höhe und 150,7 mm (5,9 in.) Tiefe. Ein Wirkungsgrad von bis zu 93,5 % ermöglicht den Betrieb bei Umgebungstemperaturen von -30°C bis +70°C unter Verwendung von Freiluftkonvektionskühlung. Es ist gegen Stromüberlastung, Überspannung und Verpolungsschutz geschützt. Außerdem verfügt es über eine Funktion zur Abschaltung bei niedrigem Batteriestand.

Die Familie DRS-240/480 bietet eine Ausgangsleistung von 240 oder 480 Watt und vier verschiedene Ausgangsspannungen von 12, 24, 36 oder 48 Volt. Die Abmessungen des Netzteils variieren mit den Leistungsdaten. Das DRS-240 ist etwas kleiner als das bereits erwähnte DRS-480. Seine Abmessungen sind 85,5 mm (3,4 Zoll) Breite, 125,2 mm (4,9 Zoll) Höhe und 129,2 mm (5,1 Zoll) Tiefe.

Die Netzteile können auf der Hutschiene TS-35/7,5 oder 15 montiert werden. Die Hutschienenmontage ermöglicht es, mehrere Module platzsparend nebeneinander zu platzieren. Durch die Hutschienenmontage ist die Verdrahtung von Anschlüssen, wie z. B. relaisbasierter Status und serielle Kommunikation über Modbus oder CAN-Bus, leicht zugänglich, da sie von der Frontplatte aus erfolgt (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die Verbindungen zum Netzteil, z. B. für den relaisbasierten Status und die Modbus- oder CAN-Bus-Kommunikation, sind über die Verdrahtungskontakte an der Frontplatte leicht zugänglich. (Bildquelle: MEAN WELL)

Zusätzlich zu den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen verfügen die Netzteile über einpolige SPDT-Relaiskontakte (Form C) zur Anzeige von AC-Fehler, DC OK, Batterie schwach/abnormal/getrennt oder Ladegerätfehler. Der RJ-45-Kommunikationsanschluss bietet eine serielle Datenschnittstelle zur Überwachung und Steuerung über Modbus oder CAN-Bus. Diese Busse dienen zur Übermittlung von Status-Updates für Ausgangsspannung, -strom oder -temperatur sowie zur Steuerung des Geräts, einschließlich Ein-/Ausschalten des Geräts und Einstellen der Ausgangsspannung/-stromstärke. Sie dienen auch zur Einstellung der Batterieladeparameter, einschließlich Konstantstrom, Konstantspannung, Erhaltungsspannung, Kegelstrom, Batterietemperaturkompensation und Ladezeit.

Mit den DIP-Schaltern im oberen linken Quadranten können die Eigenschaften des Ladegeräts auch manuell eingestellt werden, um mehrere Arten von Lithium- oder Blei-Säure-Batterien entweder zweistufig (konstanter Strom gefolgt von konstanter Spannung) oder dreistufig (konstanter Strom gefolgt von konstanter Spannung gefolgt von Potentialfreiheit) zu laden (Abbildung 3).

Abbildung 3: Die Batterieladeprofile können über DIP-Schalter auf zwei oder drei Stufen eingestellt werden. (Bildquelle: MEAN WELL)

Die Ladekurven können auch mit dem optionalen intelligenten Batterieladeprogrammiergerät SBP-001 programmiert werden.

Das Netzteil verwendet ein klassisches pulsweitenmoduliertes (PWM) Schaltnetzteil mit zusätzlichen Elementen zur intelligenten Steuerung seiner zusätzlichen Funktionen als Stromüberwachungs-, Akkulade- und USV-Gerät (Abbildung 4). Die Leistungsfaktorkorrektur (PFC) und die Filterung elektromagnetischer Störungen (EMI) sind der Hauptstromversorgung vorgeschaltet.

Abbildung 4: Das Blockdiagramm zeigt ein intelligentes Sicherheits-Multifunktions-Netzmodul der Familie DRS-240/480, einschließlich Akkuladung, USV-Funktionen, PFC und Stromüberwachung. (Bildquelle: MEAN WELL)

Die PWM-Steuerung des Tastverhältnisses basiert auf einer Spannungs- und Stromrückführung. Beachten Sie die Vorkehrungen für Überspannungsschutz (OVP), Überlaststrom (OVL) und Übertemperaturschutz (OTP). Die Mikrocontrollereinheit (MCU) bietet eine Multimodus-Steuerung für Akkuladung, Akkuüberwachung und Kommunikation.

Anwendungen für die intelligenten Sicherheitsnetzteile DRS-240/480

Viele Brand-, Sicherheits- und Schutzsysteme müssen laut Bau- und Brandschutzvorschriften im Falle einer Stromunterbrechung mit Notstrom betrieben werden. Ein solches System ist ein bidirektionaler Verstärker (BDA), der aktive Kommunikationsunterstützung für Notfallhelfer bietet, die in Gebäuden arbeiten, in denen sich die drahtlose Kommunikation als schwierig erweist (Abbildung 5). Es dient als Repeater zur Verstärkung und Weiterleitung von Signalen aus den Funkgeräten der Rettungskräfte.

Abbildung 5: BDAs fungieren als Repeater zur Verstärkung und Weiterleitung von Signalen der Funkgeräte von Notfallhelfern innerhalb eines Gebäudes. (Bildquelle: MEAN WELL)

BDAs und zugehörige Antennen sind besonders in größeren Hochhäusern nützlich, wo sie über viele Stockwerke verteilt sind. Diese Systeme verbinden die BDA auch mit den Signalen der Notfallhelfer von außerhalb des Gebäudes und leiten sie intern weiter. BDAs benötigen auch dann Strom, wenn der normale Netzstrom ausfällt. Die Netzteile DRS-240/480 mit den zugehörigen Akkus gewährleisten die Stromversorgung, indem sie bei einem Netzausfall in den akkugepufferten DC-USV-Modus umschalten. Wenn das Wechselstromnetz unter den Bereich von 79 bis 89 Volt Wechselstrom bei einer 120-Volt-Leitung oder unter den Bereich von 132 bis 187 Volt Wechselstrom bei einer 220-Volt-Leitung fällt, wird die DC-USV-Funktion aktiviert und die Stromversorgung schaltet auf Bakkubetrieb um.

Notstromanlagen versorgen auch Systeme, die Bewohner und Einsatzkräfte bei der Evakuierung eines Gebäudes leiten und unterstützen, mit Notstrom. Beispiele für solche Systeme sind beleuchtete Ausgangsschilder, Bodenleuchten für Evakuierungswege und Notbeleuchtung (Abbildung 6).

Abbildung 6: Abgebildet ist ein intelligentes Beleuchtungssteuerungssystem, das ein Netzteil DRS-240 als Reservestromquelle für die Versorgung von Licht und Notfallschildern während eines Notfallereignisses verwendet. (Bildquelle: MEAN WELL)

In diesem Beleuchtungssteuersystem stellt das DRS-240-12 die Ersatzstromquelle für die Aufrechterhaltung wichtiger Notbeleuchtungen und Schilder im Falle eines Netzausfalls dar. Dieses Netzteil bietet eine Nennleistung von 12 Volt, 240 Watt und kann bis zu 20 Ampere (A) liefern.

Weitere Anwendungen für intelligente Sicherheitsstromversorgungen sind Brandmelde- und Brandmeldesysteme, die bei der Meldung und Verfolgung von Bränden in Gebäuden helfen. Diese Systeme liefern den Feuerwehrleuten wichtige Informationen über den Ort und das Ausmaß eines Brandes.

Die Familie der intelligenten Sicherheitsstromversorgungen der Serie DRS-240/480

Die Serie DR-240/480 der Netzteile von MEAN WELL ist in sieben Modellen mit einer maximalen Ausgangsleistung von 240 oder 480 Watt erhältlich. Die maximale Ausgangsleistung umfasst die Ausgangsleistung für alle Verbraucher, den Hauptausgang und die Akkuladung. Beachten Sie, dass der Batterieladestrom automatisch auf der Grundlage des primären Ausgangsstroms angepasst wird, um Überlastungen zu vermeiden. Die Serie umfasst Ausgangsspannungen von 12, 24, 36 und 48 Volt (Tabelle 1).

Tabelle 1: Merkmale der Sicherheitsnetzteile der Serie DRS-240/480 von MEAN WELL. (Tabellenquelle: Art Pini)

Die erweiterten Fähigkeiten dieser intelligenten Netzteile bedeuten, dass sie mehr Sicherheitszertifizierungen erfordern als herkömmliche Netzteile. Diese Netzteile entsprechen den Normen und Bauvorschriften für Sicherheitssysteme, die weltweit vorgeschrieben sind:

• US: Underwriters Lab UL2524 - Norm für gebäudeinterne 2-Wege-Notfunk-Kommunikationsverstärkungssysteme 2019
• US: National Fire Protection Association NFPA 1221 - Standard für die Installation, Wartung und Nutzung von Kommunikationssystemen für Notdienste 2019
• Europa: Komitee für Normung (CEN) EN 54-4: Feuermelde- und Feueralarmsysteme - Teil 4: Stromversorgungseinrichtungen 1997
• UK: BS EN. 54-4 Brandmelde- und Feueralarmsysteme Stromversorgungseinrichtungen 1998
• China: GB 17945-2010 - Brandnotbeleuchtung und Evakuierungsindikatorsystem 2009

Fazit

Die kompletten Multifunktions-Sicherheitsnetzteile DRS-240/480 von MEAN WELL integrieren ein Netzteil, eine DC-USV und ein Akkuladegerät in einem einzigen kompakten Hutschienenmodul. Sie sind vollständig gegen Spannungs-, Strom- und Temperaturüberlastungen geschützt und verfügen über integrierte Statusmeldungen. Sie können schnell integriert werden und bilden die Grundlage für eine Vielzahl von intelligenten Sicherheits- und Brandschutzsystemen für intelligente Gebäude.