วิธีรักษาพลังของระบบความปลอดภัย ความปลอดภัย และการสื่อสารอย่างน่าเชื่อถือ

ที่ระดับพื้นฐาน ความซับซ้อนของระบบอัตโนมัติสำหรับที่อยู่อาศัย การพาณิชย์ และอุตสาหกรรมซึ่งจะต้องรวมระบบการรักษาความปลอดภัย ความปลอดภัย และการสื่อสารฉุกเฉินที่หลากหลายสำหรับข้อกำหนดด้านการประกันภัยและรหัสอาคารในท้องถิ่น และเพื่อรับใบรับรองการเข้าพัก ปัจจัยหนึ่งที่เหมือนกันกับระบบเหล่านี้คือ พวกเขาทั้งหมดต้องการแหล่งจ่ายไฟสาย AC เพื่อผลิตไฟฟ้ากระแสตรงที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า และทั้งหมดต้องการการจัดการสำรองแบตเตอรี่ที่เชื่อถือได้สูง

อย่างไรก็ตาม การจัดหาพลังงาน AC-DC พื้นฐานและการสำรองไม่เพียงพอสำหรับอาคารและมาตรฐานสมัยใหม่ ระบบรหัสที่ได้รับอนุมัติอย่างครอบคลุมนั้นต้องการสัญญาณแจ้งเตือนที่ชัดเจนหลากหลาย โดยผ่านการปิดสวิตช์เพื่อส่งสัญญาณสภาวะความผิดปกติทั้งภายในและภายนอก นอกจากนี้ ระบบในอาคารอัจฉริยะในปัจจุบันยังต้องรองรับโหมดการเชื่อมต่อที่หลากหลาย รวมถึงความยืดหยุ่นในการติดตั้งทางกายภาพและโหมดการทำงาน หากต้องการตอบสนองความต้องการของการติดตั้งแบบต่าง ๆ ประเภทของแบตเตอรี่ และตัวแปรอื่น ๆ

เป็นไปได้ที่จะรวบรวมสิ่งที่จำเป็นสำหรับไฟ AC-DC หรือ DC-DC การชาร์จแบตเตอรี่และการจัดการ และการดูแลระบบ การจัดการ และการควบคุมสัญญาณเตือนโดยใช้ระบบย่อยที่แตกต่างกัน ผลลัพธ์ที่ได้อาจเป็นการออกแบบที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งาน แต่มันเป็นราคาเท่าไหร่กันแน่? กระบวนการดำเนินการดังกล่าวใช้เวลานาน มีค่าใช้จ่ายสูง และทำให้เสียการโฟกัสจากการใช้งานหลัก การออกแบบยังต้องได้รับการรับรองจากหน่วยงานกำกับดูแลที่เหมาะสม ซึ่งจะทำให้ต้นทุนและเวลาในการออกแบบเพิ่มขึ้น

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้แหล่งจ่ายไฟแบบครบวงจรแบบ all-in-one ที่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพหลักในขณะที่หลีกเลี่ยงข้อเสียของการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้น

บทความนี้กล่าวถึงความต้องการของระบบไฟฟ้าสำหรับอาคารอัตโนมัติก่อนที่จะแนะนำโซลูชั่นแหล่งจ่ายไฟแบบบูรณาการจาก MEAN WELL บทความนี้จะกล่าวถึงคุณลักษณะและการใช้งานของระบบย่อยพลังงานที่ชาญฉลาดและชาญฉลาดเหล่านี้ และวิธีที่ระบบย่อยเหล่านี้นำเสนอการผสานการทำงานที่ราบรื่น ควบคู่ไปกับความยืดหยุ่นและความสามารถในการตั้งโปรแกรมพารามิเตอร์

ความต้องการใหม่ในการจัดการอาคารและระบบพลังงานรักษาความปลอดภัย

ระบบย่อยไฟฟ้าของสำนักงานพาณิชย์หรืออาคารที่พักอาศัยขนาดใหญ่ขณะนี้คาดว่าจะรองรับการทำงานหลายอย่าง บางระบบจำเป็นสำหรับการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ และบางระบบได้รับคำสั่งเพื่อความปลอดภัย ในบรรดาฟังก์ชันที่ต้องการการรองรับรางไฟฟ้า ได้แก่:

• สัญญาณเตือนและระบบความปลอดภัยจากอัคคีภัย
• อุปกรณ์สื่อสารฉุกเฉิน
• ไฟฉุกเฉิน (เนื่องจากไฟไหม้หรือไฟฟ้าดับอื่น ๆ)
• ระบบควบคุมการเข้าออกอาคาร
• ระบบเตือนอัคคีภัยและระบบตรวจสอบความปลอดภัยส่วนกลาง

ขึ้นอยู่กับขนาดของอาคาร ระบบย่อยกำลังต้องรองรับการทำงานที่สำคัญในหลายชั้นและเป็นแบบสองทิศทางด้วยสายไฟฟ้ากระแสสลับหลัก (หรือ DC) ที่ชาร์จแบตเตอรี่เมื่อมีตัวเลือกดังกล่าว และแบตเตอรี่ที่รองรับโหลดและระบบย่อยต่างๆ หากสายหลักอยู่ ไม่พร้อมใช้งาน (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: ระบบย่อยพลังงานในการติดตั้งจำนวนมากต้องรองรับความต้องการของหลายชั้นในขณะที่จัดการเพื่อชาร์จแบตเตอรี่และคายประจุเมื่อไฟฟ้าหลักล้มเหลว (ที่มาของภาพ: MEAN WELL)

การพิจารณาที่สำคัญคือการชาร์จและการจัดการแบตเตอรี่สำรอง ซึ่งต้องได้รับการดูแลอย่างเหมาะสมสำหรับบทบาทที่สำคัญในฐานะระบบไฟฟ้าสำรอง (UPS) ไม่มีแนวทางใดที่ดีที่สุดที่นี่ เนื่องจากแบตเตอรี่ที่มีความจุและประเภทไฟฟ้าต่างกันมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง รวมถึงเคมีลิเธียมและกรดตะกั่ว ซึ่งแต่ละแบตเตอรี่มีแนวทางการประจุ/การคายประจุของตัวเอง

นอกจากนี้ยังมีมาตรฐานและข้อบังคับเกี่ยวกับรหัสอาคารมากมายที่ต้องปฏิบัติตาม นอกเหนือจากมาตรฐานทั่วไปสำหรับการจ่ายไฟ AC-DC หรือ DC-DC เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของสถาปัตยกรรมอาคารขั้นสูง ควบคู่ไปกับการรับรู้ถึงสิ่งที่เทคโนโลยีสามารถทำได้ในอาคารอัจฉริยะ หน่วยงานในยุโรป สหรัฐอเมริกา และจีนจึงได้ประกาศใช้ข้อบังคับด้านความปลอดภัยสำหรับการรักษาความปลอดภัยและระบบดับเพลิง ได้แก่:

• European Committee for Standardization (CEN) EN 54-4: ระบบตรวจจับอัคคีภัยและสัญญาณเตือนไฟไหม้ ส่วนที่ 4: อุปกรณ์จ่ายไฟ (British Standard BS EN. 54-4)
• United States: UL2524: มาตรฐาน ANSI/CAN/UL สำหรับระบบเพิ่มประสิทธิภาพการสื่อสารด้วยวิทยุฉุกเฉิน 2 ทางในอาคาร
• สหรัฐอเมริกา: สมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ NFPA 1221: มาตรฐานสำหรับการติดตั้ง บำรุงรักษา และการใช้ระบบสื่อสารบริการฉุกเฉิน
• China: GB 17945-2010: ไฟไหม้ไฟฉุกเฉินและอพยพระบบบ่งชี้

นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดด้านความปลอดภัย AC พื้นฐานตามปกติ พร้อมด้วยมาตรฐานสำหรับการปล่อยความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) (การนำไฟฟ้า การแผ่รังสี กระแสฮาร์มอนิก และการสั่นไหวของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดโดย EN55032 (CISPR32) และ N61000-3-2 และสำหรับภูมิคุ้มกัน EMC (การคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD), การแผ่รังสี, การระเบิดชั่วคราวทางไฟฟ้า (EFT), ไฟกระชาก, การดำเนินการ และสนามแม่เหล็ก) ตามมาตรฐาน EN61000-4

การรวมข้อกำหนดเหล่านี้ทั้งหมดเข้าด้วยกันหมายความว่าหน่วยจ่ายไฟ (PSU) เป็นมากกว่าแหล่งจ่ายไฟ AC-DC หรือ DC-DC ธรรมดา จะต้องจัดหา ดูแล จัดการ และสนับสนุนการทำงานหลายอย่างด้วยความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพในระดับสูง (ภาพที่ 2)

รูปที่ 2: PSU สมัยใหม่มีหน้าที่หลักสองประการ: การจ่ายไฟ DC ที่ต่ำกว่าให้กับโหลดต่าง ๆ ในขณะที่ให้การจัดการแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูง (ที่มาของภาพ: MEAN WELL)

บรรจุภัณฑ์และการติดตั้งก็สำคัญเช่นกัน

ขนาดทางกายภาพ ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน การทำความเย็น และการติดตั้งก็เป็นปัจจัยสำคัญเช่นกัน ยูนิตเหล่านี้มักจะอยู่ในตู้เอนกประสงค์ ซึ่งมักจะมีพื้นที่จำกัดและความเย็น นอกจาก PSU และแบตเตอรี่แล้ว ตู้นี้ยังสามารถเก็บข้อมูลและอุปกรณ์โทรคมนาคมสำหรับอาคาร เช่น สวิตช์และเราเตอร์ ดังนั้นพื้นที่จึงเหลือน้อย และความสะดวกในการติดตั้งบนชั้นวางจึงเป็นคุณสมบัติที่น่าสนใจ

อุปกรณ์จ่ายไฟแบบบูรณาการตอบสนองความต้องการด้านการจัดการพลังงานในอาคาร

เพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพ ฟอร์มแฟกเตอร์ การติดตั้ง และการออกแบบที่เรียบง่ายของนักออกแบบอาคารอัตโนมัติ MEAN WELL มีDRS-240-12, 12 โวลต์/20 แอมแปร์ (A), 240 วัตต์, ออล-อิน-วัน ยูนิต รวมทั้งยูนิตที่ใหญ่กว่าซึ่งก็คือ DRS-480-24 เครื่อง 24 โวลท์/20 A, 480 วัตต์ ยูนิตอื่นๆ ในซีรีส์ DRS-240 มีการรวมแรงดัน/กระแสที่แตกต่างกัน: 24 โวลต์/10 A, 36 โวลต์/6.6 A และ 48 โวลต์/5 A; สำหรับ DRS-480 ซีรีส์ การจับคู่ที่ใช้ได้คือ 36 โวลต์/13.3 A และ 48 โวลต์/10 A

ในส่วนที่เกี่ยวกับปัญหาของการจัดวางและการติดตั้ง หน่วย DRS-240 และ DRS-480 แก้ไขปัญหานี้โดยการติดตั้งโดยตรงบนราง DIN มาตรฐานอุตสาหกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ประเภท TS-35/7.5 หรือ 15 วิธีนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการติดตั้งและช่วยให้ระบบอื่น ๆ และโครงที่สามารถติดตั้งควบคู่กันไปได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ การออกแบบราง DIN หมายความว่าการเชื่อมต่อ สัญญาณไฟ และการอ่านข้อมูลทั้งหมดอยู่ด้านหน้า โดยไม่จำเป็นต้องใช้แผงด้านหลังหรือแม้แต่ช่องเปิดด้านข้าง ซึ่งเป็นประโยชน์ในการวางแผนการเดินสาย การติดตั้ง การกำหนดค่า การทดสอบ และการเดินสายใหม่ หากจำเป็น

ตู้ไฟฟ้าเหล่านี้มีพื้นที่ว่างจำกัด ดังนั้นฟอร์มแฟคเตอร์ PSU ขนาดกะทัดรัดจึงเป็นสิ่งสำคัญ DRS-240 ยูนิตมีขนาดเพียง 86 × 125 × 129 มม. (กว้าง × สูง × ลึก) ในขณะที่ DRS-480 มีขนาด 110 × 125 × 151 มม. (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: หน่วย DRS ขนาด 240 วัตต์ (ซ้าย) และ 480 วัตต์ (ขวา) มีรูปแบบกะทัดรัดและติดตั้งบนราง DIN มาตรฐาน หน่วย 480 วัตต์ใหญ่กว่าเล็กน้อย (ที่มาของภาพ: MEAN WELL)

สภาวะแวดล้อมในตู้และตู้ไฟฟ้าเหล่านี้ยังมีความท้าทายต่อประสิทธิภาพในระยะสั้นและระยะยาวอีกด้วย สมาชิกในตระกูล DRS ทั้งหมดได้รับการจัดอันดับสำหรับ -30 ถึง +70˚C และความชื้นสัมพัทธ์ (RH) 20 ถึง 90% การทำงานแบบไม่กลั่นตัวด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศอิสระ ความน่าเชื่อถือคำนวณที่ 564.7K ชั่วโมง (ขั้นต่ำ) ต่อ Telcordia SR-332 (Bellcore) และขั้นต่ำ 73.3K ชั่วโมงต่อ MIL-HDBK-217F (ที่อุณหภูมิ 25˚C) สำหรับ DRS-240 หน่วย ตัวเลขที่สอดคล้องกันสำหรับหน่วย DRS-480 นั้นต่ำกว่าเล็กน้อยเพียงเล็กน้อย

อินพุตสายไฟนำไปสู่ DC และเอาต์พุตการจัดการแบตเตอรี่

เนื่องจากความแตกต่างของกริดและความต้องการใช้งานทั่วโลกและการติดตั้งที่ง่ายดาย ช่วงกำลังไฟฟ้าเข้าจึงมีความสำคัญเช่นกัน PSU เหล่านี้กำหนดไว้สำหรับ 90 ถึง 305 โวลต์ AC และ 127 ถึง 431 โวลต์ DC ฟังก์ชันมากมายภายในเครื่องเหล่านี้มีไว้สำหรับการชาร์จ การคายประจุ การบ่งชี้สถานะ และการจัดการโดยรวมของแบตเตอรี่ (ภาพที่ 4)

รูปที่ 4: บล็อกไดอะแกรมของ DRS PSU แสดงให้เห็นถึงความซับซ้อนภายในและจำนวนวงจรที่ใช้สำหรับการจัดการแบตเตอรี่ การชาร์จ/การคายประจุ ตัวบ่งชี้ และการป้องกัน (ที่มาของภาพ: MEAN WELL)

เส้นโค้งการชาร์จแบบสองขั้นตอน/สามขั้นตอนและการตั้งค่ากระแสไฟชาร์จ (ระหว่าง 20% ~ 100%) สามารถปรับได้ด้วยตนเองผ่านสวิตช์ DIP ที่แผงด้านหน้า กระแสไฟชาร์จแบตเตอรี่สูงสุดที่ใช้ได้คือฟังก์ชันของกระแสไฟขาออกสูงสุดที่มีจากรุ่น DRS เฉพาะ อัลกอริธึมการชาร์จแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับโหลดและความยืดหยุ่นของพารามิเตอร์การชาร์จทำให้ DRS-240/480 สามารถจัดการแบตเตอรี่ตะกั่วกรดและลิเธียมได้หลากหลายอย่างเหมาะสม

เนื่องจากการทำงานของแบตเตอรี่มีความสำคัญ ระบบจึงรวมตัวแสดงสถานะแบตเตอรี่ต่ำและการป้องกันการเชื่อมต่อย้อนกลับ คุณสมบัติเหล่านี้และคุณสมบัติอื่น ๆ รวมกันเพื่อมอบระบบย่อยของแบตเตอรี่ที่ทนทานและเชื่อถือได้ ซึ่งสามารถชาร์จจากแหล่งจ่ายไฟหลักได้ แต่ยังสลับสับเปลี่ยนและให้พลังงานที่กำหนดภายใน 10 มิลลิวินาทีเมื่อไม่มีแหล่งจ่ายไฟหลัก

ความผิดพลาดและปัญหาอาจเกิดขึ้น

ย่อมหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะมีเงื่อนไขภายในหรือภายนอกที่ส่งผลต่อความสามารถของ PSU ในการจัดเตรียมฟังก์ชันทั้งหมดที่ถูกกำหนดไว้ ด้วยเหตุนี้ หน่วย DRS จึงรวมการแสดงสถานะสำหรับสภาวะต่าง ๆ เช่น ไฟฟ้าลัดวงจร โอเวอร์โหลด แรงดันไฟเกิน และอุณหภูมิเกิน นอกเหนือจากไฟแสดงแบตเตอรี่ต่ำและไฟแสดงการเชื่อมต่อย้อนกลับที่อ้างถึงแล้ว

สิ่งสำคัญอีกประการคือตัวบ่งชี้สถานะที่จับต้องได้ของสภาวะการทำงานที่สำคัญของ AC ล้มเหลว, DC OK, แบตเตอรี่ต่ำ, เครื่องชาร์จล้มเหลว และ DC OK ซึ่งมีให้โดย LED และรีเลย์ Form C (รูปที่ 5) รีเลย์ Form C มีการทำเครื่องหมายไว้อย่างชัดเจนและให้การปิดหน้าสัมผัส "แห้ง" ซึ่งใช้ (และได้รับคำสั่งในบางกรณี) ด้วยเหตุผลหลายประการ

รูปที่ 5: แผงด้านหน้าเป็นที่ที่ผู้ใช้มองเห็นทั้งหมดสำหรับการเชื่อมต่อพลังงาน ไฟแสดงสถานะ และหน้าสัมผัสรีเลย์ (ที่มาของภาพ: MEAN WELL)

การปิดการติดต่อเหล่านี้มีความชัดเจนและมีประโยชน์หลายประการ โดยได้มีการใช้งานในรูปแบบนี้มานานแล้ว และสามารถเข้ากันได้และรวมเข้ากับระบบและส่วนประกอบทั้งรุ่นเก่าและใหม่ได้อย่างง่ายดาย (แม้กระทั่งพื้นฐาน เช่น ไฟและกระดิ่งภายนอกที่กะพริบ) มีความน่าเชื่อถือและทนทานสูง และการปิดสวิตช์เป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดที่ระบบสามารถให้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีปัญหาด้านพลังงานที่อาจส่งผลต่อการทำงานของอินเทอร์เฟซที่ "เป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์" มากกว่า เช่น เอาต์พุต open-collector หรือแม้แต่รีเลย์โซลิดสเตต (SSR)

การสื่อสารยังบังคับ

PSU สมัยใหม่ต้องมีการเชื่อมต่อเครือข่ายสำหรับการจัดการ การตั้งค่า และการรายงานในระดับสูง ตระกูล DRS มาตรฐานของ PSU รองรับลิงก์ Modbus พร้อมตัวเลือกบัส CAN ซึ่งสามารถใช้กับยูนิตการเขียนโปรแกรมอัจฉริยะที่มีอยู่ได้ โปรแกรมเมอร์นี้ใช้สำหรับการตั้งค่าภายนอกของพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับกราฟและโหมดการชาร์จของแบตเตอรี่ เช่น กระแสคงที่ (CC) กระแสเทเปอร์ (TC) แรงดันคงที่ (CV) และแรงดันโฟลต (FV) เพื่อรองรับหลาย ๆ แบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรม (ภาพที่ 6)

รูปที่ 6: การใช้โปรแกรมเมอร์ที่ทำงานบน Modbus ผู้ใช้สามารถตั้งค่าเฉพาะการชาร์จแบตเตอรี่จำนวนมากเพื่อให้ตรงกับขนาดและประเภทของแบตเตอรี่ได้อย่างเหมาะสมที่สุด (ที่มาของภาพ: MEAN WELL)

แม้ว่า PSU ตระกูล DRS จะมีฟังก์ชันและคุณสมบัติมากมาย แต่การเชื่อมต่อจริงของ PSU นั้นค่อนข้างง่าย นี่เป็นประโยชน์และความชอบที่สำคัญในการติดตั้งที่ใช้งานได้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มักมีการใช้งานเป็นเวลาหลายปี (ภาพที่ 7)

รูปที่ 7: ผู้ใช้จะมองไม่เห็นความซับซ้อนภายในและความซับซ้อนของตระกูล DRS ของ PSU ซึ่งต้องจัดการกับการเชื่อมต่อและตัวบ่งชี้ที่แผงด้านหน้าเพียงไม่กี่ตัว (ที่มาของภาพ: MEAN WELL)

สรุป

หน่วยจ่ายไฟ เช่น ในตระกูล MEAN WELL DRS-240 และ DRS-480 ให้มากกว่าการแปลง AC-DC หรือ DC-DC พื้นฐาน เป็นโซลูชันการจัดการพลังงานที่ได้รับอนุมัติสำหรับระบบความปลอดภัยจากอัคคีภัยและระบบรักษาความปลอดภัยในอาคาร รวมถึงอุปกรณ์สื่อสารฉุกเฉิน ดังที่แสดง โดยการรวมฟังก์ชันที่จำเป็นทั้งหมดไว้ในแพ็คเกจราง DIN ขนาดเล็ก มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ ติดตั้งได้ง่าย และเชื่อมต่ออยู่ DRS ช่วยให้เอกสารประกอบ การติดตั้ง และการใช้งานง่ายขึ้น ในขณะที่ให้ฟังก์ชัน คุณสมบัติ และประสิทธิภาพที่จำเป็นเพื่อให้สอดคล้องกับอาร์เรย์ ของรหัสการกำกับดูแล

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง

1. “ใช้อุปกรณ์ AC/DC แบบหลายเอาต์พุตแบบแยกส่วนเพื่อความยืดหยุ่นและการกำหนดค่า ”
2. “ราง DIN ทั่วไปสามารถแก้ปัญหาสำหรับโมดูลาร์ ความยืดหยุ่น และความสะดวกในระบบอุตสาหกรรมได้อย่างไร”