การใช้แหล่งจ่ายไฟแบบมัลติฟังก์ชั่นเพื่อปรับใช้ระบบความปลอดภัยและรักษาความปลอดภัยจากอัคคีภัยอัจฉริยะอย่างรวดเร็ว

ผู้ออกแบบอาคารที่ล้ำสมัย โดยเฉพาะโครงสร้างอาคารสูง จะต้องจัดให้มีระบบสัญญาณแจ้งเตือนเหตุเพลิงไหม้และความปลอดภัยที่เชื่อถือได้ การควบคุมอัคคีภัย เครื่องกระจายสัญญาณสื่อสารฉุกเฉิน ไฟฉุกเฉิน และระบบควบคุมการเข้าออก ระบบอัจฉริยะที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้อาศัยแหล่งจ่ายไฟที่มีเสถียรภาพ ซึ่งจะต้องทำงานและรักษาสถานะการสื่อสารต่อไป แม้ว่าพลังงานในสายไฟจะสูญหายหรือเสียหายก็ตาม นอกจากนี้ยังต้องมีความคุ้มทุนและปรับขนาดได้ในการใช้งานที่หลากหลายเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบที่เปลี่ยนแปลงไป

เพื่อช่วยตอบสนองความท้าทายเหล่านี้ นักออกแบบสามารถหันมาใช้แหล่งจ่ายไฟรักษาความปลอดภัยแบบดิจิทัลที่ติดตั้งบนราง DIN ซึ่งรวมแหล่งจ่ายไฟ AC-DC มาตรฐาน เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ เครื่องสำรองไฟ DC (DC UPS) และ Modbus หรือ การสื่อสารแบบ CAN Bus องค์ประกอบเหล่านี้ทำงานแบบโต้ตอบเพื่อให้แน่ใจว่าระบบทำงานได้อย่างถูกต้องแม้ในสภาวะขัดข้องอย่างรุนแรง มีแหล่งจ่ายไฟที่มีเอาต์พุต DC 12, 24, 36 หรือ 48 โวลต์เพื่อรองรับการกำหนดค่าระบบรักษาความปลอดภัยที่หลากหลาย โดยรายงานสถานะของแหล่งจ่ายไฟผ่านทางไฟ LED และระยะไกลผ่านทางการปิดหน้าสัมผัสรีเลย์

บทความนี้จะกล่าวถึงความท้าทายด้านความปลอดภัยด้านพลังงานที่นักออกแบบต้องเผชิญในอาคารสมัยใหม่ จากนั้นจะศึกษาตัวอย่างระบบรักษาความปลอดภัยอัจฉริยะจาก MEAN WELL และแสดงให้เห็นว่าสามารถนำไปใช้กับระบบสำรองข้อมูลฉุกเฉินหลายระบบได้อย่างไร

แหล่งจ่ายไฟระบบรักษาความปลอดภัย

ระบบรักษาความปลอดภัยสำหรับอาคาร ได้แก่ ระบบป้องกันอัคคีภัย ระบบควบคุมการเข้าออก สัญญาณเตือนภัย ไฟฉุกเฉิน และการสื่อสารฉุกเฉิน ระบบเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของผู้อยู่อาศัยในอาคารและผู้เผชิญเหตุฉุกเฉินในกรณีที่เกิดเหตุการณ์ภัยพิบัติ โดยมาตรฐานความปลอดภัยในอาคารและอัคคีภัยกำหนดให้ระบบที่สำคัญเหล่านี้ต้องมีแหล่งพลังงานตั้งแต่สองแหล่งขึ้นไป ซึ่งหนึ่งในนั้นควรเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ นอกจากนี้ พลังของระบบรักษาความปลอดภัยควรที่จะขัดข้อง ดังนั้นความต้องการพลังงานของระบบรักษาความปลอดภัย ได้แก่ แหล่งจ่ายไฟ DC UPS และเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ หากนำไปใช้ในสถานที่ห่างไกล ระบบยังต้องมีการรายงานสถานะเพื่อแจ้งเตือนผู้ใช้ถึงความผิดปกติใดๆ

MEAN WELL นำเสนอโซลูชันที่เป็นเอกลักษณ์เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ในรูปแบบของแหล่งจ่ายไฟให้กับรักษาความปลอดภัยอัจฉริยะแบบออลอินวันด้วยอุปกรณ์ตระกูล DRS-240/480 โดยอุปกรณ์จ่ายไฟในตระกูลนี้ได้แก่ รุ่น DRS-480-24 เอาต์พุต 24 โวลต์ 480 วัตต์เป็นหน่วยมัลติฟังก์ชั่นที่ผสานรวมแหล่งจ่ายไฟ AC-DC เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ และ DC UPS ในโมดูลที่ติดตั้งบนราง DIN เดียว เพื่อทำให้การออกแบบระบบง่ายขึ้น เมื่อใช้ร่วมกับชุดแบตเตอรี่สำรองและโมดูลควบคุมสัญญาณเตือน อุปกรณ์ดังกล่าวจะหลักเบื้องต้นของระบบควบคุมสัญญาณเตือนไฟไหม้ด้านความปลอดภัยขั้นพื้นฐาน (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: แสดงระบบควบคุมสัญญาณเตือนไฟไหม้เพื่อความปลอดภัยขั้นพื้นฐานซึ่งประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ DRS-480-24 ชุดแบตเตอรี่สำรอง และโมดูลควบคุมสัญญาณเตือน ทั้งหมดนี้บรรจุอยู่ในตู้ควบคุมระบบสัญญาณเตือนไฟไหม้ (แหล่งที่มาภาพ: MEAN WELL)

แหล่งจ่ายไฟ DRS-480-24 ทำงานตั้งแต่ 90 ถึง 305 VAC หรือ 127 ถึง 431 VDC โมดูลขนาดกว้าง 110 มิลลิเมตร (มม.) (4.3 นิ้ว) สูง 125.2 มม. (4.9 นิ้ว) และลึก 150.7 มม. (5.9 นิ้ว) โดยประสิทธิภาพสูงสุดถึง 93.5% ช่วยให้ทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อม -30°C ถึง +70°C โดยใช้การระบายความร้อนแบบพาความร้อนโดยไม่ใช้อากาศ มีการป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน แรงดันไฟฟ้าเกิน และการป้องกันแบตเตอรี่แบบย้อนกลับ นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันตัดการเชื่อมต่อแบตเตอรี่เหลือน้อยอีกด้วย

กลุ่มผลิตภัณฑ์ DRS-240/480 มีระดับกำลังเอาต์พุต 240 หรือ 480 วัตต์ และระดับแรงดันเอาต์พุตที่แตกต่างกันสี่ระดับที่ 12, 24, 36 หรือ 48 โวลต์ ขนาดของแหล่งจ่ายไฟจะแตกต่างกันไปตามพิกัดกำลัง โดย DRS-240 ค่อนข้างเล็กกว่า DRS-480 ที่กล่าวข้างต้น โดยมีขนาดอยู่ที่กว้าง 85.5 มม. (3.4 นิ้ว) สูง 125.2 มม. (4.9 นิ้ว) และลึก 129.2 มม. (5.1 นิ้ว)

สามารถติดตั้งบนราง DIN TS-35/7.5 หรือ 15 โดยการติดตั้งบนราง DIN ทำให้สามารถวางโมดูลหลายโมดูลไว้ติดกันเพื่อประหยัดพื้นที่ เมื่อติดตั้งแบบ DIN การเดินสายไฟสำหรับการเชื่อมต่อ เช่น สถานะแบบรีเลย์และการสื่อสารแบบอนุกรมผ่าน Modbus หรือ CAN Bus ก็สามารถเข้าถึงได้ทันที เนื่องจากการเดินสายไฟทั้งหมดทำจากแผงด้านหน้า (รูปที่ 2)

รูปที่ 2: การเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ เช่น สำหรับสถานะรีเลย์และการสื่อสาร Modbus หรือ CAN Bus นั้นสามารถเข้าถึงได้ง่ายผ่านทางหน้าสัมผัสสายไฟของแผงด้านหน้า (แหล่งที่มาภาพ: MEAN WELL)

นอกเหนือจากการเชื่อมต่อไฟอินพุตและเอาต์พุตแล้ว แหล่งจ่ายไฟยังมีหน้าสัมผัสรีเลย์แบบขั้วเดี่ยว Form C, Double Throw (SPDT) เพื่อบ่งชี้ว่า AC ขัดข้อง, DC OK, แบตเตอรี่เหลือน้อย/ผิดปกติ/ถูกตัดการเชื่อมต่อ หรือสถานะเครื่องชาร์จขัดข้อง โดยพอร์ตการสื่อสาร RJ-45 มีอินเทอร์เฟซข้อมูลแบบอนุกรมสำหรับการตรวจสอบและควบคุมผ่าน Modbus หรือ CAN Bus บัสเหล่านี้ใช้เพื่อถ่ายทอดการอัปเดตสถานะสำหรับแรงดันเอาท์พุต กระแส หรืออุณหภูมิ และเพื่อควบคุมเครื่อง รวมถึงการเปิด/ปิดอุปกรณ์ ให้ตั้งค่าระดับแรงดัน/กระแสเอาท์พุต นอกจากนี้ยังใช้เพื่อตั้งค่าพารามิเตอร์การชาร์จแบตเตอรี่ รวมถึงกระแสคงที่, แรงดันไฟฟ้าคงที่, แรงดันไฟฟ้าเลื่อนลอย, กระแสเทเปอร์, การชดเชยอุณหภูมิแบตเตอรี่ และเวลาในการชาร์จ

สวิตช์ DIP ในส่วนซ้ายบนยังทำให้สามารถตั้งค่าคุณลักษณะเครื่องชาร์จด้วยตนเองเพื่อให้ตรงกับแบตเตอรี่ลิเธียมหรือแบตเตอรี่ตะกั่วกรดหลายประเภทโดยใช้การชาร์จแบบสองขั้น (กระแสคงที่ตามด้วยแรงดันคงที่) หรือสามขั้น (กระแสคงที่ตามด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ ตามด้วยแรงดันเลื่อนลอย) (ภาพที่ 3)

รูปที่ 3: รูปแบบการชาร์จแบตเตอรี่สามารถเลือกได้โดยสวิตช์ DIP ให้เป็นแบบสองหรือสามขั้น (แหล่งที่มาภาพ: MEAN WELL)

เส้นการชาร์จสามารถตั้งโปรแกรมได้โดยใช้โปรแกรมเมอร์ชาร์จแบตเตอรี่อัจฉริยะ SBP-001 ซึ่งเป็นอุปกรณ์เสริม

แหล่งจ่ายไฟใช้การออกแบบพลังงานโหมดสวิตช์แบบพัลส์ไวด์มอดูเลต (PWM) แบบคลาสสิก พร้อมด้วยองค์ประกอบเพิ่มเติมที่เพิ่มเข้ามาเพื่อควบคุมบทบาทเพิ่มเติมอย่างชาญฉลาดในฐานะเครื่องตรวจสอบพลังงาน เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ และ UPS (รูปที่ 4) การแก้ไขตัวประกอบกำลัง (PFC) และการกรองสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) นำหน้าแหล่งจ่ายไฟหลัก

รูปที่ 4: แผนภาพแสดงโมดูลพลังงานมัลติฟังก์ชั่นรักษาความปลอดภัยอัจฉริยะตระกูล DRS-240/480 ซึ่งรวมถึงการชาร์จแบตเตอรี่ ฟังก์ชันของ UPS PFC และการตรวจสอบพลังงาน (แหล่งที่มาภาพ: MEAN WELL)

การควบคุม PWM ของรอบหน้าที่การสวิตชิ่งจะขึ้นอยู่กับแรงดันและกระแสป้อนกลับ โปรดสังเกตข้อกำหนดในการออกแบบการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน (OVP) กระแสไฟเกิน (OVL) และการป้องกันอุณหภูมิเกิน (OTP) หน่วยไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ให้การควบคุมหลายโหมดสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ การตรวจสอบแบตเตอรี่ และการสื่อสาร

การใช้งานสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟรักษาความปลอดภัยอัจฉริยะ DRS-240/480

ระบบดับเพลิง ระบบรักษาความปลอดภัย และระบบความปลอดภัยจำนวนมากจำเป็นตามมาตรฐานอาคารและอัคคีภัยเพื่อใช้พลังงานสำรองในกรณีที่ไฟฟ้าขัดข้อง หนึ่งในระบบดังกล่าวคือเครื่องขยายสัญญาณแบบสองทิศทาง (BDA) ที่ให้การสนับสนุนการสื่อสารแบบแอคทีฟสำหรับผู้เผชิญเหตุฉุกเฉินที่ทำงานในอาคารซึ่งการสื่อสารไร้สายเป็นเรื่องยาก (รูปที่ 5) โดยทำหน้าที่เป็นตัวทวนสัญญาณเพื่อขยายและส่งสัญญาณซ้ำจากวิทยุของผู้เผชิญเหตุฉุกเฉิน

รูปที่ 5: BDA ทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณซ้ำเพื่อขยายและส่งสัญญาณซ้ำจากวิทยุของผู้เผชิญเหตุฉุกเฉินภายในอาคาร (แหล่งที่มาภาพ: MEAN WELL)

BDA และเสาอากาศที่เกี่ยวข้องมีประโยชน์อย่างยิ่งในโครงสร้างอาคารสูงขนาดใหญ่ซึ่งมีการกระจายไปหลายชั้น ระบบเหล่านี้ยังเชื่อมโยง BDA กับสัญญาณตอบกลับจากภายนอกอาคารและถ่ายทอดสัญญาณภายใน BDA ต้องการพลังงานแม้ว่าไฟฟ้าหลักปกติจะล้มเหลวก็ตาม อุปกรณ์จ่ายไฟ DRS-240/480 พร้อมแบตเตอรี่ที่เกี่ยวข้อง รับประกันพลังงานโดยการเปลี่ยนกลับไปเป็นโหมด DC UPS ที่รองรับแบตเตอรี่เมื่อไฟฟ้าหลักหายไป หากแหล่งจ่ายไฟหลัก AC ลดลงต่ำกว่าช่วง 79 ถึง 89 VAC สำหรับสายไฟ 120 V หรือต่ำกว่าช่วง 132 ถึง 187 VAC สำหรับสายไฟ 220 V โดยฟังก์ชัน DC UPS จะเปิดใช้งาน และไฟจะเปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่ การสำรองข้อมูล

ระบบไฟฟ้าฉุกเฉินยังจ่ายไฟสำรองให้กับระบบที่แนะนำและช่วยเหลือผู้อยู่อาศัยและผู้เผชิญเหตุเมื่อต้องอพยพ โดยระบบตัวอย่าง ได้แก่ ป้ายทางออกแบบส่องสว่าง ไฟพื้นเส้นทางอพยพ และระบบไฟฉุกเฉิน (รูปที่ 6)

รูปที่ 6: ระบบควบคุมไฟส่องสว่างอัจฉริยะที่ใช้แหล่งจ่ายไฟ DRS-240 เป็นแหล่งพลังงานสำรองเพื่อจ่ายไฟและสัญญาณฉุกเฉินในระหว่างเหตุการณ์ฉุกเฉิน (แหล่งที่มาภาพ: MEAN WELL)

ในระบบควบคุมแสงสว่างนี้ DRS-240-12 มีแหล่งพลังงานสำรองเพื่อรักษาสัญญาณไฟฉุกเฉินและสัญญาณฉุกเฉินที่สำคัญในกรณีที่ไฟฟ้าดับ แหล่งจ่ายไฟนี้มีพิกัดที่ 12 โวลต์ 240 วัตต์ และสามารถจ่ายกระแสไฟได้สูงสุด 20 แอมแปร์ (A)

การใช้งานเพิ่มเติมสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟรักษาความปลอดภัยอัจฉริยะ ได้แก่ ระบบแจ้งเตือนเหตุเพลิงไหม้และระบบตรวจจับอัคคีภัย เพื่อช่วยในการรายงานและติดตามเพลิงไหม้ในอาคาร ระบบเหล่านี้จะให้ข้อมูลที่สำคัญแก่นักดับเพลิงเกี่ยวกับสถานที่และขอบเขตของเพลิงไหม้

แหล่งจ่ายไฟระบบรักษาความปลอดภัยอัจฉริยะซีรีส์ DRS-240/480

แหล่งจ่ายไฟซีรีส์ MEAN WELL DR-240/480 มีจำหน่ายทั้งหมดเจ็ดรุ่นโดยมีกำลังเอาต์พุตสูงสุด 240 หรือ 480 วัตต์ โดยกำลังเอาท์พุตสูงสุดประกอบด้วยกำลังเอาท์พุตสำหรับโหลดทั้งหมด เอาท์พุตหลัก และการชาร์จแบตเตอรี่ โปรดทราบว่ากระแสการชาร์จแบตเตอรี่จะถูกปรับโดยอัตโนมัติตามกระแสเอาต์พุตหลักเพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลด ซีรีส์นี้ประกอบด้วยแรงดันเอาต์พุต 12, 24, 36 หรือ 48 โวลต์ (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1: แสดงคุณลักษณะของแหล่งจ่ายไฟรักษาความปลอดภัยซีรีส์ MEAN WELL DRS-240/480 (แหล่งที่มาตาราง: Art Pini)

ความสามารถที่เพิ่มขึ้นของแหล่งจ่ายไฟอัจฉริยะเหล่านี้หมายความว่าอุปกรณ์ต้องการการรับรองความปลอดภัยมากกว่าแหล่งจ่ายไฟทั่วไป โดยแหล่งจ่ายไฟเหล่านี้เป็นไปตามมาตรฐานอาคารสำหรับระบบรักษาความปลอดภัยที่บังคับใช้ทั่วโลกและมาตรฐานต่าง ๆ ได้แก่:

• สหรัฐอเมริกา: Underwriters Lab UL2524 - มาตรฐานสำหรับระบบเพิ่มประสิทธิภาพการสื่อสารด้วยวิทยุฉุกเฉินแบบ 2 ทางในอาคาร 2019
• สหรัฐอเมริกา: National Fire Protection Association NFPA 1221 - มาตรฐานสำหรับการติดตั้ง การบำรุงรักษา และการใช้ระบบสื่อสารบริการฉุกเฉิน 2019
• ยุโรป: คณะกรรมการมาตรฐาน (CEN) EN 54-4: ระบบตรวจจับอัคคีภัยและสัญญาณเตือนอัคคีภัยส่วนที่ 4: อุปกรณ์จ่ายไฟ 1997
• สหราชอาณาจักร: BS EN 54-4 อุปกรณ์จ่ายไฟของระบบตรวจจับอัคคีภัยและสัญญาณเตือนไฟไหม้ 2541
• จีน: GB 17945-2010 - ระบบไฟฉุกเฉินและระบบบ่งชี้การอพยพ 2009

สรุป

อุปกรณ์จ่ายไฟรักษาความปลอดภัยมัลติฟังก์ชั่น MEAN WELL DRS-240/480 ออลอินวันรวมแหล่งจ่ายไฟ, DC UPS และเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ไว้ในโมดูลราง DIN ขนาดกะทัดรัดเพียงโมดูลเดียว มีการปกป้องอย่างเต็มที่จากแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และอุณหภูมิที่มากเกินไป และด้วยการรายงานสถานะในตัว จึงสามารถบูรณาการได้อย่างรวดเร็วเพื่อสร้างพื้นฐานของระบบรักษาความปลอดภัยและอัคคีภัยอัจฉริยะที่หลากหลายสำหรับอาคารอัจฉริยะ