ОБЗОР: Классификация технических средств для электропитания систем безопасности

Т.А. Буцынская
Доцент Академии государственной противопожарной службы МЧС России, к.т.н.

Технические средства электропитания предназначены для обеспечения надежного питания электронных устройств систем безопасности. В ГОСТ Р 52435-2005 "Технические средства охранной сигнализации. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний" в зависимости от назначения и выполняемых функций они подразделяются на основные, автономные, вторичные, резервные, с резервом и бесперебойного электропитания

Существующая классификация не отражает особенностей принципа действия, является эклектичной и требует детализации Рассматриваемая в этой статье новая классификация основных видов технических средств электропитания для аппаратуры систем безопасности по назначению и способу преобразования электрической энергии позволит практическим работникам, специалистам проектных организаций лучше ориентироваться в номенклатуре изделий, предлагаемых на рынке, и эффективнее использовать их в своей деятельности (см схему).

Все технические средства электропитания можно разделить по функциональным возможностям на источники электропитания и вспомогательные средства.

По области применения и конструктивному исполнению различают источники питания для размещения в помещениях (отапливаемых и/или неотапливаемых) и вне помещения -для открытой установки.

Для питания энергоемкой аппаратуры систем безопасности, использующей переменное напряжение, применяются генераторы.

Для обеспечения непрерывного электроснабжения приборов и систем тревожной сигнализации (охранной, пожарной и др.) используются два основных вида источников питания:

 

Стань участником Партнерской программы «Актив-СБ» и вы получите:   

- Рассрочку платежа на складские позиции (при условии предоставления полного пакета документов);

- Размещение компании в разделе "Монтаж", при закупке оборудования ежемесячно на сумму более 100 000 руб;

- Кэшбэк по Бонусной программе в размере до 5% от суммы покупок

  • источники бесперебойного питания (ИБП),
  • источники резервного питания (ИРП)

Генераторы

Выпускаются следующие виды генераторов: дизельные или бензиновые, с ручным запуском или со стартером и автоматикой, однофазные или трехфазные. Основными их достоинствами является относительно небольшая стоимость, возможность длительной работы, высокое качество выходного напряжения. К основным недостаткам следует отнести невозможность обеспечения бесперебойного электропитания, так как требуется время (как минимум несколько секунд) для запуска генератора, а также необходимость специального помещения и технического обслуживания.

Источники бесперебойного питания

ИБП подразделяются на источники с выходным напряжением 220 В переменного тока и источники с низким напряжением, в основном 12 или 24 В постоянного тока.

Резервирование нагрузки, питающейся напряжением - 220 В, применяется для различного компьютерного оборудования систем безопасности. Основная решаемая ими задача - защита от кратковременных отключений сети или при длительных отключениях, обеспечение возможности сохранения данных о состоянии системы и охраняемого объекта. Для этих целей используются, как правило, ИБП инверторного типа. Они преобразуют низкое напряжение постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный ток 220 В. В соответствии с международным стандартом IEC 62040-3 ИБП переменного тока делятся на три основные группы:

  • резервного типа (Off-Line UPS);
  • линейно-интерактивного типа (Line-Interactive UPS);
  • с  двойным    преобразованием    энергии (On-Line UPS).

ИБП резервного типа
Эти устройства представляют собой комбинацию инвертора и стабилизатора, коммутируемых с помощью специального автомата ввода резерва. В нем инвертор включается только при пропадании сетевого напряжения. Наиболее распространены ИБП этого типа мощностью 250-1500 ВА. Наряду с очевидными достоинствами - относительными простотой и дешевизной, высоким КПД, они имеют существенные недостатки, основными из которых являются несинусоидальное выходное напряжение; возможность возникновения переходных процессов выходного напряжения при пропадании и подключении сети; конечное время переключения нагрузки с сети на резерв и обратно; отсутствие защиты нагрузки от недопустимых отклонений формы и частоты напряжения в сети.

ИБП линейно-интерактивного типа
Такие ИБП имеют двунаправленный преобразователь напряжения, выполняющий функции как инвертора, так и зарядного устройства. Диапазон мощностей таких источников составляет, как правило, 500-3000 ВА. В отличие от ИБП резервного типа выходное напряжение здесь в автономном режиме имеет синусоидальную форму, остальные перечисленные выше недостатки сохраняются

ИБП с двойным преобразованием энергии
Это наиболее дорогие, но и наиболее совершенные ИБП из выпускаемых промышленностью. В них сетевое напряжение сначала понижается и выпрямляется, а затем постоянный ток с помощью инвертора преобразуется в переменный напряжением 220 В. Они обеспечивают синусоидальную форму выходного стабилизированного напряжения без перерывов при пропадании основного сетевого источника и переходных процессах. Однофазные ИБП различных модификаций имеют номинальную мощность до 30 кВА.

Источники резервного питания

Наибольшее распространение в системах тревожной сигнализации ТС получили ИБП с низким выходным постоянным напряжением, или источники вторичного электропитания резервированные (ИВЭПР). Они предназначены для решения следующих задач:

  • электропитание аппаратуры, которая не имеет своего встроенного сетевого блока питания;
  • обеспечение защиты как самого источника питания, так и нагрузки;
  • обслуживание АКБ;
  • формирование сигналов о состоянии источника питания.

Дополнительными функциями, реализуемыми ИВЭПР в системах (ТС), может быть выдача сигналов о снижении напряжения питающей сети или АКБ ниже установленного уровня, сигналов вызова обслуживающего персонала, управление по внешней команде питанием электромагнитных замков и др.

В состав ИВЭПР входят сетевой источник питания, зарядное устройство для аккумуляторной батареи (АКБ) и блок переключения нагрузки с сетевого источника на АКБ.

Серийно выпускаемые ИВЭПР имеют номинальное выходное напряжение в основном 12 или 24 В с отклонениями, указанными в технической документации, во всем диапазоне напряжений основной питающей сети (не менее 187-242 В) Импульсные источники отличаются от линейных высоким значением КПД, но и наличием высокочастотных пульсаций, достигающих 1% от номинального выходного напряжения.

Блоки резервного питания (БРП) предназначены для питания нагрузки при пропадании напряжения основного сетевого источника. БРП используется для питания аппаратуры ТС, которая имеет встроенный сетевой источник и дополнительные входы для подключения резерва. В состав БРП входят АКБ, схема его защиты и зарядное устройство. БРП не заменяет ИВЭПР, но может подключаться к нему для повышения эффективности питания нагрузки, в частности, при необходимости формирования значительных пусковых токов в тревожном режиме работы ТС.

Некоторые специалисты выделяют как самостоятельный вид гибридные источники питания. Это, по сути, буферные источники постоянного напряжения. В зависимости от требований к продолжительности времени заряда АКБ они могут использоваться или как ИБП, или как РБП Их особенностью является возможность выбора пользователем распределения долей тока стабилизатора, которые распределяются между АКБ при ее заряде и нагрузкой. За счет увеличения тока заряда (в пределах зарядных характеристик) в таких источниках возможно значительное сокращение времени заряда, но за счет уменьшения отдачи энергии в нагрузку.

Особенностью некоторых ИВЭПР является относительно небольшая отдача электрической энергии в дежурном режиме работы системы безопасности, обеспечиваемой сетевым преобразователем, и гораздо большая отдача в режиме тревоги для включения средств оповещения и исполнительных механизмов, что обеспечивается дополнительным резервным источником (АКБ).

Вспомогательные технические средства

К ним относятся стабилизаторы напряжения сети, блоки защиты и дополнительные средства. Блоки защиты обеспечивают защиту нагрузки от кратковременных импульсов напряжения, возникающих в питающей сети при коммутации мощных нагрузок, грозовых разрядах, в аварийной ситуации.

Стабилизаторы формируют постоянное выходное напряжения для нормализации питания нагрузки, в частности, при пониженном напряжении сети. Как правило, стабилизаторы выполняют и функции блока защиты.

Дополнительные средства позволяют расширить возможности применяемых источников питания, например, для увеличения длительности резервирования и др.          

Таблицы. Источники вторичного (бесперебойного) электропитания         

Источник: Журнал "Системы безопасности" №1, 2009