Забезпечення гарантованого електроживлення в системах безпеки, орбіта-союз

Термінологія і скорочення, які будуть застосовуватися в даній статті:

• АКБ - герметична кислотна батарея з гелевим електролітом.
• ГЕНЕРАТОР - дизельна або бензинова електростанція, що виробляє змінне однофазне напругу 220 В або трифазне 380 В.
• ИНВЕРТОР - пристрій забезпечення безперебійного електроживлення, засноване на перетворенні постійного струму від акумуляторних батарей в змінне однофазне напругу 220В або трифазне 380В. Мається на увазі, що
• ИНВЕРТОР має в своєму складі АКБ. необхідну для забезпечення необхідного часу роботи на заданій потужності.
• UPS - під цим скороченням будуть матися на увазі «комп'ютерні бесперебойники» малої потужності.
• ДБЖ - Джерела безперебійного живлення (або ІВЕПР - джерела вторинного електроживлення резервовані).
  Подібні пристрої призначені для харчування апаратури, яка не має свого вбудованого адаптера змінного струму. До складу ДБЖ входять АКБ.
  
• ІРП - Джерела резервного живлення. Призначені для забезпечення харчування апаратури, яка має власний основне джерело харчування і вхід для додаткового резервування.

Вибір стратегії ОРГАНІЗАЦІЇ ХАРЧУВАННЯ

Щоб побудувати стратегію забезпечення гарантованого електроживлення, необхідно розділити споживачі електроживлення.
Можна виділити три основні типи:

1. Споживачі, які мають тільки харчування від мережі - комп'ютери, CCTV монітори і т.д.
2. Споживачі, які мають тільки низьковольтне харчування (як правило 9, 12, 24 або 60 В постійного струму) - датчики, камери, сирени, деякі ППКОП (Сигнал-20, Атолл-32) і т.д.
3. Споживачі, які мають мережеве живлення в якості основного і додатковий вхід для низьковольтного резервування - зазвичай це ППКОП (Рубін-6) і професійна CCTV апаратура.
4. Апаратура, що має власний вбудований ДБЖ і можливість установки АКБ (НОТА, Атлас-Р, Сигнал-ВК-4, Атолл-2, панелі DSC, Ademco і т.д.).

Для визначення стратегії необхідно пам'ятати декілька правил:

1. Резервування по постійній напрузі дешевше і надійніше ніж по 220 В;
2. Тривале резервування по 220 за допомогою ГЕНЕРАТОРА істотно дешевше, ніж за допомогою інверторів;
3. Комп'ютерні UPS оптимально забезпечують час роботи близько 10 хвилин;
4. ГЕНЕРАТОР не забезпечує безперебійність електроживлення;
5. ІРП завжди дешевше ДБЖ. забезпечує той же вихідний струм;
6. UPS дешевше ніж ИНВЕРТОР тієї ж потужності.

Звідси нескладно визначити стратегію вирішення проблеми харчування:

РЕЗЕРВУВАННЯ по напрузі 220 В

ГЕНЕРАТОРИ бувають однофазні або трифазні, бензинові або дизельні, з ручним запуском або зі стартером і автоматикою.

До переваг генераторів можна віднести:

• - Щодо невисоку вартість - в середньому бензиновий генератор обійдеться $ 400-500 за кВт, а дизельний приблизно в 1,5 - 2 рази дорожче;
• - Висока якість вихідної напруги;
• - Можливість тривалого часу роботи.

недоліки:

• - необхідно спеціальне приміщення;
• - необхідність обслуговування;
• - неможливість забезпечити безперебійне харчування - потрібен час для запуску генератора.

Дизельні генератори дешевше в експлуатації, тому їх можна буде застосувати для організації тривалого резервного живлення об'єктів великої потужності (понад 5 кВт). На менших потужностях або при короткочасному використанні бензиновий генератор буде економічніший.

Купувати ГЕНЕРАТОРИ має сенс тільки імпортні і тільки в спеціалізованих фірмах. В Україну завозять багато непоганих марок японського (напр. Yamaha), французького (SDMO) і італійського виробництва.

ИНВЕРТОР - так зазвичай називають перетворювач з низької напруги постійного струму в висока змінна. Іншими словами - енергію АКБ в змінний струм 220 В. В чистому вигляді інвертори застосовуються рідко, а є складовою частиною систем безперебійного живлення, які зазвичай називають UPS. UPS буває двох типів - on-line і off-line. UPS off-line є більш дешевими і простими - інвертор включається тільки при пропажі напруги. Схема on-line - це схема з подвійним перетворенням. Спочатку мережеве напруга знижується і випрямляється, після чого постійної струм за допомогою інвертора перетворюється на змінний 220 В. При пропажі напруги використовується енергія АКБ. Подібна схема дає найбільш якісне харчування, так як не залежить від якості вхідної напруги. Інвертори типу on-line є одночасно і стабілізаторами напруги, і фільтрами. Це ідеальне рішення для забезпечення харчування споживачів 220 В. Але і коштують вони значно дорожче звичайних off-line приладів.

Ще одним важливим параметром для інверторів і UPS є форма вихідного сигналу:

• - чистий синус - найбільш складні і дорогі прилади;
• - апроксимувати синус - проміжний варіант, може бути різна ступінь апроксимації;
• - модифікований синус, меандр, квазісінус - найбільш часто зустрічається і недорогий варіант інвертора.

Необхідно пам'ятати, що деякі типи навантажень дуже чутливі до форми живлячої напруги. Модифікований синус не можна використовувати для живлення споживачів з трансформаторними джерелами живлення і для чутливої ​​апаратури.

Вихідна потужність - для інверторів зазвичай вказується в Вольт-Амперах (ВА, VA). На відміну від ват (Вт, W), які вказують ефективну споживану потужність змінного струму, вольт-ампер характеризують амплітудні значення струмів і напруг в навантаженні. Існування такої одиниці пов'язано з тим, що в ланцюгах змінного струму може виникати зрушення фаз.
Для простої активного навантаження VA = 1,41 x W
Вкрай акуратно треба підключати навантаження з потужністю, яка вказана в Ватах до джерела, потужність якого вказана в ВА. Якщо така необхідність виникає, то для розрахунків помножити значення навантаження в Ватах на 1,41
Придбання хорошого інвертор - велика проблема. Є дуже дорогі моделі, призначені для телекомунікаційної та комп'ютерної техніки.
Практично відсутня на ринку «середній клас». Як правило, проблеми з сервісом, а ИНВЕРТОР - вельми дорогий і складний прилад.
Є непогані вітчизняні прилади, але їх виробники - оборонні заводи - страждають слабким маркетингом. Купити ж комп'ютерний UPS невеликої потужності простіше простого.

НИЗЬКОВОЛЬТНІ ІБП і ІРП

Практично всі ІРП існуючі на ринку схожі один на одного і відрізняються лише розміром встановлюються АКБ.
Тому основну увагу приділимо ДБЖ. ДБЖ за своєю схемотехнике можна розділити на трансформаторний і імпульсні.
У свою чергу трансформаторні ДБЖ можуть бути з лінійним або ШІМ стабілізатором.
Імпульсні ІБП для систем безпеки мало застосовуються зважаючи на невисоку надійності і високого рівня перешкод.
Трансформаторні джерела з лінійним стабілізатором оптимальні при невеликих токах.
При великих токах все частіше починають застосовувати ШІМ стабілізатори, хоча лінійні схеми досі поза конкуренцією по надійності і ремонтопридатності.

Один з найважливіших параметрів - НАПРУГА ХАРЧУВАННЯ МЕРЕЖІ. ВУкаіни стандарт на електромережі допускають інтервал напруг 187 ... 242В (220В -15% + 10%).

Зарубіжні вимоги жорсткіші, тому імпортні ІБП не рекомендується використовувати в наших мережах. Більш того, деякі вітчизняні ДБЖ випускаються з параметрами, заявленими в діапазоні 220В ± 10%.
Використання таких ІБП в реальних мережах загрожує або хронічним недозаряд АКБ, або зривом стабілізації, що абсолютно неприпустимо для систем безпеки. Оскільки у багатьох регіонах знижена напруга в мережі є нормальним станом, на ринку з'явилися ДБЖ з розширеним діапазоном живлячої мережі близько 150 ... 250В.

Відсутність чітких стандартів на ДБЖ призводить до сваволі в визначеннях і термінології, що часто заплутує споживача.
Необхідно пам'ятати, що основним параметром ІБП, що характеризує його здатність навантаження є НОМІНАЛЬНИЙ ТОК ВИХОДУ - це струм, який може віддаватися в навантаження при харчуванні від мережі ЗАВЖДИ незалежно від обставин, як завгодно тривалий час і при збереженні рівня пульсацій - при будь-якому допустимому напрузі в мережі в інтервалі не гірше 187 ... 242 в, при будь-якому стані АКБ, в допустимому робочому інтервалі температур. Тільки на цей струм ви можете розраховувати при побудові системи.
Часто виробники ДБЖ в якості основного параметра вказують ток, що віддають в навантаження без підключеної АКБ (іноді його називають максимальний струм),
але треба пам'ятати, що частина цього струму відбирається для зарядки батареї, і в навантаження гарантовано може віддаватися тільки номінальний струм.

Всі професійні ДБЖ мають захист від глибокого розряду АКБ. Часто ДБЖ дозволяють підключати додаткові ІРП для збільшення часу роботи в режимі резерву.
Багато ДБЖ мають підвищені вихідні струми в режимі резерву (при відсутності мережі) або короткочасно, що дозволяє істотно оптимізувати харчування систем ОПС, оповіщення та пожежогасіння.

Вибирати ДБЖ або ІРП слід тільки вітчизняного виробництва і тільки від виробників, що спеціалізуються на випуску ДБЖ.
Вже стало приказкою, що «тільки ледачий не робить блоки живлення». Але реально вУкаіни є не більше 4-5 фірм, які виробляють надійні і вже випробувані роками джерела, забезпечують широкий асортимент і технічну підтримку і мережу дистрибуції.