Use uma fonte de alimentação multifuncional para implementar rapidamente sistemas inteligentes de segurança e proteção contra incêndios

Os projetistas de edifícios do estado da arte, especialmente estruturas de arranha-céus, devem fornecer sistemas de segurança confiáveis de alarme contra incêndios, controle de incêndio, repetidores de comunicação para atendimento de emergência, iluminação de emergência e sistemas de controle de acesso. Esses sistemas cada vez mais inteligentes dependem de uma fonte de alimentação estável que deve continuar a operar e manter a comunicação de status mesmo quando a energia da linha é perdida ou comprometida. Eles também devem ser econômicos e escalonáveis em uma variedade de aplicações para atender aos requisitos de projeto em constante mudança.

Para ajudar a enfrentar esses desafios, os projetistas podem recorrer a fontes de alimentação de segurança digital montadas em trilho DIN, prontas para uso, que integram uma fonte de alimentação CA-CC padrão, um carregador de bateria, uma fonte de alimentação ininterrupta CC (UPS CC) e comunicações de barramento Modbus ou CAN. Esses elementos trabalham de forma interativa para garantir a operação correta do sistema, mesmo em condições de grave interrupção. As fontes com saída CC de 12, 24, 36 ou 48 volts estão disponíveis para acomodar uma ampla variedade de configurações de sistemas de segurança. O status da fonte de alimentação é informado localmente por meio de indicadores LED e remotamente por meio do fechamento de contatos de relé.

Este artigo discutirá os desafios de segurança de energia que os projetistas enfrentam nos edifícios modernos. Em seguida, ele examinará os sistemas de energia de segurança inteligentes exemplares da MEAN WELL e mostrará como eles podem ser aplicados a vários sistemas reservas de emergência.

Fontes de alimentação do sistema de segurança

Os sistemas de segurança para edifícios incluem proteção contra incêndios, controle de acesso, alarmes, iluminação de emergência e comunicações de emergência. Esses sistemas têm o objetivo de garantir a segurança dos ocupantes do edifício e das equipes de emergência no caso de um incidente catastrófico. Os códigos de segurança contra incêndios e construção exigem que esses sistemas críticos tenham duas ou mais fontes de energia, uma das quais deve ser uma bateria recarregável. Além disso, a energia do sistema de segurança deve ser ininterrupta. Portanto, as necessidades de energia do sistema de segurança incluem uma fonte de alimentação, uma UPS CC e um carregador de bateria. Se for aplicado em um local remoto, o sistema também exigirá relatórios de status para alertar os usuários sobre quaisquer anomalias.

A MEAN WELL oferece uma solução exclusiva para esses requisitos na forma de uma fonte de alimentação de segurança inteligente multifuncional, a família DRS-240/480. As fontes de alimentação dessa família, como a versão DRS-480-24 com saída de 24 volts e 480 watts, são unidades multifuncionais integradas que incluem uma fonte de alimentação CA-CC, um carregador de bateria e uma UPS CC em um único módulo montado em trilho DIN para simplificar o projeto do sistema. Juntamente com um conjunto de baterias reservas e um módulo de controle de alarme, as fontes formam a base de um sistema básico de controle de alarme de segurança contra incêndios (Figura 1).

Figura 1: É mostrado um sistema básico de controle de alarme de segurança contra incêndios, composto por uma fonte de alimentação DRS-480-24, um conjunto de baterias reservas e um módulo de controle de alarme, todos contidos no gabinete de controle do sistema de alarme contra incêndios. (Fonte da imagem: MEAN WELL)

A fonte de alimentação do DRS-480-24 opera de 90 a 305 volts CA ou de 127 a 431 volts CC. O módulo mede 110 milímetros de largura, 125,2 mm de altura e 150,7 mm de profundidade. Uma eficiência de até 93,5% permite que ele opere em temperaturas ambientes de -30°C a +70°C usando resfriamento por convecção de ar. Ele é protegido contra sobrecarga de corrente, sobretensão e proteção contra bateria invertida. Ele também tem uma função de desconexão de bateria fraca.

A família DRS-240/480 tem níveis de potência de saída de 240 ou 480 watts e quatro níveis diferentes de tensão de saída de 12, 24, 36 ou 48 volts. As dimensões da fonte de alimentação variam de acordo com a potência nominal. O DRS-240 é um pouco menor do que o DRS-480 já mencionado. Suas dimensões são 85,5 mm de largura, 125,2 mm de altura e 129,2 mm de profundidade.

As fontes podem ser instaladas no trilho DIN TS-35/7.5 ou 15. A montagem DIN permite que vários módulos sejam colocados adjacentes uns aos outros para economizar espaço. Por ser montado em DIN, a fiação para conexões — como status baseado em relé e comunicações seriais via Modbus ou barramento CAN — é facilmente acessível, pois tudo é feito a partir do painel frontal (Figura 2).

Figura 2: As conexões com a fonte de alimentação, como para status baseado em relé e comunicação Modbus ou barramento CAN, são facilmente acessíveis por meio dos contatos de fiação do painel frontal. (Fonte da imagem: MEAN WELL)

Além das conexões de alimentação de entrada e saída, as fontes de alimentação também têm contatos de relé SPDT (polo único e curso duplo) do tipo Form C para indicar falha de CA, CC OK, bateria fraca/anormal/desconectada ou status de falha do carregador. A porta de comunicações RJ-45 oferece uma interface de dados seriais para monitoramento e controle via Modbus ou barramento CAN. Esses barramentos são usados para transmitir atualizações de status de tensão, corrente ou temperatura de saída e para controlar a unidade, incluindo ligar/desligar o dispositivo e definir os níveis de tensão/corrente de saída. Eles também são usados para definir os parâmetros de carga da bateria, incluindo corrente constante, tensão constante, tensão flutuante, corrente descendente, compensação de temperatura da bateria e tempo de carga.

As chaves DIP no quadrante superior esquerdo também permitem a configuração manual das características do carregador para corresponder a vários tipos de baterias de lítio ou chumbo-ácido, usando carregamento de dois estágios (corrente constante seguida de tensão constante) ou de três estágios (corrente constante seguida de tensão constante seguida de flutuação) (Figura 3).

Figura 3: Os perfis de carregamento da bateria podem ser selecionados pelas chaves DIP para serem de dois ou três estágios. (Fonte da imagem: MEAN WELL)

As curvas de carga também podem ser programadas usando o gravador de memória do carregamento da bateria inteligente SBP-001 opcional.

A fonte de alimentação usa um projeto clássico de alimentação chaveada modulada por largura de pulso (PWM) com elementos adicionais acrescentados para controlar de forma inteligente suas funções adicionais como monitor de energia, carregador de bateria e UPS (Figura 4). A correção do fator de potência (PFC) e a filtragem de interferência eletromagnética (EMI) precedem a fonte de alimentação principal.

Figura 4: O diagrama de blocos mostra um módulo de energia multifuncional de segurança inteligente da família DRS-240/480, incluindo carregamento de bateria, funções de UPS, PFC e monitoramento de energia. (Fonte da imagem: MEAN WELL)

O controle PWM do ciclo de trabalho de chaveamento é baseado na realimentação de tensão e corrente. Observe a provisão no projeto para proteção contra sobretensão (OVP), corrente de sobrecarga (OVL) e proteção contra temperatura excessiva (OTP). A unidade de microcontrolador (MCU) fornece controle multimodo para carregamento da bateria, monitoramento da bateria e comunicações.

Aplicações para fontes de alimentação de segurança inteligentes DRS-240/480

Muitos sistemas de segurança e proteção contra incêndios são exigidos pelos códigos de construção e incêndio para operar usando energia reserva no caso de uma interrupção de energia da concessionária. Um desses sistemas é um amplificador bidirecional (BDA) que fornece suporte de comunicação ativa para equipes de emergência que operam em edifícios onde a comunicação sem fio é difícil (Figura 5). Ele funciona como um repetidor para amplificar e retransmitir os sinais dos rádios das equipes de emergência.

Figura 5: Os BDAs atuam como repetidores para amplificar e retransmitir os sinais dos rádios das equipes de emergência em um edifício. (Fonte da imagem: MEAN WELL)

Os BDAs e as antenas associadas são especialmente úteis em estruturas de arranha-céus maiores, onde são distribuídos em vários andares. Esses sistemas também conectam o BDA aos sinais de resposta de fora do edifício e os retransmitem internamente. Os BDAs precisam de energia mesmo quando a rede elétrica normal falha. As fontes de alimentação DRS-240/480, com suas baterias associadas, garantem a energia revertendo para o modo UPS CC com bateria quando a energia da rede elétrica é perdida. Se a rede elétrica CA cair abaixo da faixa de 79 a 89 volts CA para uma linha de 120 volts, ou abaixo da faixa de 132 a 187 volts CA para uma linha de 220 volts, a função UPS CC será ativada e a energia passará para a bateria reserva.

Os sistemas de energia de emergência também fornecem energia reserva para os sistemas que orientam e ajudam os ocupantes e os socorristas na evacuação de uma estrutura. Exemplos de sistemas incluem sinais de saída iluminados, luzes de piso de rotas de evacuação e iluminação de emergência (Figura 6).

Figura 6: É mostrado um sistema de controle de iluminação inteligente que está usando uma fonte de alimentação DRS-240 como fonte de energia reserva para fornecer luz e sinais de emergência durante um evento de emergência. (Fonte da imagem: MEAN WELL)

Nesse sistema de controle de iluminação, o DRS-240-12 fornece a fonte de energia reserva para manter as luzes e sinais de emergência essenciais em caso de falha na rede elétrica. Essa fonte é dimensionada em 12 volts, 240 watts e pode fornecer até 20 amperes (A).

Outras aplicações para fontes de alimentação de segurança inteligentes incluem sistemas de alarme e detecção de incêndio para auxiliar na notificação e no rastreamento de incêndios em edifícios. Esses sistemas fornecem informações essenciais aos bombeiros sobre a localização e a extensão de um incêndio.

A família de fontes de alimentação de segurança inteligentes da série DRS-240/480

A série de fontes de alimentação MEAN WELL DR-240/480 está disponível em sete modelos com saídas de potência máxima de 240 ou 480 watts. A potência máxima de saída inclui a potência de saída para todas as cargas, a saída principal e o carregamento da bateria. Observe que a corrente de carga da bateria é ajustada automaticamente com base na corrente de saída primária para evitar sobrecargas. A série inclui tensões de saída de 12, 24, 36 ou 48 volts (Tabela 1).

Tabela 1: São mostradas as características das fontes de alimentação de segurança da série MEAN WELL DRS-240/480. (Fonte da tabela: Art Pini)

Os recursos aprimorados dessas fontes de alimentação inteligentes significam que elas exigem mais certificações de segurança do que as fontes convencionais. Essas fontes de alimentação estão em conformidade com os padrões e códigos de construção para sistemas de segurança exigidos em todo o mundo, inclusive:

• EUA: Underwriters Lab UL2524 - Padrão para sistemas de aprimoramento de comunicação de rádio de emergência bidirecional em edifícios 2019
• EUA: Associação Nacional de Proteção contra Incêndios NFPA 1221 - Norma para instalação, manutenção e uso de sistemas de comunicação de serviços de emergência 2019
• Europa: Comitê de Normalização (CEN) EN 54-4: Sistemas de detecção e alarme contra incêndios - Parte 4: Equipamento de fonte de alimentação 1997
• REINO UNIDO: BS EN. 54-4 Equipamento de fonte de alimentação para sistemas de detecção e alarme contra incêndios 1998
• China: GB 17945-2010 - Iluminação de emergência contra incêndio e sistema de indicação de evacuação 2009

Conclusão

As fontes de alimentação de segurança multifuncionais MEAN WELL DRS-240/480 integram uma fonte de alimentação, uma UPS CC e um carregador de bateria em um único módulo compacto de trilho DIN. Totalmente protegidas contra sobrecargas de tensão, corrente e temperatura e com relatórios de status incorporados, elas podem ser rapidamente integradas para formar a base de uma ampla variedade de sistemas inteligentes de segurança contra incêndios para edifícios inteligentes.