Cap. 7 Surse Alimentare Ssc

Sisteme de securizare a cldirilor Surse de alimentare cu energie electric pentru sisteme de securitate

1

7. SURSE DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRIC PENTRU SISTEMELE DE SECURITATE

Sistemele de alimentare cu energie electric pentru servicii i sisteme de securitate sunt prevzute pentru meninerea n funciune a echipamentelor i instalaiilor necesare:

a) pentru sntatea i securitatea persoanelor i / sau b) pentru evitarea deteriorrii importante a mediului sau a unor

echipamente (preluare din SR CEI 60364-5-55/A1). Sistemul de alimentare include:

- sursa de alimentare de baz; - sursa de alimentare de rezerv (backup); - circuitele electrice pn la bornele echipamentului (n anumite cazuri poate

s includ i aceste echipamente). Alimentarea cu energie electric a sistemelor de securitate, avnd n

vedere importana deosebit a funcionrii nentrerupte a acestora, trebuie s se efectueze de la dou surse de alimentare distincte: o surs de baz (reeaua de 230V c.a.) i o surs de rezerv (baterii de acumulatoare). Lipsa tensiunii, sau scderea tensiunii sursei de baz sub valoarea minim de funcionare, trebuie s conduc la cuplarea automat a sursei de rezerv. La restabilirea sursei de baz trebuie s se comute automat alimentarea din sursa de baz, asigurnd i ncrcarea acumulatoarelor sursei de rezerv. Variaiile standard admise ale tensiunii reelei electrice de joas tensiune n Romnia sunt de -15%...+10%. Sistemele de securitate necesit pentru funcionare:

- alimentarea cu energie electric primar (din reeaua 230V c.a., 50Hz) a surselor proprii de alimentare;

- alimentarea de la sursele proprii ale echipamentelor electronice cu tensiune continu sau alternativ 12V 24V.

n general, sistemele anti-efracie i anti-incendiu au consumurile cele mai

reduse, n timp ce sistemele de control al accesului i sistemele de televiziune cu circuit nchis consum mai mult. Consumurile energetice importante la sistemele de control al accesului sunt determinate de utilizarea sistemelor de nchidere sau de cititoarele biometrice. n cazul sistemelor de televiziune cu circuit nchis, consumurile importante de energie sunt datorate dispozitivelor de nclzire ale camerelor video, nregistratoarelor digitale, i numrului de monitoare prevzute.


2

7.1. Surse de alimentare de baz Sursa de alimentare de baz preia energia din reeaua electric de joas tensiune a sistemului energetic naional.

Sursele de alimentare de baz pentru sistemul de detectare a incendiilor i pentru sistemul de securitate sunt surse alimentate n curent alternativ monofazat 230V c.a., 50Hz, care vor dispune de coloane proprii de alimentare direct din tabloul electric general al cldirii. Este interzis racordarea altor consumatori la aceste coloane de alimentare cu energie electric.

Toate subsistemele unui sistem de securitate integrat se alimenteaz din aceeai faz a reelei electrice de joas tensiune. n cazul n care regula nu poate fi aplicat, atunci se vor lua toate msurile de separare galvanic ntre subsisteme sau pri ale acestora care nu sunt alimentate din aceeai faz. Sistemele de securitate au structuri distribuite, ceea ce impune ca i alimentarea cu energie electric a sistemelor mari de securitate s fie tot distribuit (altfel, consumurile mari de energie i cderile de tensiune importante pe cablurile de alimentare ar impune seciuni mari ale cablurilor de alimentare). Nu este recomandat conectarea n paralel a surselor de alimentare, deoarece este puin probabil s avem dou sau mai multe surse de alimentare identice. Diferenele (mai mici sau mai mari) dintre tensiunile la bornele surselor determin, conform teoriei circuitelor electrice, cureni de circulaie ntre surse cu efecte negative n regimul de alimentare al echipamentelor, dar i n regimul de ncrcare al acumulatoarelor electrice. Separarea galvanic ntre circuitele alimentate din surse diferite reprezint soluia uzual. Conform articolului Surse de alimentare pentru sisteme de supraveghere i alarmare din revista Alarma nr. 1 din anul 2012, sursele de alimentare de baz se pot conecta n paralel, cu condiia s aib conectat n serie la ieirea fiecrei surse cte o diod semiconductoare. Se previne astfel posibilitatea ca o surs s devin sarcin pentru alt surs, n condiiile n care sursele nu au tensiunile la borne perfect egale.

-

-

-

+

++

+Sursa de alimentare 1

Sursa de alimentare 2

Sursa de alimentare n

D1

Dn

D2

Sarcina

-


3

Soluia propus asigur alimentarea cu energie electric a sistemului de securitate fr ntrerupere n cazul defectrii uneia dintre sursele de alimentare. Conform aceluiai articol, sursele de alimentare se pot conecta n serie, cu condiia ca nivelul maxim al curentului cerut la ieirea gruprii serie s fie egal cu cel minim asigurat de oricare dintre surse. Se recomand conectarea antiparalel a unei diode semiconductoare la bornele de ieire ale fiecrei surse, care s previn posibilele distrugeri provocate de tensiunile de autoinducie. Alegerea surselor de alimentare de baz

Pentru creterea disponibilitii sursei de alimentare i implicit a ntregului sistem de securitate, se recomand s se aleag o surs care s dispun cu 30% mai mult putere dect maximul necesar solicitat de sistem.

Sursele de alimentare pot fi rcite cu aer care circul liber prin convecie sau cu aer care circul forat cu ajutorul ventilatoarelor. Se recomand o surs avnd rcirea cu aer care circul liber, prin convecie. O astfel de surs are fiabilitate mai mare datorat componentelor ce pot lucra la temperaturi pn la 105C. Sursele rcite cu aer care circul forat cu ajutorul ventilatoarelor sunt mai puin fiabile deoarece ventilatorul este dispozitivul din surs care se defecteaz primul.

Sursa se monteaz n poziia care asigur rcirea maxim prin circulaia natural a aerului (convecie). De aceea se recomand montarea sursei n poziie orizontal.

Sursa de alimentare trebuie s dispun de urmtoarele protecii: - la supratensiuni care pot apare pe intrare; - la suprasarcin atunci cnd se solicit un curent mai mare dect cel pe care

l poate furniza sursa; - la scurtcircuit pe bornele de ieire ale sursei sau n circuitul sarcinii; - la supranclzirea sursei de alimentare provocate de lipsa unei rciri

adecvate. O cerin special impus surselor de alimentare pentru sistemele de

securitate este aceea c trebuie s satisfac standardul EN 61000-3-2, prin care se impune ncadrarea n nivelurile de compatibilitate electromagnetic (EMC). Ca urmare, sursa nu trebuie s perturbe alte echipamente electrice i electronice

U

-

-

+

+

-

+



D1

D1

Sarcina


4

prin emisia de unde electromagnetice n spectrul de radiofrecven, sau prin injecia de perturbaii n reeaua de c.a.

Sursa de alimentare trebuie s aib consum propriu de energie ct mai mic.

7.1.1. Circuitul de alimentare din tabloul electric general Circuitul de alimentare va fi realizat sub forma unei coloane proprii,

racordat direct la tabloul electric general de distribuie al cldirii. Circuitul de alimentare va fi marcat i nu va putea fi deconectat dect de persoane autorizate. Acest circuit va fi alimentat nainte de ntreruptorul general.

Coloana de alimentare monofazat este realizat din trei conductoare: faza, neutrul i legtura la pmnt. Protecia la scurtcircuit i la suprasarcin a cablului i a surselor sistemului de securitate la scurtcircuit se realizeaz cu dispozitive amplasate n tabloul general al cldirii.

Conform Normativului I7-2011, n circuitele i coloanele monofazate conductorul neutru va avea aceeai seciune cu a conductorului de faz.

7.1.2. Surse de alimentare de curent continuu

Sursele de alimentare de baz ale sistemelor de securitate sunt surse de curent continuu. Schema bloc a unei surse de alimentare de curent continuu clasic, pornind de la reeaua de curent alternativ este prezentat n figura de mai jos.

Transformatorul (Tr) monofazat coboar tensiunea alternativ conform

valorii tensiunii continue necesare consumatorului. Separarea galvanic dintre reeaua electric i circuitul electronic alimentat reprezint unul din marile avantaje pe care le ofer transformatorul pentru protejarea mpotriva electrocutrii.

Blocul redresor (R) propriu-zis conine n structura sa elemente redresoare care permit conducia curentului electric numai ntr-un singur sens. Redresorul este de tipul necomandat, monofazat i dubl alternan.

Tensiunea obinut la ieirea blocului redresor R conine n afara componentei continue i componente alternative. La ieirea din redresor se conecteaz un circuit de filtrare F sau de netezire.

Filtrul (F) are rolul de a micora componentele alternative, acumulnd energie n intervalul de timp cnd tensiunea crete i cednd energie


5

consumatorului cnd tensiunea scade. Filtrul las s treac componentele de frecven joas i oprete componentele de frecven ridicat, de unde i caracterul su trece jos.

Stabilizatorul (S) are rolul de a menine la o valoare constant tensiunea continu de alimentare, atunci cnd se modific ntre anumite limite urmtorii parametri:

- sarcina (Rs) i implicit curentul prin sarcin; - tensiunea reelei (tensiunea de intrare); - temperatura mediului n care funcioneaz stabilizatorul.

Exist dou clase de stabilizatoare de tensiune continu: stabilizatoare liniare (utilizate la sursele clasice); stabilizatoare n comutaie (utilizate la sursele n comutaie).

Stabilizatoarele liniare se caracterizeaz prin aceea c nivelul tensiunii de ieire se controleaz i se regleaz n mod continuu. Toate dispozitivele active din stabilizator funcioneaz n regiunea liniar a caracteristicilor.

Dup principiul de funcionare, stabilizatoarele liniare se clasific n : a) Stabilizatoare parametrice folosesc dispozitive electronice a cror

caracteristic static are o zon n care tensiunea este aproximativ constant pentru variaii mari ale curentului (exemplu dioda Zener);

b) Stabilizatoare cu reacie nivelul tensiunii de ieire se compar

permanent cu un nivel de referin i diferena dintre cele dou tensiuni, amplificat, acioneaz asupra unui element de reglare care i modific rezistena intern. Astfel nivelul tensiunilor la ieire este pstrat la valoarea prestabilit.

Elementele de reglare se conecteaz n paralel sau n serie cu sarcina i ca urmare vom avea:

b1) stabilizatoare cu reacie cu elemente de reglare derivaie (ERD);

I = Iz + Is UF = Us


6

b2) stabilizatoare cu reacie cu elemente de reglare serie (ERS). Semnificaia notaiilor din cele dou figuri este urmtoarea: RS rezistena de sarcin ERD element de reglare derivaie ERS element de reglare serie A+C amplificator i comparator (amplific diferena a dou tensiuni) Ref bloc referin tensiune TR traductor pe calea de reacie (msoar tensiunea stabilizat la bornele sarcinii) R rezisten de compensare.

Stabilizatoare n comutaie. Stabilizatoarele de tensiune care funcioneaz n regim de comutaie sunt de fapt tot stabilizatoare de tensiune cu reacie, ns elementul regulator de tensiune nu mai lucreaz n poriunea liniar a caracteristicii, ci n regim de comutaie. Randamentul energetic al stabilizatorului crete astfel foarte mult.

Comutaia este procedeul prin care un dispozitiv electronic semiconductor poate conecta sau deconecta dou puncte dintr-un circuit electric sau electronic. Dispozitivul electronic funcioneaz n dou stri:

- starea de nchis, atunci cnd conecteaz cele dou puncte ale circuitului iar rezistena intern a dispozitivului are valoarea ideal zero;


7

- starea de deschis, atunci cnd cele dou puncte ale circuitului nu sunt conectate iar rezistena intern a dispozitivului are valoarea ideal infinit. Dispozitivele electronice funcioneaz n regim de comutaie atunci cnd

tensiunile la borne i implicit curenii prin dispozitive se modific cu viteze foarte mari. Dispozitivele funcioneaz sub aciunea unor semnale de comand care au forma unor impulsuri dreptunghiulare. ntr-un astfel de regim au importan valorile timpilor de tranziie sau de comutaie.

Schema bloc a stabilizatorului de tensiune n comutaie se prezint n figur i conine dou pri principale:

- convertorul c.c. c.c. la care se poate modifica raportul de conducie prin comand extern;

- circuitul de comand al convertorului i de control a tensiunii la ieire.

Pentru ca tensiunea de la ieire Uo sa fie meninut constant, se compar tensiunea de ieire cu o tensiune de referin Uref i, n funcie de eroarea rezultat, circuitul de comand modifica raportul de conducie al convertorului c.c. c.c.

Raportul de conducie k se definete prin relaia

TTk c=

unde TC este timpul de conducie al dispozitivului electronic, iar T este perioada comutrii dispozitivului electronic (compus din timpul de conducie i din timpul de blocare).

Metoda cea mai utilizat pentru modificarea raportului de conducie k n vederea modificrii tensiunii de la ieire Uo este cea a modulaiei n durat.

Uref Uo

-

+

Uo

Circuit de comand i

control

L

CUi

+

-Convertor c.c. c.c.

Comutator electronic


8

Cel mai simplu convertor c.c. c.c. este constituit dintr-un comutator electronic realizat cu tranzistor bipolar cu jonciuni i din filtrul de netezire. Tranzistorul funcioneaz n regim de comutaie, nivelul tensiunii de ieire depinznd de raportul de conducie.

TC este timpul de conducie al dispozitivului electronic TB este timpul de blocare al dispozitivului electronic T este perioada comutrii dispozitivului electronic

Exemplu de surs de alimentare de baz n comutaie amplasat n

interiorul echipamentului de control i semnalizare (ECS) dintr-un sistem automat pentru detectare i alarmare la incendii.

tT

TBTC

i

imax

imin

i T +

Semnal de comand

-

+

Uo

Ui

-

L

C2C1 DRS


9

a. Caracteristici tehnice ale circuitului de intrare: - Tensiunea 110/230Vc.a., + 10% -15% - Frecvena 50/60Hz - Intensitatea curentului 2A la 110Vc.a. i 1A la 230Vc.a. - Protecie la scurtcircuit prin siguran fuzibil de 4A

b. Caracteristici tehnice ale circuitului de ieire 24Vc.c. Intensitatea maxim a curentului 4A Intensitatea maxim a curentului de ncrcare al acumulatoarelor 1,3A

(capacitatea acumulatorului 18Ah ncrcare 80% n 24h i 100% n 72h) Tensiunea de ncrcare a acumulatoarelor 27,3V 0.3V la 20C Indicarea strii de descrcare a acumulatoarelor la tensiunea de 22,3Vc.c. Deconectarea acumulatoarelor atunci cnd tensiunea lor scade la 21,5Vc.c.

(pentru protejarea acumulatoarelor)

7.2. Surse de alimentare de rezerv Sursele de alimentare de rezerv trebuie s respecte prescripiile

Normativelor I7, I18, I 18/1-0 i HG 301/2012. Pot fi folosite urmtoarele surse de rezerv pentru servicii de securitate:

- baterii de acumulatoare electrochimice; - surse de alimentare nentreruptibile (UPS); - generatoare independente de alimentarea din sistemul energetic naional; - celule fotoelectrice.

Alimentarea cu energie electric din sursa de rezerv poate fi realizat: a) manual, dac punerea n funciune a sursei de rezerv se face prin

intervenia unui operator uman; b) automat, dac punerea n funciune a sursei de rezerv nu depinde de

intervenia unui operator uman. Sursele de alimentare de rezerv asigur continuitatea alimentrii cu

energie electric a sistemelor de securitate i n cazul n care sursa de alimentare de baz este afectat de golurile de tensiune care apar uneori n reele electrice. Un gol de tensiune, reprezint o scdere a tensiunii de alimentare ntre -10% i -99 % pentru scurt timp (


10

9 pentru sistemele de alarmare mpotriva efraciei funcionarea normal a acestora minim 24 de ore, cu 30 de minute n starea de alarm.

Sursele de rezerv pentru alimentarea sistemelor de securitate trebuie alese n funcie de:

- timpul de rspuns (se alege varianta fr ntrerupere, alimentare continu);

- timpul de funcionare nominal necesar (48 ore la incendii i 24 ore la efracie, 30 de minute n starea de alarm). Sistemele de securitate trebuie s funcioneze permanent, indiferent de cderile accidentale ale reelei primare de alimentare cu energie electric. Funcionarea permanent a sistemelor de securitate impune o autonomie nelimitat asigurat de sursa de rezerv, ceea ce este imposibil de realizat. Se impun a fi evideniate cteva aspecte legate de funcionarea permanent a sistemelor de securitate:

o de regul, durata maxim a unei pene de curent este de 4 - 6 ore i numai n cazuri excepionale au fost avarii de peste 24 ore;

o n cazuri speciale, autonomia trebuie s acopere durata unui sfrit de sptmn, n condiiile n care accesul la prile importante ale sistemului nu este permis;

o autonomia sistemului de securitate trebuie corelat cu timpul de intervenie maxim admis n cazul unei avarii n alimentarea cu energie electric.

Exemplu de alegere a sursei de alimentare de rezerv pentru o camer

video dintr-un sistem de supraveghere TVCI Date de intrare: - Sistemul de supraveghere TVCI este prevzut cu surse separate pentru camerele video, care dispun fiecare de cte un acumulator ncorporat. - O camer video se alimenteaz la tensiunea de 12V c.c. i absoarbe un curent cu intensitatea de 0,12A. - Acumulatorul sursei de rezerv are caracteristicile tehnice urmtoare: tensiunea 12V c.c., capacitatea C = 12Ah, acumulator cu plumb, electrolit sub form de gel, carcas nchis, borne de conexiuni electrice pentru papuci tip auto, durata de via 5 ani. - Se consider admisibil o descrcare a acumulatorului pn la 80% din capacitatea total. Date de ieire Se cere s se calculeze timpul ct sursa de alimentare de rezerv asigur alimentarea cu energie electric a camerei video TVCI. Calcule Camera video se alimenteaz n c.c., deci energia consumat

tIUtPE == ,


11

de unde timpul

][][][

WPAhCVU

PEt == .

innd seama c se consider admisibil o descrcare a acumulatorului pn la 80% din capacitatea total, atunci numai 20% din capacitate va fi folosit pentru funcionarea camerei video.

hAVAhV

AIVUAhCVU

PEt 20

44,18,28

12,01212122,0

][][][2,0][ ==

=== ,

deci acumulatorul ales poate asigura o autonomie de 20 ore pentru camera video.

7.2.2. Schema electric pentru alimentarea din sursa de baz i de rezerv

n schem se disting urmtoarele pri componente principale:

- sursa de alimentare de baz clasic compus din transformator, redresor, filtru de netezire, stabilizator de tensiune;

- sursa de alimentare de rezerv compus din acumulator, rezistorul R pentru limitarea curentului de ncrcare al acumulatorului, dioda D prin care se permite alimentarea sarcinii RS din acumulator;

- consumatorul sursei reprezentat prin rezistena de sarcin RS. Sursa de baz alimenteaz sistemul de securitate i ncarc acumulatorul

sursei de rezerv. Este recomandat ncrcarea acumulatorului cu un curent a crui intensitate se limiteaz cu ajutorul rezistorului R, astfel nct s nu se depeasc valoarea recomandat de productorul acumulatorului.

Acumulatorul este pregtit n orice moment s preia instantaneu alimentarea cu tensiune continu a sistemului de securitate, prin dioda D, de

Incrcare

L

Transformator,redresor i filtru de netezire

Stabilizator de tensiune

N

RS

+

--

+ Acumulator 12V

D

R


12

tipul Schottky. Justificarea utilizrii unei diode Schottky n locul unei diode semiconductoare obinuite se prezint n continuare.

Dioda Schottky se realizeaz prin contactul dintre un metal (de obicei aluminiu) i un semiconductor de tip n. Prin comparaie cu dioda semiconductoare obinuit care conine o jonciune pn, n locul regiunii de tip p, dioda Schottky are o regiune metalic. Acest tip de diod utilizeaz proprietile contactului dintre un metal i un semiconductor.

La o jonciune pn din siliciu, cderea de tensiune direct la borne este de (0,6 0,8)V, iar capacitatea diodei, timpul de rspuns i frecvena de lucru au anumite valori care se precizeaz n catalogul firmei productoare. La o diod Schottky cderea de tensiune direct este de numai (0,3 0,5)V, capacitatea este mult mai mic, timpul de rspuns este mai mic, frecvenele la care poate lucra sunt foarte mari.

7.2.3. Acumulatoare electrice

Acumulatoarele electrice sunt surse electrochimice la care procesul electrochimic este reversibil. Pot fi ncrcate i descrcate la utilizator de un numr mare de ori.

Clasificarea acumulatoarelor: - dup elementul din care sunt realizate:

o cu Pb o cu Ni o cu Li

- dup electrolitul folosit: o acide o alcaline (baze)

- dup starea de agregare a electrolitului: o electrolit lichid o electrolit sub form de gel

Principalii parametri ai acumulatoarelor sunt:

1) tensiunea nominal (tensiunea medie pe acumulator) 2 V pentru elementele cu Pb 1,2 V pentru elementele cu Ni 2,73,6 pentru elementele cu Li

2) capacitatea acumulatorului C

KA

Metal n


13

= dt

d dtiC0

[Ah]

unde td este timpul de descrcare i id este curentul de descrcare. Capacitatea acumulatorului reprezint mrimea sarcinii electrice stocate n acumulator. Ea se msoar n Ah.

Capacitatea nscris pe acumulator este capacitatea nominal care se obine pentru un anume regim de descrcare. Spre exemplu C = 60Ah nseamn c poate asigura un curent de 3A un timp de 20h. Capacitatea crete cu creterea temperaturii.

3) tensiunea maxim n regim de ncrcare 4) tensiunea minim n regim de descrcare 5) rezistena intern a acumulatorului la aceeai capacitate:

acumulatorul cu Pb are rezisten intern minim; urmeaz acumulatorul cu Li; acumulatorul pe baz de Ni are rezistena intern maxim.

Acumulatoare electrice pentru sisteme de securitate

Dintre acumulatoarele electrice care pot fi procurate de pe pia pentru alctuirea sursei de alimentare de rezerv din sistemele de securitate, pot fi utilizate urmtoarele acumulatoare alese spre exemplificare de la diferii furnizori: Acumulatoare cu plumb, electrolit sub form de gel, carcas nchis, borne

conexiuni electrice pentru papuci tip auto, durata de via 5 ani: 9 12V, 18Ah (exemple de coduri BS131N, FG21703, NP17-12) 9 12V, 12Ah, (exemple de coduri BS130N, FG21201/2, NP12-12,

exemplu dimensiuni 151 x 98 x 95 mm). 9 12V, 7,2Ah (exemple de coduri BS127N, FG20721/2, NP7-12) 9 12V, 7Ah, dimensiuni 151 x 65 x 94 mm. 9 12V 5Ah, dimensiuni 101x70x90mm. 9 12V, 4,5Ah, dimensiuni, 90 x 70 x 101 mm. 9 12V, 1,2Ah, dimensiuni, 97 x 43 x 52 mm.

Acumulator cu plumb, electrolit sub form de gel, borne conexiuni electrice

cu urub tip auto: 9 12V, 85Ah, 31 kg, dimensiuni 330x171x236mm,. 9 12v, 65Ah 9 12V, 45Ah 9 12V, 38Ah, dimensiuni 197x165x170 mm, greutate 14 kg 9 12V, 26Ah,


14

9 12V, 24Ah, dimensiuni 166x175x125 mm, greutate 8.92 kg 9 12V, 20Ah, dimensiuni: 181x77x167 mm, nlime cu terminale 167

mm, greutate 5,5 kg 9 12V, 17Ah, dimensiuni 181x76x167 mm, greutate 5,97 kg

7.2.4. ncrcarea i descrcarea acumulatoarelor

n general, la alegerea i montarea bateriilor de acumulatoare staionare

electrochimice se vor respecta instruciunile furnizorului i recomandrile din SR EN 50272-2 privind prescripiile de securitate pentru acumulatoare i instalaii pentru baterii.

n exploatarea acumulatoarelor trebuie inut cont de fenomenul de autodescrcare. Acesta este inevitabil, mai pronunat ca la elementele galvanice i poate duce la distrugerea acumulatorului. Autodescrcarea este mai intens la temperaturi ridicate, dar este periculoas i la temperaturi joase cnd electrolitul poate s nghee.

Regimurile de funcionare ale acumulatoarelor pot fi : 9 n tampon ; 9 cicluri repetitive de ncrcare descrcare; 9 mixt.

Pentru acumulatoarele cu Pb care funcioneaz n regim tampon se recomand ca tensiunea de ncrcare s nu depeasc 13,8 14V. n situaii speciale se efectueaz ncrcri corective prin care se ncearc restabilirea parametrilor acumulatorului. Aceste ncrcri se fac n curent mic i pe o durat mare de timp. Valorile de ncrcare sunt 1/40 1/20 din valoarea capacitii C.

ncrcarea acumulatoarelor cu Ni se face n 2 moduri: 1. standard (lent) injectarea unui curent cu o valoare numeric egal cu

1/10 din capacitatea acumulatorului. Timpul de ncrcare este de aproximativ 14h pentru un acumulator descrcat complet. n general elementul cu Ni suport acest curent i peste 14h.

2. rapid deoarece ncrcarea lent dureaz foarte mult exist modaliti de ncrcare rapid prin care acumulatorul i va recpta 80 90% din capacitate ntr-un timp de 15min 3h.

Acumulatorul cel mai mult utilizat n sursele de rezerv ale sistemelor de

securitate este acumulatorul cu Pb cu tensiunea de 12V (dac este necesar o tensiune de alimentare de 24V atunci se leag n serie dou acumulatoare identice). Un astfel de acumulator are la borne tensiunile

13,6V pentru starea de ncrcat 10,8V pentru starea de descrcat

ncrcarea acumulatorului trebuie s se fac: o la o tensiune continu aplicat la borne cuprins ntre 13,4V i 13,8V;


15

o cu un curent a crui intensitate se limiteaz printr-un rezistor la o valoare cel mult egal cu intensitatea recomandat de productorul acumulatorului. Acumulatorul se ncarc de la sursa de baz cu un anumit curent, ori de

cte ori tensiunea la bornele acumulatorului scade sub valoarea tensiunii sursei de baz. Intensitatea curentului de ncrcare al acumulatorului scade pe msur ce tensiunea la bornele acumulatorului crete prin ncrcare. Acumulatorul se menine ncrcat permanent i poate prelua instantaneu alimentarea sistemului de securitate prin dioda Schottky dup timpul de comutare al acesteia din starea de blocat n starea de conducie. Acumulatorul funcioneaz n regim tampon.

Un acumulator nou i bine ncrcat are o anumit rezisten intern r, care trebuie s fie de valoare ct mai mic pentru ca acumulatorul s se apropie ct mai mult de o surs ideal de tensiune. Descrcarea acumulatorului nseamn de fapt creterea valorii rezistenei interne r a acumulatorului.

Tensiunea electromotoare E a acumulatorului rmne nemodificat indiferent dac acumulatorul este ncrcat sau este descrcat.

Considerm un acumulator care are conectat la borne un consumator de rezisten R, ca n schema de mai jos.

Aplicm legea lui Ohm pentru acest circuit nchis i calculm curentul debitat de acumulator n circuit.

rREI +=

Se poate spune c: - ncrcarea acumulatorului nseamn micorarea r i creterea curentului I; - descrcarea acumulatorului nseamn mrirea r i scderea curentului I.

Capacitatea acumulatoarelor scade cu 10-15% pe an, avnd o durat de

via ideal de 5 ani i practic de 2-3 ani (conform graficului aproximativ pentru variaia n timp a capacitii acumulatorului.

I

r

R

E


16

7.2.5. Calculul energetic al sistemelor de securitate

Calculul energetic al sistemelor de securitate se efectueaz pentru stabilirea valorii capacitii acumulatorului din sursa de alimentare de rezerv, necesar pentru a asigura autonomia funcionrii sistemului de securitate n cazul ntreruperii alimentrii din sursa de baz. Autonomia funcionrii cu energie electric din sursa de rezerv este impus astfel: 9 pentru sistemele de semnalizare a incendiilor durata minim de funcionare

este de 48 ore i semnalizarea unei alarme pe durata a 30 de minute; 9 pentru sistemele de alarmare mpotriva efraciei funcionarea normal a

acestora este de minim 24 de ore, cu 30 de minute n starea de alarmare. Calculul energetic pornete de la ipoteza c acumulatoarele sunt noi i

ncrcate la capacitatea maxim. Dac sunt necesare mai multe surse de alimentare de rezerv, atunci ele

vor alimenta pri distincte ale sistemului de securitate deoarece nu este recomandat legarea n paralel a mai multor surse de tensiune. Mai multe acumulatoare nu pot fi absolut identice i ca urmare, prin legarea n paralel a acumulatoarelor ar apare cureni de circulaie ntre acumulatoare cu efecte nedorite asupra strii acumulatoarelor i a conductoarelor care realizeaz conexiunile dintre ele.

Conform opiniei unora dintre specialitii n sisteme de securitate, o situaie n care poate fi permis legarea n paralel a acumulatoarelor este atunci cnd acumulatoarele au caracteristici tehnice identice i provin din acelai lot de fabricaie. Situaia aceasta este discutabil i se recomand evitarea ei. Calculul energetic se efectueaz pentru fiecare surs de alimentare de rezerv n parte, aferent prii din sistem pe care o alimenteaz. Se ntocmesc tabele distincte care conin toi consumatorii alimentai din aceeai surs. La

Capacitatea acumulatorului

[Ah]

100%

70%

30%

1 an 2 ani 3 ani Timpul [ani]


17

fiecare consumator se noteaz intensitile curenilor n strile de veghe (stand by) i de alarm.

Sirena de exterior este prevzut de obicei cu acumulator propriu pentru alimentarea de rezerv i n calculul energetic conteaz numai prin curentul de ncrcare al acumulatorului propriu, n perioada de veghe.

Din calculul energetic trebuie s rezulte capacitatea acumulatorului electric care asigur timpul de funcionare reglementat pentru fiecare surs de rezerv, n funcie de tipul de subsistem alimentat i tipul de obiectiv protejat.

A. Capacitatea acumulatorului din sursa de alimentare de rezerv,

necesar pentru a asigura autonomia funcionrii sistemului de securitate n cazul ntreruperii alimentrii din sursa de baz, se calculeaz cu ajutorul formulei urmtoare:

)(15,1 altalIsbtsbIacC += n care s-au notat:

Cac capacitatea acumulatorului Isb curentul total absorbit n starea de veghe (stand by) Ial curentul total absorbit n starea de alarm tsb timpul necesar asigurrii autonomiei sistemului n starea de veghe

(stand by) tal - timpul necesar asigurrii autonomiei sistemului n starea de alarm Acumulatorul se va alege cu o capacitate mai mare sau cel puin egal cu

cea rezultat din calcul, din lista acumulatoarelor dedicate sistemelor de securitate disponibile pe pia. Din lista prezentat ca exemplu la paragraful 7.2.3. Acumulatoare electrice, rezult urmtoarele posibiliti de alegere, n ordinea descresctoare a capacitii: 45Ah, 38Ah, 26Ah, 24Ah, 20Ah, 18Ah, 17Ah, 12Ah, 7,2Ah, 7Ah, 5Ah, 4,5Ah, 1,2Ah.

B. Exist situaii n care productorul echipamentelor de control i semnalizare (centralelor antiincendiu sau centralelor antiefracie) include n software-ul specializat pentru instalarea i pentru configurarea sistemelor i efectuarea calculului energetic. Pentru aceasta, programul solicit o serie de informaii referitoare la:

numrul i tipul buclelor; numrul i tipul dispozitivelor utilizate (software-ul dispune n baza de

date de caracteristicile tehnice ale fiecrui tip de dispozitv); durata pentru care sursa de rezerv trebuie s asigure funcionarea

sistemului n starea de supraveghere (stand by); durata pentru care sursa de rezerv trebuie s asigure funcionarea

sistemului n starea de alarm.


18

Programul ofer prin calcul valoarea capacitii acumulatorului sursei de rezerv n condiiile precizate i din lista acumulatoarelor disponibile se alege acumulatorul potrivit aplicaiei respective.

Observaii: 1. Calculul energetic care nsoete proiectul supus avizrii de ctre IGSU

sau IGPR se efectueaz numai n varianta A. Varianta B poate fi utilizat numai ca instrument ajuttor pentru proiectant n timpul elaborrii proiectului.

2. Capacitatea acumulatorului obinut prin calcul trebuie corelat cu caracteristicile tehnice ale sursei de alimentare de baz: intensitatea maxim a curentului de ncrcare al acumulatoarelor suportat

de sursa de baz sau

capacitatea maxim a acumulatorului, n Ah, care poate fi ncrcat de sursa de baz (ncrcare 80% n 24h i 100% n 72h)

Exemplu de calcul energetic a) Sistemul automat de detectare i de alarmare la efracie pentru o

coal. Se ntocmete tabelul urmtor care conine: dispozitivele utilizate n sistem, cantitile (numrul) de dispozitive, curenii n mA consumai de fiecare dispozitiv n strile de veghe (stand by) i de alarm.

Tip dispozitiv

Cantitate [buc.]

Consum n stand by [mA]

Consum n alarm [mA]

Consum total n stand by [mA]

Consum total n alarm [mA]

Centrala 1 200 300 200 300 Tastatura 1 45 55 45 55 Sirena int 1 0 450 0 450

Sirena ext 1 10

400 din acumulatorul

propriu 10

400 din acumulatorul

propriu Senzor PIR 34 23 23 782 782

I total sb

[mA] 1037

I total al

[mA] 1587


19

Capacitatea acumulatorului din sursa de alimentare de rezerv, necesar pentru a asigura autonomia funcionrii sistemului de securitate n cazul ntreruperii alimentrii din sursa de baz, se calculeaz astfel:

AhAhAhAhhAhAtItIC alalsbsbac

52.2967,2515,1)793,088,24(15,1)5,0587,124037,1(15,1)(15,1

==+=+==+=

Din lista acumulatoarelor prezentat la paragraful 7.2.3. Acumulatoare

electrice, rezult c trebuie ales un acumulator cu capacitatea de 38Ah (alegerea unui acumulator cu capacitatea de 26Ah nu este permis).

b) Sistemul automat de detectare i de alarmare la incendiu pentru o grdini.

Se ntocmete tabelul urmtor care conine: tipul dispozitivelor utilizate n sistem, cantitile (numrul) de dispozitive, curenii n mA consumai de fiecare dispozitiv n strile de veghe (stand by) i de alarm.

Tip dispozitiv

Cantitate [buc.]

Consum n stand by [mA]

Consum n

alarm [mA]

Consum total n

stand by [mA]

Consum total n alarm [mA]

Centrala 1 200 300 200 300 Dispozitiv bucla 91 0.1 1 9.1 91 Sirene 4 1 160 4 640 Detectoare metan 3 75 75 225 225

I total sb

[mA] 438.1

I total al

[mA] 1256

Capacitatea acumulatorului din sursa de alimentare de rezerv, necesar pentru a asigura autonomia funcionrii sistemului de securitate n cazul ntreruperii alimentrii din sursa de baz

AhAhAhAhhAhAaltalIsbtsbIacC

89,24652,2115,1)628,0024,21(15,1)5,0256,148438,0(15,1

)(15,1

==+=+==+=

Din lista acumulatoarelor prezentat la paragraful 7.2.3. Acumulatoare

electrice rezult c trebuie ales un acumulator cu capacitatea de 26Ah.


20

Bibliografie *** Proiectant sisteme de securitate, Asociaia Romn pentru Tehnic de Securitate

(ARTS), 2012, cod COR 215119. Capitolul 23 Norme generale pentru instalaiile de cureni slabi, autor Daniel Popescu.

Emil Floroiu Surse de alimentare pentru sisteme de supraveghere i alarmare,

Alarma nr. 1 / 2012, pag. 8-10. Revist editat de Asociaia Romn pentru Tehnica de Securitate, ISSN 1582-4152

Cap. 7 Surse Alimentare Ssc

Documents

Transcript of Cap. 7 Surse Alimentare Ssc