Jak policzyć bilans zasilania energentycznego SSWN?
Zasilanie rezerwowe w systemach alarmowych jest objęte Polską Normą PN-93/E-08390/12. Zgodnie z tą obowiązującą normą zasilanie SSWN powinno być uzależnione od dostępnych źródeł energii i dopasowane do wymagań stawianym odpowiednim klasom systemów alarmowych.
W systemach sygnalizacji włamania i napadu powszechnie stosuje się jako źródło rezerwowe, załączane w chwili zaniku zasilania podstawowego z sieci energetycznej 230VAC – bezobsługowe, szczelne akumulatory kwasowo-ołowiowe (SLA: sealed lead-acid) z rekombinacją gazów. Gaz powstający w trakcie elektrolizy na płycie dodatniej akumulatora jest przekazywany za pośrednictwem specjalnego separatora do płyty ujemnej, gdzie jest rekombinowany do postaci siarczanu ołowiu i wody. Najczęściej stosuje się akumulatory wykonane w technologii żelowej (żel SiO2),gdzie rekombinację gazów umożliwiają kanaliki tlenowe w strukturze żelu.
Konstrukcja zespołu zasilania obejmuje zwykle zasilacz buforowy o odpowiedniej mocy połaczony z siecią zasilającą 230 VAC, zawierający transformator bezpieczeństwa i baterię akumulatorów pełniącą funkcję źródła rezerwowego. Występujący w zespole zasilacza układ do ładowania baterii akumulatorów zapewnia utrzymywanie stanu pełnego naładowania akumulatorów w warunkach normalnej pracy systemu alarmowego. Zasilacze są urządzeniami występującymi oddzielnie lub stanowią integralną część centrali alarmowej.
W SSWN, jeżeli występuje zespół zasilacza zawierający baterię akumulatorów i urządzenie ładujące, wymieniona wyżej Polska Norma definiuje sposób określania minimalnej pojemności akumulatora Qmin wyrażoną w2 amperogodzinach [Ah], jako:
Qmin = 1,25 * ( IS * tS + IA * tA )
gdzie: IS – całkowity prąd obciążenia zasilaczy systemu alarmowego, pobierany przez system alarmowy ze źródła rezerwowego w przypadku uszkodzenia zasilania podstawowego 230 VAC, liczony dla warunków, w których system nie jest w stanie alarmu, a jedynym sygnalizowanym uszkodzeniem jest awaria zasilania 230 VAC, wyrażony w amperach [A]
tS – wymagany czas trwania obciążenia systemu alarmowego w stanie gotowości (dozoru), wyrażony w godzinach [h]
IA – całkowity prąd obciążenia zasilaczy systemu alarmowego, pobierany przez system alarmowy ze źródła rezerwowego w przypadku uszkodzenia zasilania podstawowego 230 VAC, liczony dla warunków, w których system jest w stanie alarmu, wyrażony w amperach [A]
tA – wymagany czas trwania obciążenia systemu w stanie alarmu
Oba wymienione czasy tS i tA powinny być określone w innych arkuszach normy - jednak do tej pory żaden arkusz PN takiej informacji nie zawiera. Brak jednoznacznego określenia tych czasów powoduje możliwość swobodnej interpretacji chociażby na bazie Załącznika Krajowego do PN-93/E-08390/14, gdzie w tablicy Z-2 poświęconej klasyfikacji systemów alarmowych znajdują się wymagania dotyczące sposobu i częstotliwości kontroli poprawności działania systemu alarmowego. Określa się, że dla systemów SA1 i SA2, w przypadku wystąpienia uszkodzenia (ponieważ zgodnie z PN brak zasilania sieciowego jest uszkodzeniem) naprawa systemu powinna być podjęta w ciągu 12 godzin, a dla systemów SA3 i SA4 w ciągu 4 godzin. Zakładając ciągłe monitorowanie stanów pracy centrali oraz uwzględniając konieczność wprowadzenia współczynnika bezpieczeństwa na poziomie 2 – graniczna wartość czasu gotowości systemu zasilanego jedynie ze źródła rezerwowego, w skrajnych warunkach, nie powinna przekraczać 24 godzin. Jest to zgodne z projektem PN-EN 50131-6, która określa czas gotowości systemu zasilanego ze źródła rezerwowego jako 24 h.
Oczywiście każdy inwestor może dowolnie określić wymagany czas gotowości systemu. Tak postąpiły banki wzorując się na przepisach wydanych przez NBP, gdzie czas tS określono na 48 godzin. Natomiast Zakład Rozwoju Technicznej Ochrony Mienia TECHOM definiuje ten czas jako równy 72 godzinom.
Poniżej przedstawiam przykładowe obliczenie minimalnej pojemności akumulatorów, która pozwoli na spełnienie wytycznych ZRTOM »TECHOM« oraz Ogólnopolskiego Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Zabezpieczeń Technicznych i Zarządzania Bezpieczeństwem »POLALARM«. Uzyskane dane pozwolą na dokonanie doboru zasilaczy i akumulatorów dla systemu alarmowego o następującej charakterystyce:
- czas gotowości z zasilania awaryjnego tS = 72 [h]
- czas trwania stanu alarmu tA = 0,5 [h] w ciągu 72 godz.
- czas ładowania akumulatorów tła = 12 [h].
Zestawienie elementów systemu alarmowego i ich pobór prądu:
Wykorzystując przedstawiony wyżej wzór do obliczenia koniecznej minimalnej pojemności akumulatora – widać, że konieczne będzie zastosowanie baterii akumulatorów o pojemności większej niż 120 Ah. Ze względu, że zasilacz umieszczony na płycie centrali alarmowej może współpracować z akumulatorem o maksymalnej pojemności 17 Ah, układ zasilania powinien zawierać dodatkowo kilka zasilaczy ze współpracującymi z nimi akumulatorami, np.: trzy zasilacze po 5 A z akumulatorem 40 Ah każdy.
W tej sytuacji celowe wydaje się wydzielenie układu zasilania samej centrali oraz modułu wyjść programowalnych. Prąd czuwania układu wynosi IS = 0,135 A, zaś prąd w trybie alarmowym IAN = 1,5 A, w czasie ładowania akumulatora prądem IQ12 przy jednoczesnym poborze prądu przez przyłączone elementy systemu: = 0,355 A. Z obliczeń wynika, że pojemność akumulatora powinna być nie mniejsza, niż 12,373 Ah, zatem ten układ zostanie zasilany z akumulatora 17 Ah, co jest wystarczające. Ładowanie zapewni zasilacz wbudowany do centrali. Sprawdzamy, czy nie będzie przekroczona wartość prądu znamionowego zasilacza I
IN = 1,5 A > IQ12 + IS = 12,373 / 12 + 0,135 = 1,166 A
Ponieważ nierówność jest spełniona, zatem obciążenie zasilacza jest odpowiednie.
Analogicznie przeprowadzamy obliczenia dla pozostałych układów zasilania:
- Układ zasilania nr 2 obejmuje: trzy moduły rozszerzeń, trzy klawiatury, dwa sygnalizatory zewnętrzne i dwa sygnalizatory zewnętrzne. Prąd czuwania układu wynosi IS = 0,340 A, zaś prąd w trybie alarmowym IA = 3,700 A. Z obliczeń wynika, że pojemność akumulatora powinna być nie mniejsza, niż 32,931 Ah, zatem ten układ zostanie zasilany z akumulatora 40 Ah, co jest wystarczające. Ładowanie zapewni zasilacz buforowy o prądzie znamionowym IN = 5,0 A. W czasie ładowania akumulatora prądem IQ12 przy jednoczesnym poborze prądu przez przyłączone elementy systemu, pobór prądu z zasilacza nie przekracza 3,675A, zatem obciążenie zasilacza jest odpowiednie.
- Układ zasilania nr 3 obejmuje: moduł powiadamiania GSM, 3 czujki PIR, 2 czujki zewnętrzne PIR, 2 czujki wibracyjne, 2 czujki zbicia szkła i czujkę optyczna dymu. Prąd czuwania układu wynosi IS = 0,396 A, zaś prąd w trybie alarmowym IA = 0,776 A. Z obliczeń wynika, że pojemność akumulatora powinna być nie mniejsza, niż 36,125 Ah, zatem ten układ zostanie zasilany z akumulatora 40 Ah, co jest wystarczające. Ładowanie zapewni zasilacz buforowy o prądzie znamionowym IN = 5,0 A. W czasie ładowania akumulatora prądem IQ12 przy jednoczesnym poborze prądu przez przyłączone elementy systemu, pobór prądu z zasilacza nie przekracza 3,729A, zatem obciążenie zasilacza jest odpowiednie.
- Układ zasilania nr 4 obejmuje: 6 czujek PIR i 7 czujek dualnych. Prąd czuwania układu wynosi IS = 0,425 A, zaś prąd w trybie alarmowym IA = 0,515 A. Z obliczeń wynika, że pojemność akumulatora powinna być nie mniejsza, niż 38,572 Ah, zatem ten układ zostanie zasilany z akumulatora 40 Ah, co jest wystarczające. Ładowanie zapewni zasilacz buforowy o prądzie znamionowym IN = 5,0 A. W czasie ładowania akumulatora prądem IQ12 przy jednoczesnym poborze prądu przez przyłączone elementy systemu, pobór prądu z zasilacza nie przekracza 3,758A, zatem obciążenie zasilacza jest odpowiednie.
Z analizy powyższych obliczeń wynika, że całkowita pojemność akumulatorów zainstalowanych w systemie osiągnęła wartość 137 Ah, przy możliwościach generowania prądów w zasilaczach na poziomie 16,5 A. Wszystko to ma miejsce w systemie alarmowym wyposażonym w zaledwie 30 różnych czujek …
Projekt zasilania systemu alarmowego powinien uwzględnić także obliczenia spadków napięć w liniach zasilających poszczególne elementy systemu. Analizując jednak rozpływ prądu można zauważyć, że dominującą wartością jest prąd ładowania akumulatorów. Uwzględniając fakt, że akumulatory są zwykle instalowane w tej samej obudowie co zasilacz, przy tak małej długości połączeń zasilacz – akumulator, obliczenia te można pominąć.
Jeżeli nadal nie wiesz jak policzyć bilans prądowy Twojego SSWN –skontaktuj się z naszymi konsultantami.
powrót
