Utiliser une alimentation multifonction pour implémenter rapidement des systèmes de sécurité et de protection incendie intelligents

Les concepteurs de bâtiments ultramodernes, et en particulier de structures de grande hauteur, doivent fournir des systèmes d'alarme incendie et de sécurité, des systèmes de contrôle des incendies, des répéteurs de communication pour les intervenants d'urgence, un éclairage de secours et des systèmes de contrôle d'accès fiables. Ces systèmes de plus en plus intelligents dépendent d'une alimentation électrique stable qui doit continuer à fonctionner et maintenir la communication d'état même lorsque l'alimentation secteur est perdue ou compromise. Ils doivent également être rentables et évolutifs dans une variété d'applications pour répondre aux exigences de conception changeantes.

Pour relever ces défis, les concepteurs peuvent se tourner vers des alimentations numériques de sécurité à montage sur rail DIN prêtes à l'emploi, qui intègrent une alimentation CA/CC standard, un chargeur de batterie, une alimentation secourue CC (UPS CC) et des communications par bus CAN ou Modbus. Ces éléments fonctionnent de manière interactive pour garantir le bon fonctionnement du système, même en conditions de perturbations graves. Des alimentations avec sortie CC de 12 volts (V), 24 V, 36 V ou 48 V sont disponibles pour s'adapter à une grande variété de configurations de systèmes de sécurité. L'état de l'alimentation est signalé localement via des voyants LED et à distance via des fermetures de contacts de relais.

Cet article aborde les défis de sécurité d'alimentation électrique auxquels sont confrontés les concepteurs dans les bâtiments modernes. Il étudie ensuite des exemples de systèmes d'alimentation de sécurité intelligents de MEAN WELL et montre comment ils peuvent être appliqués à plusieurs systèmes de secours d'urgence.

Alimentations de systèmes de sécurité

Les systèmes de sécurité pour les bâtiments incluent la protection incendie, le contrôle d'accès, les alarmes, l'éclairage de secours et les communications d'urgence. Ces systèmes visent à garantir la sécurité des occupants du bâtiment et des intervenants d'urgence en cas d'incident catastrophique. Les codes de sécurité incendie et de construction exigent que ces systèmes stratégiques disposent d'au moins deux sources d'alimentation, dont l'une doit être une batterie rechargeable. De plus, l'alimentation du système de sécurité doit fournir un fonctionnement sans interruption. Par conséquent, les exigences en matière d'alimentation des systèmes de sécurité incluent une alimentation, une alimentation secourue CC et un chargeur de batterie. S'il est installé dans un endroit éloigné, le système doit également être doté d'un système de rapport d'état afin d'alerter les utilisateurs en cas d'anomalie.

MEAN WELL propose une solution unique à ces exigences sous la forme d'une alimentation de sécurité intelligente tout-en-un, la gamme DRS-240/480. Les alimentations de cette gamme, telles que la version à sortie 480 watts (W), 24 V DRS-480-24, sont des unités multifonctions intégrées qui incluent une alimentation CA/CC, un chargeur de batterie et une alimentation secourue CC dans un seul module monté sur rail DIN pour simplifier la conception du système. Avec un bloc-batterie de secours et un module de contrôle d'alarme, les alimentations constituent la base d'un système de contrôle d'alarme incendie de sécurité de base (Figure 1).

Figure 1 : Système de contrôle d'alarme incendie de sécurité de base comprenant une alimentation DRS-480-24, un bloc-batterie de secours et un module de contrôle d'alarme, tous contenus dans l'armoire de commande du système d'alarme incendie. (Source de l'image : MEAN WELL)

L'alimentation DRS-480-24 fonctionne de 90 VCA à 305 VCA ou de 127 VCC à 431 VCC. Le module mesure 110 millimètres (mm) de largeur, 125,2 mm de hauteur et 150,7 mm de profondeur. Un rendement atteignant 93,5 % lui permet de fonctionner à des températures ambiantes de -30°C à +70°C grâce au refroidissement par convection libre. Le dispositif est protégé contre les surcharges de courant, les surtensions et l'inversion de batterie. Il dispose également d'une fonction de déconnexion de batterie faible.

La gamme DRS-240/480 offre des niveaux de puissance de sortie de 240 W ou 480 W et quatre niveaux de tension de sortie différents de 12 V, 24 V, 36 V ou 48 V. Les dimensions de l'alimentation varient en fonction de la puissance nominale. Le DRS-240 est un peu plus petit que le DRS-480 déjà mentionné. Ses dimensions sont de 85,5 mm de largeur, 125,2 mm de hauteur et 129,2 mm de profondeur.

Les alimentations peuvent être installées sur rail DIN TS-35/7.5 ou 15. Le montage sur rail DIN permet de placer plusieurs modules les uns à côté des autres pour économiser de l'espace. Grâce au montage sur rail DIN, le câblage pour les connexions telles que l'état basé sur relais et les communications série via bus CAN ou Modbus est facilement accessible car tout est effectué depuis le panneau avant (Figure 2).

Figure 2 : Les connexions à l'alimentation électrique, telles que l'état basé sur relais et la communication par bus CAN ou Modbus, sont facilement accessibles via les contacts de câblage du panneau avant. (Source de l'image : MEAN WELL)

En plus des connexions d'alimentation d'entrée et de sortie, les alimentations disposent également de contacts de relais unipolaires bidirectionnels (SPDT) forme C pour indiquer un statut de défaillance CA, CC OK, de batterie faible/anormale/déconnectée ou de panne du chargeur. Le port de communication RJ-45 fournit une interface de données série pour la surveillance et le contrôle via bus CAN ou Modbus. Ces bus sont utilisés pour transmettre les mises à jour d'état pour la température, le courant ou la tension de sortie, et pour contrôler l'unité, y compris la fonction marche/arrêt du dispositif, et définir les niveaux de tension/courant de sortie. Ils sont également utilisés pour définir les paramètres de charge de la batterie, notamment le courant constant, la tension constante, la tension tampon, le courant de transition, la compensation de température de la batterie et le temps de charge.

Les commutateurs DIP dans le quadrant supérieur gauche permettent également le réglage manuel des caractéristiques du chargeur pour s'adapter à plusieurs types de batteries au lithium ou plomb-acide, en utilisant une charge à deux niveaux (courant constant suivi de tension constante), ou à trois niveaux (courant constant suivi de tension constante suivie de tampon) (Figure 3).

Figure 3 : Les profils de charge batterie peuvent être sélectionnés par des commutateurs DIP pour être à deux ou trois niveaux. (Source de l'image : MEAN WELL)

Les courbes de charge peuvent également être programmées à l'aide du programmateur de charge batterie intelligent SBP-001 en option.

L'alimentation utilise une conception d'alimentation à découpage à modulation de largeur d'impulsion (PWM) classique avec des éléments ajoutés pour contrôler de manière intelligente ses rôles supplémentaires de moniteur d'alimentation, de chargeur de batterie et d'alimentation secourue (Figure 4). La correction du facteur de puissance (PFC) et le filtrage des interférences électromagnétiques (EMI) précèdent l'alimentation principale.

Figure 4 : Le schéma fonctionnel montre un module d'alimentation de sécurité multifonction intelligent de la gamme DRS-240/480, incluant la charge batterie, les fonctions UPS, la correction PFC et la surveillance de l'alimentation. (Source de l'image : MEAN WELL)

Le contrôle PWM du rapport cyclique de commutation est basé sur la rétroaction de courant et de tension. Notez la disposition dans la conception pour la protection contre les surtensions (OVP), le courant de surcharge (OVL) et la surchauffe (OTP). Le microcontrôleur (MCU) fournit un contrôle multimode pour la charge de la batterie, la surveillance de la batterie et les communications.

Applications des alimentations de sécurité intelligentes DRS-240/480

Les réglementations en matière de construction et d'incendie exigent que de nombreux systèmes de sécurité et d'incendie fonctionnent avec une alimentation de secours en cas de panne de courant. L'un de ces systèmes est un amplificateur bidirectionnel (BDA) qui fournit un support de communication actif aux intervenants d'urgence opérant dans des bâtiments où la communication sans fil s'avère difficile (Figure 5). Il agit comme un répéteur pour amplifier et retransmettre les signaux des radios des secouristes.

Figure 5 : Les amplificateurs bidirectionnels agissent comme des répéteurs pour amplifier et retransmettre les signaux des radios des intervenants d'urgence dans un bâtiment. (Source de l'image : MEAN WELL)

Les amplificateurs bidirectionnels et les antennes associées sont particulièrement utiles dans les vastes structures de grande hauteur où ils sont répartis sur plusieurs étages. Ces systèmes relient également l'amplificateur bidirectionnel aux signaux des intervenants provenant de l'extérieur du bâtiment et les relaient à l'intérieur. Les amplificateurs bidirectionnels ont besoin d'être alimentés, même en cas de coupure de courant. Les alimentations DRS-240/480, avec leurs batteries associées, garantissent l'alimentation en passant au mode d'alimentation secourue CC par batterie en cas de défaillance de l'alimentation secteur. Si le secteur CA tombe en dessous de la plage de 79 VCA à 89 VCA pour une ligne de 120 V, ou en dessous de la plage de 132 VCA à 187 VCA pour une ligne de 220 V, la fonction UPS CC est activée et l'alimentation bascule sur la batterie de secours.

Les systèmes d'alimentation d'urgence fournissent également une alimentation de secours aux systèmes qui guident et aident les occupants et les intervenants lors de l'évacuation d'une structure. Il s'agit par exemple de panneaux de signalisation de sortie lumineux, d'éclairage au sol indiquant les voies d'évacuation et d'éclairage de secours (Figure 6).

Figure 6 : Système de contrôle d'éclairage intelligent utilisant une alimentation DRS-240 comme source d'alimentation de secours pour alimenter l'éclairage et la signalisation d'urgence lors d'un événement d'urgence. (Source de l'image : MEAN WELL)

Dans ce système de contrôle d'éclairage, le DRS-240-12 fournit la source d'alimentation de secours pour maintenir l'éclairage et la signalisation d'urgence essentiels en cas de panne de courant. Cette alimentation est répertoriée à 12 V, 240 W, et peut fournir jusqu'à 20 ampères (A).

Les applications supplémentaires pour les alimentations de sécurité intelligentes incluent les systèmes d'alarme incendie et de détection d'incendie pour faciliter le signalement et le suivi des incendies dans les bâtiments. Ces systèmes fournissent des informations essentielles aux pompiers sur l'emplacement et l'étendue d'un incendie.

Gamme d'alimentations de sécurité intelligentes DRS-240/480

Les alimentations DRS-240/480 de MEAN WELL sont disponibles en sept modèles avec des puissances de sortie maximum de 240 W ou 480 W. La puissance de sortie maximum inclut la puissance de sortie vers toutes les charges, la sortie principale et la charge de la batterie. Notez que le courant de charge de la batterie est automatiquement ajusté en fonction du courant de sortie primaire pour éviter les surcharges. La série comprend des tensions de sortie de 12 V, 24 V, 36 V ou 48 V (Tableau 1).

Tableau 1 : Caractéristiques des alimentations de sécurité DRS-240/480 de MEAN WELL. (Source du tableau : Art Pini)

Les capacités améliorées de ces alimentations intelligentes impliquent qu'elles exigent davantage de certifications de sécurité que les alimentations conventionnelles. Ces alimentations sont conformes aux normes et aux codes de construction pour les systèmes de sécurité imposés dans le monde entier, y compris :

• États-Unis : Underwriters Lab UL2524 - Norme relative aux systèmes d'amélioration des communications radio d'urgence bidirectionnelles dans les bâtiments, 2019
• États-Unis : National Fire Protection Association NFPA 1221 - Norme relative à l'installation, l'entretien et l'utilisation des systèmes de communication destinés aux services d'urgence, 2019
• Europe : Comité européen de normalisation (CEN) EN 54-4 - Systèmes de détection et d'alarme incendie - Partie 4 : équipement d'alimentation électrique, 1997
• Royaume-Uni : BS EN. 54-4 - Systèmes de détection et d'alarme incendie : équipement d'alimentation électrique, 1998
• Chine : GB 17945-2010 - Norme relative au système d'éclairage de secours et d'indication d'évacuation en cas d'incendie, 2009

Conclusion

Les alimentations de sécurité multifonctions tout-en-un DRS-240/480 de MEAN WELL intègrent une alimentation, une alimentation secourue CC et un chargeur de batterie dans un seul module à rail DIN compact. Entièrement protégées contre les surcharges de tension, de courant et de température et dotées d'une signalisation d'état intégrée, elles peuvent être rapidement intégrées pour former la base d'une grande variété de systèmes incendie et de sécurité intelligents pour les bâtiments intelligents.