Технические средства охраны

Классификация систем электропитания

Существует большое количество различных технических средств обнаружения, обладающих некоторыми особенностями использования, специфичностью требований, предъявляемых аппаратурой к системам электропитания.

Чтобы более полно рассматривать все возможные системы электропитания, нужно прежде всего их классифицировать, т.е. разбить на группы, включая в каждую группу системы электропитания, обладающие родственными признаками.

С точки зрения оценки электропитания технических средств обнаружения и связи наиболее удобным является использование следующих признаков классификации:

–по техническому предназначению системы электропитания,

–по роду тока первичных источников электропитания,

–по способу распределения электроэнергии,

–по способу резервирования электроэнергии.

По техническому предназначению системы электропитания подразделяются:

–на системы электропитания станционной аппаратуры,

–системы электропитания датчиков обнаружения,

–системы электропитания приборов обнаружения,

–системы электропитания других устройств комплексов ТСО.

По роду тока первичных источников электропитания различа-

ют системы электропитания постоянного тока, переменного тока промышленной частоты (50 Гц) и системы с универсальным (комбинированным) питанием.

В системах электропитания постоянного тока в качестве первичных источников используются химические источники тока. В системах электропитания переменного тока источниками электрической энергии являются однофазные или трехфазные (для электроприводов) сети электропитания. Система с универсальным (комбинированным) питанием включает в себя источники и переменного и постоянного тока.

101

elib.pstu.ru

Системы электропитания переменного тока имеют существенные достоинства по сравнению с системами электропитания постоянного тока:

–простота получения нужных градаций напряжений постоянного и переменного тока;

–возможность использования местных сетей переменного тока;

–возможность существенного улучшения удельных показателей (в 1,5–2 раза) электропитающего оборудования за счет применения повышенной частоты;

–меньшая стоимость оборудования.

Однако невозможность применения в переносных технических средствах обнаружения, наличие импульсных помех по сети питания и сравнительная сложность резервирования питания, требование бесперебойности работы не всегда позволяют успешно применять системы электропитания переменного тока.

Некоторые технические средства оборудуются комбинированными системами электропитания, требующими осуществлять питание аппаратуры источниками как постоянного, так и переменного тока, что представляет определенные сложности. Применение этой системы электропитания позволяет осуществлять питание или от источников постоянного тока или переменного («Лаванда-М», «Комарсигнал», «Пион», «Мак»). Однако дублирование элементов питания приводит к увеличению веса, габаритов и стоимости электропитающих устройств.

По способу распределения электрической энергии системы элек-

тропитания бывают:

–централизованные,

–индивидуальные (децентрализованные),

–групповые.

При централизованном электропитании весь комплекс техни-

ческих средств питается от одного общего источника электрической энергии, что значительно увеличивает экономичность электропитания, но в то же время повышает уязвимость и усложняет распределительную сеть. На объектах охраны чаще всего применяют групповые

102

elib.pstu.ru

системы питания или совмещение групповых и индивидуальных систем электропитания.

Индивидуальная система электропитания обеспечивает работу каждого средства от собственного электропитающего устройства. Однако необходимость иметь большое число основных и резервных источников электрической энергии делает систему электропитания громоздкой и дорогостоящей.

При групповой системе на каждую группу потребителей, размещенных наиболее компактно либо скомпонованных по величине питающего напряжения и роду тока, имеется своя электропитающая установка.

По способу резервирования питания система электропитания ТСО подразделяются на системы с централизованным, групповым и индивидуальным резервированием.

При централизованном резервировании необходим общий ре-

зервный источник тока, соответствующий по мощности основному. При групповом резервировании имеется несколько резервных источников тока, каждый из которых предназначен для обеспечения резервным питанием группы потребителей. Причем иногда количество и мощность групповых источников электропитания может быть меньше, чем для основных, поскольку при переходе на резервное питание некоторые потребители могут, в принципе, переходить на ин-

дивидуальные источники питания.

Индивидуальное резервирование предполагает наличие резерв-

ных источников тока у отдельного технического средства.

Требования, предъявляемые к системам электропитания ТСО

Каждый вид технических средств охраны предъявляет к электропитанию специфические требования, определяемые особенностью данного средства и условиями его работы. Все они оговариваются в частных тактико-технических заданиях и технических условиях. Большинство из них может быть сформулировано следующим образом:

103

elib.pstu.ru

1.Обеспечение необходимого количества и качества вырабатываемой электрической энергии, т.е. обеспечение необходимых мощностей, градаций постоянных и переменных напряжений требуемой стабильности, обеспечение необходимых форм кривых переменных напряжений и допустимого минимума пульсаций постоянных напряжений.

2.Обеспечение надежности и бесперебойности работы системы электропитания. Время перерывов питания не должно превышать допустимого для данного конкретного технического средства обнаружения с целью исключения сигналов ложной тревоги.

3.Обеспечение необходимой длительности питания.

4.Отсутствие сильных радиопомех в окружающей среде.

5.Возможно большая стандартизация и унификация элементов, узлов и деталей.

6.Выносливость к перегрузкам (для переносных ТСО) и способность работать в требуемом диапазоне температур, влажности

идавления воздуха.

7.Высокая экономичность, возможно меньшие размеры, масса

истоимость электропитающей установки.

Каждое из перечисленных требований конкретизируется с точки зрения обеспечения питанием конкретных ТСО.

При выборе или проектировании системы электропитания любого ТСО выполнение этих требований обязательно, как обязательно выполнение и других более частных требований технических условий.

К таким более частным требованиям можно отнести:

–восстанавливаемость электрических параметров после устранения перегрузки или короткого замыкания;

–обеспечение заданных выходных параметров при замене узлов, деталей и элементов системы электропитания;

–простота и удобство управления, безопасность обслуживания;

–свобода доступа к элементам, узлам и деталям;

–обеспечение отвода тепла от нагревающихся узлов и деталей.

104

elib.pstu.ru

К числу обстоятельств, позволяющих более или менее успешно удовлетворять жестким требованиям, предъявляемым к современной энергетической аппаратуре, можно отнести:

–разработку и промышленное освоение принципиально новых по сравнению с лампами активных элементов – полупроводниковых вентилей, транзисторов и многослойных управляемых и неуправляемых структур (тиристоров);

–освоение малогабаритных и высоконадежных резисторов, конденсаторов, ферромагнитных сердечников, специальных полупровод-

никовых нелинейных элементов (варистор), обмоточного провода

сизоляцией повышенной электрической и механической прочности;

–разработку удачной технологии монтажа и сборки энергетической аппаратуры;

–тщательный и эффективный контроль параметров изготовленных изделий.

Повышению надежности и долговечности аппаратуры способствует тщательная отработка функциональных схем, направленная на облегчение режимов всех элементов и деталей. В этом отношении полупроводниковые элементы обладают непосредственными преимуществами перед электровакуумными и ионными приборами. Будучи долговечными, полупроводниковые приборы относительно дешевы, экономичны и малогабаритны. Это обстоятельство снимает жесткие ограничения по количеству используемых в схемах активных элементов. Следует помнить об основных положениях, соблюдение которых гарантирует надежность работы схем и большой срок службы полупроводниковых приборов:

–при повышении температуры окружающей среды значения допустимых мощности и напряжения на полупроводниковых элементах снижаются, поэтому особое внимание должно быть уделено условиям охлаждения (особенно для приборов большой мощности);

–предельно допустимые обратные напряжения и средние за период мощности, указанные в справочных данных, не только должны превышаться, но для повышения надежности работы необходимо брать возможно большие коэффициенты запаса по этим величинам;

105

elib.pstu.ru

–во всем рабочем диапазоне температур должны быть предусмотрены меры температурной компенсации полупроводниковых схем. При работе в условиях повышенной температуры необходимо снижать мощность, рассеиваемую на полупроводниковых приборах,

иснижать предельные напряжения;

–не следует допускать использования полупроводниковых приборов в предельных режимах одновременно по двум и более параметрам;

–схемы на полупроводниковых приборах должны быть рассчитаны на возможно больший разброс параметров, что повышает надежность работы аппаратуры;

–для защиты полупроводниковых приборов следует применять устройства, превосходящие по быстродействию защищаемые ими блоки.

Для комплексов ИТСО на объектах потребителями являются: ССОИ, промышленные телевизионные установки, электроприводы, стационарные и переносные датчики и приборы обнаружения. Электропитание системы ТСО осуществляется от источника постоянного тока напряжением 27+3/–5 В и сети переменного тока напряжением 220+/–10 % В, частотой 50 Гц. В качестве источника постоянного тока используются две аккумуляторные батареи типа 10НЖ-60КТ. Резервная батарея заряжается от выпрямителя ВСА-5К. Мощность, потребляемая системой, не превышает 200 В·А.

Стационарные датчики и приборы обнаружения могут иметь различные источники питания. Для датчиков обнаружения «Пион-Т»

иприборов «Гвоздика» и др. основным источником питания является промышленная сеть переменного тока частотой 50 Гц с напряжением 220+/–(3…10) % В. Потребляемая мощность менее 100 Вт. Допустимый коэффициент пульсаций на нагрузке Кпн = 0,1…0,2 %.

Основным источником питания ряда датчиков обнаружения и переносных приборов является источник электроэнергии постоянного тока напряжением 3–24 В. Допустимые значения отклонения питающего напряжения индивидуальны для каждого средства.

106

elib.pstu.ru

Часть стационарных датчиков и приборов обнаружения имеют универсальное питание («Мак», «Пион», «Лаванда» и др.). Потребляемая мощность таких датчиков зависит от используемого рода тока источника электропитания. При использовании блока питания, подключаемого к сетям промышленного тока, потребляемая мощность составляет 10–30 Вт, а при использовании химических источников тока 5–8 Вт.

Питание электроприводов ворот и шлагбаумов осуществляется от местных сетей переменного тока частотой 50 Гц. Потребляемая мощность 1,1 кВт. Резервирование электропитания осуществляется от передвижных электростанций различных типов, унифицированных электроагрегатов серии АД или от другой трансформаторной подстанции.

Принципы построения средств вторичного электропитания современных систем ТСО

Параметры первичных источников электроэнергии не всегда удовлетворяют предъявленным требованиям к системе электропитания аппаратуры, поэтому между источником электроэнергии и потребителем включается специальное преобразующее устройство, называемое источником вторичного электропитания.

Назначение источника вторичного электропитания (ИВЭП) состоит в передаче электрической энергии от источника электроэнергии к потребителю (ТСО) с минимальными потерями и необходимым преобразованием количественных и качественных характеристик в условиях возмущающих воздействий.

Таким образом, функции, выполняемые источниками вторичного электропитания, состоят в следующем:

–однократном или многократном преобразовании рода тока (переменный в постоянный или наоборот);

–изменении напряжения (трансформации);

–стабилизации и регулировании напряжения или тока;

107

elib.pstu.ru

–подавлении пульсаций и шумов выходного напряжения или тока (фильтрации).

Источники вторичного электропитания содержат также устройства защиты (блокировки) и диагностики (сигнализации), что повышает их надежность и позволяет обнаруживать и устранять неисправности, возникающие в процессе эксплуатации.

Источники вторичного электропитания могут выполнять либо одну из указанных функций, либо их произвольную комбинацию:

–ИВЭП с двойной стабилизацией напряжения;

–ИВЭП с промежуточным преобразованием частоты;

–ИВЭП с регулируемым конвертором.

Для стабилизации выходного напряжения при изменении напряжения источника электроэнергии используется специальное устройство – стабилизатор переменного напряжения, включенный на входе ИВЭП. Выходное напряжение стабилизатора с помощью трансформатора преобразуется по величине и выпрямляется выпрямителем.

Для сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя устанавливается фильтр. Для стабилизации выходного постоянного напряжения при изменении при изменении сопротивления нагрузки и воздействии других возмущений служит стабилизатор постоянного напряжения.

Функцию регулирования величины выходного напряжения, защиты источника электропитания (блокировки), диагностики (сигнализации о неисправностях) выполняет блок устройства блокировки диагностики.

Наиболее громоздкими и дорогостоящими элементами стабилизированных выпрямителей являются трансформатор и фильтр. Несмотря на простоту выполняемых ими функций, они в основном определяют габариты, массу и стоимость ИВЭП.

Габариты, масса и соответственно стоимость трансформаторов и фильтров уменьшаются с ростом частоты применяемого переменного тока. Однако повышение частоты тока источника электроэнергии не всегда возможно и целесообразно, поэтому в ряде случаев применяют схемы ИВЭП с промежуточным преобразованием частоты.

108

elib.pstu.ru

По выполняемым функциям источники вторичного электропитания подразделяются на выпрямители, стабилизаторы, регуляторы, инверторы, конверторы, преобразователи частоты.

По возможности регулирования выходных напряжений и токов ИВЭП подразделяются на неуправляемые и управляемые.

По величине выходной мощности ИВЭП и его узлы подразделяются на маломощные (до 100 Вт), средней мощности (до 1 кВт), большой мощности (> 1 кВт).

По значениям рабочих напряжений различают ИВЭП низковольтные (до 100 В), средних напряжений (100–1000 В), высоковольтные (> 1000 В).

Кроме того, ИВЭП классифицируются по принципу действия и характеру схем и по функционально-структурным признакам. Такая классификация проводится обычно для отдельных функциональных узлов ИВЭП (выпрямителей, стабилизаторов и др.).

Свойства ИВЭП задаются некоторым множеством их параметров и характеристик. Совокупность требуемых параметров и характеристик ИВЭП составляет важную часть технического задания при их проектировании.

Параметры источников электропитания подразделяются на выходные, качественные и энергетические.

Квыходным параметрам относятся выходное напряжение, ток нагрузки, пределы регулирования выходного напряжения (тока) и др.

Ккачественным параметрам следует отнести:

–абсолютную и относительную нестабильности выходного напряжения (тока);

–коэффициент стабильности;

–внутреннее сопротивление;

–коэффициент сглаживания пульсаций (для источников постоянного тока) и др.

Энергетическими параметрами источника электропитания являются: КПД, полная, активная и реактивная мощность, коэффициент мощности, выходная мощность и др.

109

elib.pstu.ru

Выводы

Система охранной сигнализации – это совокупность совместно действующих технических средств обнаружения проникновения (попытки проникновения) на охраняемый объект, сбора, обработки, передачи и представления в заданном виде информации о проникновении и другой служебной информации.

Функциональная схема системы автономной охраны состоит из комплексов охранной (охранно-пожарной) сигнализации с выходом на оповещатели и (или) на другой приемно-контрольный прибор, установленный в пункте автономной охраны. Пункт автономной охраны представляет собой пункт, расположенный на охраняемом объекте или в непосредственной близости от него, обслуживаемый службой безопасности объекта.

В случае организации системы централизованной охраны получение подобной информации происходит на пункте централизованной охраны – диспетчерском пункте для централизованной охраны ряда рассредоточенных объектов от проникновения (и пожара) с использованием системы передачи извещений, которая представляет собой совокупность совместно действующих технических средств для передачи по каналам связи и приема в пункте централизованной охраны, а также для передачи и приема команд телеуправления.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение понятия «система охранной сигнализации».

2.Дайте определение понятия «охранная (охранно-пожарная) сигнализация».

3.Перечислите основные технические средства системы охранной (охранно-пожарной) сигнализации.

4.Дайте определение понятия «охранный извещатель».

5.Дайте определение понятия «охранный оповещатель».

6.Опишите структуру системы автономной охраны.

110

elib.pstu.ru