Многоканальные источники бесперебойного питания для видеонаблюдения
14-01-2013
Проблемы обеспечения бесперебойного питания систем видеонаблюдения
Необходимость применения специальных источников бесперебойного питания для систем видеонаблюдения
В рамках данного материала будут рассмотрены вопросы обеспечения бесперебойного питания для видеонаблюдения качественным электропитанием 12-ти вольтовых видеокамер (ВК) и вопросы использования специальных источников бесперебойного питания для видеонаблюдения. Такие ВК достаточно широко применяются для построения систем видеонаблюдения (СВН) крупных и средних объектов, характерной особенностью которых является наличие большого количества зон наблюдения, находящихся как внутри помещений, так и на открытом воздухе. При этом зоны наблюдения, а следовательно и ВК могут быть удалены от поста наблюдения на значительные расстояния.
В этой связи применение традиционных источников бесперебойного питания (ИБП) с номинальным выходным напряжением 12В постоянного тока, выпускаемых для электропитания аппаратуры ОПС, в составе СВН сопряжено с рядом проблем, а именно:
- выходное напряжение ИБП для ОПС, как правило, представляет собой диапазон: обычно от 10,5-11 В до 13,5-14 В, а в отдельных случаях от 9 до 14,8 В. Верхнее значение диапазона соответствует напряжению заряда аккумуляторной батареи (АКБ), а нижнее — пороговому значению напряжения на клеммах АКБ, при достижении которого производится автоматическое отключения нагрузки схемой защиты АКБ от глубокого разряда в режиме резервного электропитания. Такой диапазон вполне приемлем для электропитания аппаратуры ОПС, так как абсолютное большинство охранных и часть пожарных извещателей рассчитаны на напряжение питания от 9 до 15 В. ВК, в этом смысле, гораздо более требовательны к величине питающего напряжения, что усложняет задачу обеспечения бесперебойного питания видеонаблюдения.
- размещение ВК на значительном расстоянии от поста наблюдения предполагает использование длинных соединительных линий электропитания, на которых происходит существенное падение напряжения. Оценить величину напряжения на нагрузке с учётом падения напряжения на соединительной линии можно по формуле (1) в соответствии с эквивалентной схемой приведенной на рис.1.
UН = U0– 2 * RL * IН (1)
здесь: 2*RL = 3,6*10–2*L/S — сопротивление 2-х медных токопроводящих жил кабеля (соединительной линии) электропитания;
U0 — выходное напряжение ИБП (В);
IН — ток потребляемый нагрузкой (А);
L — длина кабеля (соединительной линии) электропитания (м);
S — сечение токопроводящей жилы кабеля электропитания (мм2).
В таблицах 1 и 2 приведены значения напряжения на нагрузке с учётом падения напряжения на соединительной линии длиной 50 метров, рассчитанные по формуле (1) для нижнего (таблица 1) и верхнего (таблица 2) значения диапазона выходного напряжения ИБП для ОПС.Значения UН (напряжение на нагрузке) при U0 (напряжение на выходе ИБП) = 10,5В, L (длина кабеля электропитания) = 50 м для различных IН (ток нагрузки) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):
|
S, кв. мм
|
D, мм
|
Iн=0,125A
|
Iн=0,25A
|
Iн=0,5A
|
Iн=1,0A
|
Iн=2,0A
|
Iн=3,0A
|
Iн=4,0A
|
Iн=5,0A
|
|
0,5
|
0,80
|
10,05
|
9,60
|
8,70
|
6,90
|
3,30
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
|
0,75
|
0,98
|
10,20
|
9,90
|
9,30
|
8,10
|
5,70
|
3,30
|
0,90
|
0,00
|
|
1
|
1,13
|
10,28
|
10,05
|
9,60
|
8,70
|
6,90
|
5,10
|
3,30
|
1,50
|
|
1,5
|
1,38
|
10,35
|
10,20
|
9,90
|
9,30
|
8,10
|
6,90
|
5,70
|
4,50
|
|
2
|
1,60
|
10,39
|
10,28
|
10,05
|
9,60
|
8,70
|
7,80
|
6,90
|
6,00
|
|
4
|
2,26
|
10,44
|
10,39
|
10,28
|
10,05
|
9,60
|
9,15
|
8,70
|
8,25
|
|
6
|
2,76
|
10,46
|
10,43
|
10,35
|
10,20
|
9,90
|
9,60
|
9,30
|
9,00
|
Значения UН (напряжение на нагрузке) при U0 (напряжение на выходе ИБП) = 13,5В, L (длина кабеля электропитания) = 50 м для различных IН (ток нагрузки) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):
|
S, мм2
|
D, мм
|
Iн=0,125A
|
Iн=0,25A
|
Iн=0,5A
|
Iн=1,0A
|
Iн=2,0A
|
Iн=3,0A
|
Iн=4,0A
|
Iн=5,0A
|
|
0,5
|
0,80
|
13,05
|
12,60
|
11,70
|
9,90
|
6,30
|
2,70
|
0,00
|
0,00
|
|
0,75
|
0,98
|
13,20
|
12,90
|
12,30
|
11,10
|
8,70
|
6,30
|
3,90
|
1,50
|
|
1
|
1,13
|
13,28
|
13,05
|
12,60
|
11,70
|
9,90
|
8,10
|
6,30
|
4,50
|
|
1,5
|
1,38
|
13,35
|
13,20
|
12,90
|
12,30
|
11,10
|
9,90
|
8,70
|
7,50
|
|
2
|
1,60
|
13,39
|
13,28
|
13,05
|
12,60
|
11,70
|
10,80
|
9,90
|
9,00
|
|
4
|
2,26
|
13,44
|
13,39
|
13,28
|
13,05
|
12,60
|
12,15
|
11,70
|
11,25
|
|
6
|
2,76
|
13,46
|
13,43
|
13,35
|
13,20
|
12,90
|
12,60
|
12,30
|
12,00
|
То есть чем длиннее кабель электропитания и меньше его сечение, ниже выходное напряжение ИБП и больше ток нагрузки, тем больше падение напряжения на соединительной линии и тем ниже напряжение на нагрузке. Как видно из таблиц, в ряде случаев напряжение на нагрузке принимает значения величина которых не достаточна для питания ВК. При этом, чаще всего отдельные ВК удалены от поста наблюдения на различные расстояния, а следовательно и падения напряжений на соединительных линиях электропитания к ним будут различны.
Всё это делает применение ИБП, выпускаемых для электропитания аппаратуры ОПС, в составе СВН для бесперебойного питания видеонаблюдения не оптимальным.
Использование многоканальных источников бесперебойного питания систем видеонаблюдения
Разумной альтернативой ИБП для ОПС, способной минимизировать указанные выше проблемы, являются специализированные многоканальные ИБП серии «SKAT-V», модельный ряд которых представлен 4-х (SKAT-V5), 8-ми (SKAT-V.8), 16-ти (SKAT-V.16) и 32-х (SKAT-V.32) канальными устройствами. Отличительной особенностью этих ИБП является стабильное во всех режимах работы значение выходного напряжения, которое может быть отрегулировано пользователем независимо по каждой паре выходов в пределах от 12 до 15В. Следует также отметить, что в данных ИБП предусмотрена возможность объединения двух выходов одной пары для удвоения значения номинального тока нагрузки. На рис.2, в качестве примера, приведены варианты использования SKAT-V.16, а в таблице 3 — значения напряжения на нагрузке с учётом падения напряжения на соединительных линиях различной длины, рассчитанные по формуле (1) для одного канала SKAT-V.16.
Значения UН (напряжение на нагрузке) при U0 (напряжение на выходе ИБП) = 15В, IН (ток нагрузки) = 0,5 А для различных L (длина кабеля электропитания) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):
|
S, мм2
|
D, мм
|
Iн=30A
|
Iн=50A
|
Iн=75A
|
Iн=100A
|
Iн=150A
|
Iн=200A
|
Iн=250A
|
Iн=300A
|
|
0,5
|
0,80
|
13,92
|
13,20
|
12,30
|
11,40
|
9,60
|
7,80
|
6,00
|
4,20
|
|
0,75
|
0,98
|
14,28
|
13,80
|
13,20
|
12,60
|
11,40
|
10,20
|
9,00
|
7,80
|
|
1
|
1,13
|
14,46
|
14,10
|
13,65
|
13,20
|
12,30
|
11,40
|
10,50
|
9,60
|
|
1,5
|
1,38
|
14,64
|
14,40
|
14,10
|
13,80
|
13,20
|
12,60
|
12,00
|
11,40
|
|
2
|
1,60
|
14,73
|
14,55
|
14,33
|
14,10
|
13,65
|
13,20
|
12,75
|
12,30
|
|
4
|
2,26
|
14,87
|
14,78
|
14,66
|
14,55
|
14,33
|
14,10
|
13,88
|
13,65
|
|
6
|
2,76
|
14,91
|
14,85
|
14,78
|
14,70
|
14,55
|
14,40
|
14,25
|
14,10
|
Отметим, что многоканальные ИБП серии «SKAT-V» особенно эффективны в СВН предполагающих радиальную схему организации электропитания ВК (располагаются ввиде звезды или куста, в центре которого находится ИБП).
Если «куст» ВК удалён на значительное расстояние от ИБП, то целесообразнее применять распределенную систему электропитания ВК. В состав распределенной системы электропитания ВК входит базовый ИБП и один или несколько специализированных преобразователей напряжения серий «ПН», «PN» и «PN-V», модельный ряд которых представлен в таблице 4. На рис.3, в качестве примера, приведены варианты использования PN-V.8 исп.5.
Для решения задачи обеспечения бесперебойного питания систем видеонаблюдения в качестве базового рекомендуется применять специальный источники бесперебойного питания для систем видеонаблюдения серии «СКАТ» или любой другой с номинальным напряжением выхода 24 В постоянного тока.
Выходное напряжение таких ИБП также обычно представляет собой диапазон: от 21-22 В до 27-28 В, однако в данном случае это не создаёт проблем, так как преобразователи напряжения сохраняют работоспособность в широком диапазоне входных напряжений.
|
Изделие
|
Входное напряжение, В
|
Выходное напряжение, В
|
Диапазон регулировки
выходного напряжения, В |
Номинальный ток нагрузки, А
|
Исполнение
|
|
18,0—60,0
|
12
|
-
|
0,4
|
Бескорпусное
|
|
|
PN-V.4 исп.5
|
18,0 - 30,0
|
12 (4 выхода)
|
от 12,2 до 15,2
|
4вых. по 0,5
|
В боксе IP56
|
|
18,0—40,0
|
12 (8 выходов)
|
от 12,4 до 15,2
|
8вых. по 0,5
|
В боксе IP56
|
|
|
20,0—75,0
|
12
|
от 12,0 до 15,5
|
1,5
|
В боксе IP56
|
|
|
PN-(20-75)DC/24-1,0 исп.5
|
20,0—75,0
|
24
|
-
|
1,0
|
В боксе IP56
|
|
20,0—75,0
|
24
|
-
|
2,0
|
В боксе IP56
|
В таблице приведены значения напряжения на нагрузке (PN-V.8) с учётом падения напряжения на соединительных линиях различной длины, рассчитанные по формуле (1).Значения UН (напряжение на нагрузке) при U0 (напряжение на выходе ИБП) = 21 В, IН (ток нагрузки) = 4,0 А для различных L (длина кабеля электропитания) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):
|
S, мм2
|
D, мм
|
Iн=30A
|
Iн=50A
|
Iн=75A
|
Iн=100A
|
Iн=150A
|
|
1
|
1,13
|
16,68
|
13,80
|
10,20
|
6,60
|
0,00
|
|
1,5
|
1,38
|
18,12
|
16,20
|
13,80
|
11,40
|
6,60
|
|
2
|
1,60
|
18,84
|
17,40
|
15,60
|
13,80
|
10,20
|
|
4
|
2,26
|
19,92
|
19,20
|
18,30
|
17,40
|
15,60
|
|
6
|
2,76
|
20,28
|
19,80
|
19,20
|
18,60
|
17,40
|
Для оценки напряжения на ВК с учётом падения напряжения на соединительных линиях между PN-V.8 исп.5 и ВК необходимо воспользоваться формулой (1) и таблицей 3 как и в случае с SKAT-V.16.