В рамках данного материала будут рассмотрены вопросы обеспечения качественным электропитанием 12-ти вольтовых видеокамер (ВК). 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—11В до 13,5—14В, а в отдельных случаях от 9 до 14,8В. 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 15В. ВК, в этом смысле, гораздо более требовательны к величине питающего напряжения.
• 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.

Рис.1

U_Н = U₀– 2 * RL * I_Н     (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);
I_Н — 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.

Таблица 1.
Значения U_Н (напряжение на нагрузке) при U₀ (напряжение на выходе ИБП) = 10,5В, L (длина кабеля электропитания) = 50 м для различных I_Н (ток нагрузки) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):

Таблица 2.
Значения U_Н (напряжение на нагрузке) при U₀ (напряжение на выходе ИБП) = 13,5В, L (длина кабеля электропитания) = 50 м для различных I_Н (ток нагрузки) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):

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 не оптимальным.
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.

Рис.2

Таблица 3.
Значения U_Н (напряжение на нагрузке) при U₀ (напряжение на выходе ИБП) = 15В, I_Н (ток нагрузки) = 0,5 А для различных L (длина кабеля электропитания) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):

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. В качестве базового рекомендуется применять ИБП серии «СКАТ» или любой другой с номинальным напряжением выхода 24В 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.

Таблица 4.

Рис.3

В таблице 5 приведены значения напряжения на нагрузке (PN-V.8) с учётом падения напряжения на соединительных линиях различной длины, рассчитанные по формуле (1).

Таблица 5.
Значения U_Н (напряжение на нагрузке) при U₀ (напряжение на выходе ИБП) = 21 В, I_Н (ток нагрузки) = 4,0 А для различных L (длина кабеля электропитания) и S (сечение медного проводника кабеля электропитания):

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.