Спроектировал и собрал щит управления светодиодными лентами для большого дома с автоматикой Larnitech и блоками питания Meanwell, 4 блока по 960 ватт. Сейчас расскажу про этот щит.
Дизайн-проект
В доме, для которого я проектировал этот щит, дизайнер расстарался и сделал огромное количество светодиодных подсветок: в каждом самом небольшом санузле минимум 3 группы света: точки на потолке, подсветка по периметру потолка и подсветка тумбы с раковиной. В санузле побольше добавляются отдельно свет душевой зоны, подсветка потолка душевой зоны и даже подсветка ниши-полочки для шампуней. И на всё это разные клавиши выключателей, то есть, каждая подсветка должна управляться независимо. В жилых комнатах подсветок не меньше, и они мощнее.
Своё мнение о таких дизайн-проектах света я выражал в статье Критикую дизайн-проект: сложное управление светом, так что после уточнения у заказчика, всё ли его устраивает в дизайне, я начал работать.
Есть ещё некая дополнительная сложность, которая выражается в необходимости использовать MIX ленты, то есть, ленты с изменяемой цветовой температурой.
Напряжение питания ленты 24 вольта, мощность до 7.2 ватт на метр на канал. То есть, если включено тёплое или холодное свечение, лента потребляет 7.2 ватта на метр, если включить оба канала вместе, она будет потреблять 14.4 ватта на метр. Разумеется, можно включить оба канала на любую мощность, чтобы получить произвольную яркость и цветовую температуру. В расчётах кабелей и блоков питания необходимо учитывать максимально возможное потребление ленты, даже если заказчик не собирается использовать режим, в котором включены оба канала одновременно на максимум.
Кабели для светодиодных лент
Я сделал таблицу, в которую свел все светодиодные ленты дома. Вот часть этой таблицы:
Все ленты я условно разделил на «мощные» и «слабые». К «мощным» относятся те, ток которых составляет больше 1.4 ампера на канал — для них монтируются кабели 3х2.5. Для «слабых» лент монтируются тонкие кабели 3х0.75. Если к ленте идёт кабель 3х2.5, то за потолком устанавливается монтажная коробка, в которой делаются ответвления от толстого кабеля кабелями 3х0.75 до лент. Как правило, «мощные» ленты требуют подключения питания в нескольких точках (каждые 5 метров) либо это несколько отдельных лент.
Граничный ток 1.4 ампера на канал вычислен так, чтобы даже для самых длинных кабелей падение напряжения в кабеле не превышало 5%. Во всех ситуациях, когда из дизайн-проекта не была понятна точная длина ленты, я брал расчётную длину с запасом.
Можно было, конечно, для простоты везде использовать толстый кабель, но это привело бы к удорожанию и кабеля, и монтажа, а для мелких подсветок, которых в доме очень много, достаточно сразу вести тонкий кабель от щита.
Управление MIX лентами
В доме будет система Умного Дома Larnitech, за управление светодиодными лентами в ней отвечают модули Larnitech DW-RGB03.
У модуля 9 каналов диммирования светодиодных лент, максимальный ток на каждый канал всего 3 ампера.
Если мы используем MIX ленты, то на один модуль DW-RGB03 можно подключить 4,5 ленты. То есть, 9 MIX лент на два модуля. Подключать разные каналы одной ленты к разным модулям вполне допустимо, это легко настраивается программно. В приложении Larnitech для управления лентой будут отдельные ползунки для выбора яркости свечения и световой температуры:
Поскольку в доме множество лент имеют ток канала более 3 ампер (выше приведён только фрагмент таблицы, без жилых комнат), нужно использовать усилители. Сначала я хотел использовать усилители Arlight, но для компактности размещения решил взять Wirenboard WB-AMPLED.
У усилителя WB-AMPLED 4 канала, ток каждого достаточно большой — до 10 ампер. Размещение очень компактное — всего 2 DIN места.
Я решил использовать усилители для всех лент с расчётным током потребления больше 2.5 ампер (модуль DW-RGB03 держит до 3 ампер, но я взял с запасом).
Кстати, у Larnitech тоже есть усилители для светодиодных лент на DIN рейку на 4 канала, называются Larnitech LED-AMP, но у них очень небольшой ток, те же 3 ампера на канал, как и у модулей DW-RGB03.
Для увеличения надёжности и некоторого упрощения схемы можно было бы подключить все ленты дома через усилители, но это привело бы к существенному увеличению количества усилителей, за счёт этого увеличился бы щит.
Расчёт блоков питания и усилителей
Все ленты нужно распределить по блоками питания, модулям Larnitech и усилителям. Так что продолжаю заполнять таблицу лент дома.
Все ленты распределились по четырём блокам питания Meanwell SDR-960-24 мощностью по 960 ватт. Эти блоки устанавливаются на DIN рейку. Расчётные мощности лент на каждый блок не более 900 ватт. Если считать, что при нормальной эксплуатации будет включен какой-то один канал лент, то загрузка блоков составит не более 47%. Учитываем ещё то, что у лент 7.2 ватта на канал — максимальная мощность, она может быть и меньше (от 6 ватт). Но и то, что длина ленты может оказаться длиннее расчётной, особенно подсветки шкафов, контур которых может отличаться от дизайна.
Лент с током больше 2.5 ампер на канал в доме 10, для них потребуется 5 усилителей WB-AMPLED (напоминаю, ленты имеют по 2 канала каждая).
Количество модулей DW-RGB03 — 9 штук, с учётом нескольких свободных запасных выходов. Вот фрагмент цоколёвки модулей Larnitech. Да, у меня в проекте очень много таблиц.
Выбор щита управления светодиодными лентами
У щита управления светодиодными лентами следующие особенности:
- в нём крупные блоки питания лент
- в нём нагревающиеся элементы
Поэтому обычный щит типа ABB ComfortLine не подойдёт. Я использовал щит Гранит от EKF.
Степень защиты IP66 нам совершенно не нужна, но щита без такого уровня защиты, для которого есть шасси с DIN рейками, я не нашёл. Вот отдельно продаваемое шасси с DIN рейками:
На 6 тысяч рублей дешевле стоит аналогичный щит со степенью защиты IP31, но в нём нет креплений для шасси с рейками, а я предпочитаю, когда всё устанавливается стандартным образом.
Защита
Так как блоки питания Meanwell SDR-960-24 имеют очень большие пусковые токи, они подключаются через устройства ограничения пусковых токов Meanwell ICL-16R, по одному такому устройству на блок питания.
Важно также предусмотреть контактор для отключения питания блоков, чтобы они не находились постоянно под напряжением, а отключались, когда не используются. Я взял контактор ABB EN40-40N-06, управляемый сигналом с реле Larnitech, расположенном в другом щите.
Также в щите будет датчик температуры, подключенный к Larnitech, для отслеживания перегрева. При перегреве можно отключать светодиодные ленты либо полностью питание блоков.
Заранее мне не оценить уровень нагрева компонентов щита, необходимость установки в него вентилятора с термостатом или хотя бы вентиляционных отверстий. Поэтому на этапе пусконаладки системы важно будет протестировать работу оборудования и определить, нужно ли что-то делать для улучшения отвода тепла от компонентов.
Вот схема подключения блоков питания с учётом контактора и устройств ограничения пускового тока:
Рамками коричневого и синего цвета показано подключение от кросс-модуля щита.
Клеммники для подключения лент
У клеммников для подключения лент два назначения:
- Объединить питание +24В от блоков питания. Если посмотреть схемы подключения лент к усилителям WB-AMPLED и DW-RGB03, то увидим, что питание должно подаваться на ленты отдельно, не с этих блоков. Важно ещё учитывать, что максимальный ток от каждого блока составляет 40 ампер.
- Удобство подключения лент. Поскольку какие-то ленты подключаются к усилителям, а какие-то к DW-RGB03, может возникнуть путаница в подключении. А с клеммниками всё понятно.
Я взял 3-уровневые клеммы ABB (они же TI) D 2,5/6.DА.
На верхнюю клемму подключаем +24 вольта. На нижнюю — канал С (холодный). На среднюю — канал W (тёплый).
Вот схема подключения всех модулей и клеммников от блока питания БП1:
Перемычка между клеммами +24В имеет номинальный ток 22 ампера, поэтому от выхода +24В каждого блока питания выводим 4 провода сечением по 2.5мм2, подключаемые на разные клеммы.
Собранный щит
На нижней рейке щита справа размещаются УЗО и 3-полюсные автоматы некоторых нагрузок дома, не имеющих отношения к светодиодным лентам.
4 блока клемм на верхней рейке — ленты, подключаемые к четырём блокам питания.
Жёлтые клеммники на DIN рейку используются для заземления корпуса щита, блоков питания лент, прочих подключаемых нагрузок.
При необходимости организации вентиляции можно сделать отверстия справа и слева от блоков питания в боковых стенках щита. Можно поставить там вытяжные вентиляторы, а в верхней части щита сделать дополнительные отверстия для пассивного притока воздуха.
Что необходимо сделать при монтаже щита
Сверяться с таблицей лент
Важно проверять, что реальная длина лент соответствует расчётной. Чтобы не получилось, что там, где расчётный ток был 2 ампера на канал, получатся все 4, потому что решили сделать дополнительный контур подсветки. В щите есть место для установки дополнительных усилителей.
Проверить ленты на отсутствие короткого замыкания
После подключения лент важно мультиметром на клеммниках проверить, что в лентах нет короткого замыкания. Кабель длинный, потом монтажные коробки, потом подключение к лентам — где угодно может быть замыкание. КЗ приведёт к уходу в защиту блока питания и модулей Larnitech, но лучше заранее это проверить.
Проверить температуру в щите
После подключения всех лент надо включить все каналы на максимум и проверить нагрев элементов щита, исходя из этого сделать вывод о необходимости организовать вентиляцию, активную (вентиляторы) или пассивную (отверстия).
Идеальным вариантом было бы ещё измерить токи потребления блоков после включения всех лент. Либо вольтметром, либо измерителем тока типа Меандр ВАР-М02. Чтобы убедиться в том, что нагрузка на блоки не больше номинальной. В принципе, можно было бы увеличить бюджет щита на 12 тысяч рублей и рядом с каждым устройство ограничения пускового тока поставить ВАР-М02 для простого визуального контроля.
Проверить тепловизором
Ну и важный показатель профессионализма монтажника — проверить в электрощитах температуру всех элементов тепловизором. Это относится к местам подключений соединительных проводов к клеммам всех элементам и самим соединительным проводам. Позволит выявить места плохого контакта (а все клеммы нужно периодически подтягивать, особенно в начале эксплуатации!).
