Низкоомный или высокоомный термокабель?
На сегодняшний день в Украине около 80% рынка занимает оригинальный термокабель с проводниками из специального сплава стали, а оставшиеся примерно 20% делят изделия из разных стран, от Великобритании до Китая, использующие сходный принцип срабатывания – замыкание двух проводников при нагреве полимерной оболочки. Характерно, что практически все изготовители этих изделий утверждают, что «добились значительного снижения удельного сопротивления» в своих версиях термокабеля за счет применения различных сплавов и комбинации металлов, часто меди и никеля. При этом производитель оригинального «родного» термокабеля применяет исключительно стальной сплав с высоким удельным сопротивлением и это не случайно.
Проводя семинары мы иногда слышим от проектировщиков систем пожарной сигнализации и пожаротушения вопрос: «Какой линейный тепловой пожарный извещатель (термокабель) надежней применять в своих проектах, тот у которого низкое или высокое сопротивление?».
Вопрос возник в первую очередь потому, что в интернете есть информация о том, что более низкое сопротивление термокабеля, например ТС (Safe Fire Detection Inc.), позволяет монтировать его в 2,7 раза больше в один шлейф по сравнению с высокоомным термокабелем Protectowire, и при этом расстояние от места срабатывания термокабеля определяется более точным прибором.
Мы решили разобраться в данном актуальном вопросе и начали с физики процесса.
Таблица 1. Зависимость сопротивления металлов от температуры
|
Проводник |
ρ, Ом·мм²/м при T = 20°С |
ТКR, 1/К |
∆R, при ∆T= 10°С |
∆R, при ∆T= 50°С |
|
Манганин |
0,43 – 0,51 |
0,015·10-3 |
0,015% |
0,075% |
|
Константан |
0,5 |
0,074·10-3 |
0,074% |
0,37% |
|
Нихром |
1,05 — 1,4 |
0,13 — 0,17·10-3 |
0,13 — 0,17% |
0,65 — 0,85% |
|
Серебро |
0,015 — 0,0162 |
3,819·10-3 |
3,819% |
19,1% |
|
Бронза |
0,08 |
4·10-3 |
4% |
20% |
|
Медь |
0,01724 — 0,018 |
4,041·10-3 |
4,041% |
20,2% |
|
Никель |
0,087 |
5,866·10-3 |
5,866% |
29,33% |
В Таблице 1 приведены значения коэффициентов TKR, определяющие величину изменения сопротивления различных металлов при изменении температуры. Легко заметить, что высокоомные проводники нихром, константан и манганин имеют слабую зависимость сопротивления от температуры. При изменении температуры на 50 °С их сопротивление изменяется меньше чем на 1% (Табл.1). В противоположность у низкоомных металлов меди, никеля, бронзы и серебра наблюдается значительная зависимость сопротивления от температуры. По оценке экспертов низкоомный термокабель с медью, цинком, никелем или оловом, с сопротивлением порядка 0,2 Ом/м, например такой извещатель, как линейный тепловой пожарный извещатель ТС 155 сопротивление которого равно 0,164 Ом/м, имеет коэффициент температурной зависимости сопротивления порядка 0,4 %/ 0С, тогда как высокоомный кабель с сопротивлением порядка 0,6 Ом/м всего лишь 0,1 %/ 0F или 0,18 %/°С.
Таким образом, при одинаковой протяженности термокабеля равной 3 000 м, при изменении температуры на 10 0С максимальная ошибка в случае низкоомного термокабеля, например термокабель ТС 155, составляет 120 м, а в случае высокоомного термокабеля PHSC-155 всего лишь 54 м.
При изменении температуры на 50 0С, например, с +25 0С, при которых проводился монтаж и юстировка интерфейсного модуля, температура может понизиться до -25 0С зимой, сопротивление низкоомного термокабеля снизится на 20% и вместо 3000 м, индикатор будет показывать 2400 м с ошибкой на 600 м. В этих же условиях при использовании высокоомного термокабеля ошибка составляет всего лишь 270 м.
Дополнительное повышение точности измерения в 2 раза можно получить при юстировке показаний интерфейсного модуля на среднюю температуру эксплуатации.
Таким образом, точность определения расстояния до очага – основная причина ограничения максимальной длины термокабеля до 2 000 – 3 000 м.
Причем для обеспечения такой же точности измерений, как у высокоомного термокабеля, длина низкоомного кабеля должна быть сокращена более, чем в 2 раза.
Необходимо отметить, что этот эффект не зависит от типа интерфейсного модуля, каким бы точным он не был, поскольку ошибку вносит не модуль, а изменение сопротивления термокабеля.
