Низкоомный или высокоомный термокабель?

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.