Схемотехніка точкових теплових пожежних сповіщувачів (Частина 1)
Максимальні сповіщувачі до EN-івської ери
Історично склалося так, що теплові пожежні сповіщувачі були наймасовішими сповіщувачами в системах пожежної сигналізації. Це було обумовлено їх простотою конструкції, невибагливістю в обслуговуванні, а головне дешевизною. У таких сповіщувачах використовувалися теплові сенсори, побудовані на широко відомих фізичних законах, наприклад, на законі розширення тіл при нагріванні. Ще в лютому 1939 року американський журнал Modern Mechanics [1] так описував систему пожежної сигналізації з тепловим сенсором, малюнок якого наведена на рис. 1: "Сигналізація попередить про пожежу в підвалі. Встановлений на стелю над бойлером, нове автоматичний пристрій пожежної сигналізації, винайдене Т. Є. Кемпбеллом з Вілкінсбурга, Пенсільванія, забезпечить додаткову протипожежний захист для вашого будинку.
Рис. 1 Якщо піч бойлера перегріється або полум'я вийде за межі топки, сповіщувач включить дзвінок, коли температура перевищить 145 градусів за Фаренгейтом (63 градуси Цельсія). Пристрій Кемпбелла компактний і вміщується в руці, однак він досить надійний, щоб витримати важкі удари молотком без шкоди для працездатності". На такому ж принципі був побудований максимальний тепловий пожежний сповіщувач ИП-103-2 (ТРВ-2, ТУ 48.412-77), в якому застосовувався сенсор, що складається з латунної трубки і стержня з інвару [2]. Інвар (означає незмінний), як сплав заліза і нікелю був винайдений в 1896 році швейцарським фізиком Ш. Гійомом, і за який він в 1920 році отримав Нобелівську премію. У діапазоні температур від мінус 80 до 100 º С коефіцієнт теплового розширення такого матеріалу складає 1,5 х10-6 1 / º С. Завдяки різним коефіцієнтам теплового розширення латуні і інвару на розмірі сенсора близько 250 мм досягається можливість управління пружними електричними контактами, які можна було налаштувати на спрацьовування відповідно при температурах (70 ± 5) та / або (120 ± 5) º С. Температурна залежність фазового стану сплаву покладена була в основу для побудови теплового точкового невідновлюваного пожежного сповіщувача ИП 104-1. Тепловий сенсор в цьому сповіщучачі складався з двох пружних металевих пластин, які з'єднувалися між собою за допомогою сплаву Вуда. У цього сплаву температура плавлення становить 68 ºС, і коли температура повітря перевищувала це значення сплав переходив у рідкий стан, а пружні контакти розривали електричний ланцюг шлейфу пожежної сигналізації. Закон Кюрі для феромагнетиків використовувався при побудові теплового точкового пожежного сповіщувача ИП-105-2/1. Чутливим елементом цього сповіщувача був геркон [3] із закріпленою на ньому магнітної системою, що складається з постійних магнітів, нікель-цинкових феритів з низькотемпературної точкою Кюрі і латунних шайб - термоприймачів. За нормальних умов геркон під дією поздовжнього магнітного поля, утвореного постійними магнітами і феритами, стабілізуючими це поле, був замкнутий. При підвищенні температури навколишнього середовища більше 70 ºС магнітна проникність феритів різко падає, що веде до ослаблення магнітного поля і розмиканню контактів. Вибір типу сенсора для пожежного сповіщувача визначається в першу чергу статичної температурою зміни стану і інерційністю цього елементу пожежного сповіщувача. Раніше діючі в СРСР нормативні документи саме ці параметри пожежного теплового сповіщувача визначали як параметри призначення. Таким чином, до впровадження в Україні ДСТУ EN 54-5 [4], в Республіці Білорусь СТБ EN54-5 [5], а в Росії ГОСТ Р 53325 [6], в цих країнах широко застосовувалися пасивні теплові максимальні пожежні сповіщувачі з нормально замкнутими контактами, що мали фіксовану температуру спрацювання. Всі такі сповіщувачі мали абсолютно однакову принципову електричну схему, яка представлена на рис. 2. Рис. 2 Прикладом теплового точкового пасивного максимального пожежного сповіщувача з нормально замкнутими контактами може служити сповіщувач - МАК-1 70 °С, малюнок якого наведений на рис. 3. Завдяки малій масі контактного теплового сенсора (реле температурне РТ-1-РК ТУ 4218-001-42187449-2001) цей сповіщувач мав меншу інерційність, ніж сповіщувач ИП-105-2/1. Рис. 3 З появою НПБ 76 [7] прийшли вимоги про необхідність індикатора червоного кольору для відображення стану пожежної тривоги і про відновленність пожежного сповіщувача. Схемотехнічне рішення відповідне цим вимогам було реалізовано у сповіщувачі пожежному тепловому ИП114-5 [8] (див. рис. 4). Розміщення представлених радіоелементів в корпусі незнімного сповіщувача наведено на рис. 5 Рис. 4 Рис. 5 В експлуатаційній документації на ИП114-5 була представлена схема підключення сповіщувачів до приладів приймально-контрольних охоронно-пожежних (ППКОП), яка наведена на рис. 6. Однак таке технічне рішення погано узгоджується з приладами приймально-контрольними пожежними, які на відміну від ППКОП зобов'язані розрізняти у шлейфі пожежної сигналізації більше двох станів. Складнощі виникають при поділі сигналів пожежної тривоги і несправності (обриву) при спрацюванні двох і більше сповіщувачів в такому шлейфі пожежної сигналізації. Рис. 6 Крім того, у такому шлейфі в черговому режимі роботи необхідно було пропускати через кінцевий резистор RППКОП значний струм, який допустимо отримати від ППКП в черговому режимі роботи, щоб при спрацюванні 2-3 сповіщувачів струм в ланцюзі шлейфу був би достатній для нормального світіння світлодіодів. Інше схемотехнічне рішення було реалізовано в модернізованому пожежному тепловому сповіщувачі ИП101-20/1 А2 ИБ "МАК-Т" вик. 01 [9], фото якого представлено на рис. 7. У якості теплового сенсора в цьому сповіщувачі використовувався терморезистор на основі оксиду ванадію ТРП 68, який при нормальній температурі мав опір більше 1 МОм. При температурі понад 68 °С у цього напівпровідника різко зменшується опір до декількох сот Ом. Такі сповіщувачі підключаються у шлейф пожежної сигналізації не послідовно, а паралельно.. Рис. 7 При спрацюванні ИП101-20/1 А2 ИБ "МАК-Т" вик. 01 струм в ланцюзі шлейфу збільшувався. Принципова електрична схема цього сповіщувача представлена на рис. 8. Такий сповіщувач добре був узгоджений з ППКП, в шлейфах яких використовувалася знакозмінний напруга, а струм у позитивній напівхвилі був обмежений на рівні 10-12 мА. У постійно струмовому шлейфі пожежної сигналізації струм в ланцюзі сповіщувача повинен бути також обмежений на вказаному рівні, інакше потужність, що розсіюється на терморезисторі В перевищить допустиме значення і він вийде з ладу. Рис. 8 З нормально розімкненим контактом виробляється також пожежний тепловий сповіщувач ИП103-4/1 [10].Принципова електрична схема цього виробу представлена на рис. 9, а зовнішній вигляд - на рис.10. Рис. 9 Рис. 10 Особливістю даного сповіщувача є використання оптичного двополярного індикатора спрацьовування. У силу цієї обставини сповіщувач не можна використовувати у шлейфах пожежної сигналізації зі знакозмінною напругою, так як при спрацюванні виробу ППКП сформує сигнал НЕСПРАВНІСТЬ, а не ПОЖЕЖНА ТРИВОГА. Але в постійно струмових шлейфах ця властивість дозволяє спростити монтаж, так як не треба дотримуватись полярності підключення виробу. Резистор R встановлюється споживачем, так як вибір його опору залежить від типу ППКП. На останньому в шлейфі сповіщувачі можна встановити кінцевий резистор між контактами Х1 і Х3, до яких підключаються провідники шлейфу пожежної сигналізації. Всі пожежні теплові пожежні сповіщувачі, які були перераховані вище, автоматично повертаються в початковий стан чергового режиму, коли температура повітря поблизу сповіщувача стає менше порога перемикання сенсора. З появою нових нормативних документів [4 - 6] до теплових пожежних сповіщувачів почалися пред'являтися нові технічні вимоги. Стосуються вони дистанційного повернення сповіщувача у початковий стан, температурних класів, вбудованого індикатора та його роботи в режимі пожежної тривоги, а також в черговому режимі. Володимир Баканов - головний конструктор ПП "Артон" Література:
|