При проектировании и эксплуатации систем охранно-пожарной сигнализации возникает необходимость расчета параметров шлейфа и электропитания ОПС.
Соответствие этих параметров требуемым в нормативно-технической документации непосредственно влияет на эксплуатационную надёжность системы ОПС.
Рассмотрим методику расчета некоторых важных параметров.
Расчет сопротивления шлейфа сигнализации и допустимого количества подключаемых извещателей с электрическими контактами на выходе
Допустимое количество включаемых в шлейф сигнализации электроконтактных извещателей определяется из условия сохранения суммарного сопротивления шлейфа сигнализации ниже установленного предельного значения.
Входное сопротивление шлейфа, нагруженного на резистор, определяется по формуле:
Rвх = Rд + Rизв + Rпр + Rок, (1)
где Rвх — входное сопротивление шлейфа сигнализации;
Rд — дополнительное сопротивление, определяемое переходным сопротивлением контактов в местах электрических соединений участков шлейфа, а также сопротивлением контактов в местах подключения извещателей;
Rизв – переходное сопротивление выходных цепей извещателя;
Rпр – сопротивление проводников шлейфа сигнализации;
Rок – сопротивление оконечного элемента.
Сопротивление шлейфа сигнализации Rш, без учёта сопротивления оконечного элемента, определяется по формуле:
Rш = Rвх — Rок = Rд + Rизв + Rпр. (2)
Фактическое сопротивление шлейфа сигнализации Rш должно удовлетворять условию:
Rш ? Rшд , (3)
где Rшд – максимальное допустимое сопротивление шлейфа сигнализации.
Значения сопротивлений Rшд и Rок указываются в технической документации на ПКП.
Rизв = Rизвi Nпи , (4)
где Rизвi — переходное сопротивления выходных цепей одного извещателя;
Nпи – общее количество извещателей, включаемых в шлейф.
Для одного извещателя, использующего в чувствительном элементе спаянный (сварной) контакт или сухие электрические контакты (в том числе герметизированные), максимальное значение Rизвi может быть принято 0,15 Ом.
Дополнительное сопротивление Rд определяется по формуле:
Rд = Rдi Nпи Ксм , (5)
где Rдi— максимальное значение дополнительного переходного сопротивления контактов в местах электрических соединений каждого из участков шлейфа, значение Rдi может быть принято 0,1 Ом;
Nпи – общее количество ПИ, включаемых в шлейф;
Ксм – коэффициент сложности монтажа, учитывающий количество электрических соединений участков шлейфа.
Значение Ксм для большинства систем находится в пределах 1,05-1,5.
Для системы пожарной сигнализации средней сложности приближенно может быть принято Ксм = 1,2.
Сопротивление двух проводников шлейфа сигнализации Rпр определяется по формуле
(6)
где ? — удельное сопротивление материала токопроводящей жилы;
для меди ? = 1,72*10-3 Ом*см;
l – длина шлейфа, м;
S – поперечное сечение токопроводящей жилы, мм2.
Значение сопротивления Rпр двух медных проводников шлейфа в зависимости от диаметра жилы и длины приведено в табл. 4.1.
Из выражений (2), (3) с учётом (4)-(6) максимальное количество извещателей, включаемое в шлейф сигнализации, может быть определено по следующей формуле:
(7)
Расчет допустимого количества подключаемых в шлейф сигнализации активных (энергопотребляющих) извещателей
Расчет проводится из условия соответствия токовой нагрузки в двухпроводном шлейфе сигнализации приёмно-контрольного прибора требуемым техническим условиям.
Завышенное значение нагрузки может привести к неустойчивой работе прибора или полной потере его работоспособности.
Значение токовой нагрузки шлейфа с подключенным оконечным элементом и пожарными энергопотребляющими извещателями различных видов определяется по формуле
(8)
Условие соответствия:
где Iн.доп — максимальное допустимое значение тока потребления всеми установленными в шлейф сигнализации извещателями (указывается в технической документации на прибор приёмно-контрольный);
Q — коэффициент, учитывающий воздействие помех, а также переходные процессы в шлейфе; Q ? (0,7 – 0,8).Опыт эксплуатации приемно-контрольных приборов показал, что для обеспечения их устойчивой работы в условиях влияния электромагнитных помех, а также в моменты включения или кратковременных перерывов напряжения питания, не рекомендуется нагружать шлейфы больше чем на 70 – 80 % от ICмакс.
Таким образом, допустимое количество пожарных (энергопотребляющих) извещателей k -го типа, включаемых в шлейф сигнализации при установленном количестве извещателей других типов, может быть определено по формуле
где n — общее количество всех видов энергопотребляющих извещателей, включаемых в шлейф сигнализации;
k — индекс типа извещателя.
Если в шлейф сигнализации включаются извещатели одного k-го типа, то
При дробном значении результата Nk выбирается как ближайшее меньшее целое.
Таблица 1. Электрическое сопротивление двух медных проводников шлейфа в зависимости от диаметра жилы и длины
Расчет параметров резервного источника электропитания
Ток потребления системы Iп.д. от резервного источника питания в дежурном режиме:
где I н.д. – начальный ток приёмно-контрольного прибора в дежурном режиме;
I шj – ток, протекающий в j-ом шлейфе сигнализации;
r — количество используемых шлейфов сигнализации;
К — коэффициент преобразования, К = 2.
где I ншj — начальный ток в шлейфе без извещателей с подключенным оконечным элементом;
I нагр шj — ток нагрузки шлейфа с пожарными энергопотребляющими извещателями различных видов (определяется по формуле (8)).
Ток потребления системы в режиме "Пожар" I п.п (при включении устройств пожарной автоматики):
где I аz — ток потребления z-й линии пуска пожарной автоматики;
s — общее количество линий пуска.
Время работы системы пожарной сигнализации T в автономном режиме (от резервного источника постоянного тока – аккумулятора) определяется с помощью выражений:
в дежурном режиме:
в режиме "Пожар":
где С — ёмкость аккумуляторной батареи;
M – поправочный коэффициент:
М = 1,1 при С / I п. д. (п.п.) > 10;
М = 1 при 10 > С / I п. д. (п.п.);
М = 0,75 при 4 > С / I п.д. (п.п.) > 1;
М = 0,5 при С / I п.д.(п.п) < 1.
Ёмкость аккумуляторной батареи должна соответствовать условию длительности работы системы пожарной сигнализации в дежурном режиме не менее 24 часов, в режиме "Пожар" — не менее 3 часов.
Длительность работы ПКП системы охранной сигнализации при пропадании напряжения сети должна быть не менее 4 часов.
Литература
1. Кирюхина Г.Г., Членов А.Н., Буцынская Т.А. Электронные системы безопасности. Учебное пособие. – М.: НОУ "Такир", 2006. – 288 с.
2. Бабуров В.П., Бабурин В.В., Смирнов В.И., Фомин В.И., Членов А.Н. Лабораторный практикум по курсу "Производственная и пожарная автоматика" Часть II. "Пожарная сигнализация (учебное пособие). – М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.-36 с.
А.Н. Членов, Т.А. Буцынская
