термоелектричні перетворювачі

термоелектричні перетворювачі

термоелектричний термометр — прилад для вимірювання температури, що складається з термопари в якості чутливого елемента і приладу електровимірювання (мілівольтметра, автоматичного потенціометра і ін.).

Термоелектричним перетворювачем, або термопарою, називають два різнорідних електропровідних елемента (зазвичай металеві провідники, рідше напівпровідникові), з’єднаних на одному кінці і утворюють частину пристрою, що використовує термоелектричний ефект для вимірювання температури.

Вимірювання температури за допомогою термоелектричного перетворювача грунтується на термоелектричному ефекті Зеєбека: у замкнутої термоелектричної ланцюга, складеної з двох різнорідних провідників, виникає електричний струм, якщо два спаяний (місця з’єднання) провідників мають різну температуру.

Термоелектричний ефект пояснюється наявністю в провіднику (металі) вільних електронів, число яких в одиниці об’єму різне для різних провідників (металів). Припустимо, що в спае з температурою t електрони з провідника А дифундують в провідник В у свідомо більшій кількості, ніж назад. Провідник А заряджається позитивно, а провідник В — негативно. З’явився електричний струм генерує різниця потенціалів на двох спаях, відому як контактна різниця потенціалів. Вона залежить від температури спаїв і її можна виміряти або милливольтметром, або потенціометром.

Спай, поміщений в вимірювану середу з температурою термоелектричні перетворювачі, називають вимірювальним (гарячим або робочим) або робочим кінцем термопари. Другий спай, знаходиться при постійній температурі термоелектричні перетворювачі називають з’єднувальним (опорним, холодним, вільним) або вільним кінцем термопари. Опорний спай піддається дії температури в місці приєднання до вимірювального приладу. Опорна температура має бути витримана з певною точністю.

Якщо існує залежність термоелектродвіжущей сили (ТЕДС) термоелектричного перетворювача від температури робочого кінця і при постійно заданої температури вільних кінців, то вимір температури зводиться до вимірювання ТЕДС термоелектричного перетворювача (припускаючи, що температура вільних кінців термоелектричного перетворювача постійна: її стандартне значення термоелектричні перетворювачі= О ° С). Щоб підключити вимірювальний прилад (мілівольтметр, або потенціометр) в термоелектричний ланцюг, її розривають (або в спае з температурою термоелектричні перетворювачі, або в одному з термоелектродів, наприклад В, — рис. 63, б, в).

термоелектричні перетворювачі термоелектричні перетворювачі термоелектричні перетворювачі

Мал. 5.63. Принцип дії термоелектричного перетворювача:

а — термоелектрична ланцюг з двох провідників (термоелектродів) А і В; б — термоелектрична ланцюг з третім провідником С, включеним між термоелектроди; в — термоелектрична ланцюг з третім провідником С, включеним в термоелектроди В термоелектричного перетворювача ( термоелектричні перетворювачі— температура робочого спаю; термоелектричні перетворювачі— температура опорного спаю)

ТЕДС термоелектричного перетворювача не змінюється від введення в його ланцюг третього провідника, якщо кінці цього провідника мають однакові температури. На цій підставі в ланцюг термоелектричного перетворювача підключають з’єднувальні дроти, вимірювальні пристрої (прилади) і підганяльні опору. Бажано в ланцюзі термоелектричного перетворювача застосовувати провідники, термоелектричні властивості яких незначно відрізняються від властивостей термоелектродів.

Основні типи стандартних промислових термоелектричних перетворювачів наведені в табл. 4, а технічні характеристики деяких з них — в табл. 5.

Таблиця 4. Стандартні промислові термоелектричні перетворювачі

термоелектричні перетворювачі

Мал. 64. Номінальні статичні характеристики термоелектричних перетворювачів

Номінально приписувана термопарі даного типу залежність ТЕДС від температури робочого кінця при постійно заданої температури вільних кінців називається номінальної статичної характеристикою (НСХ) перетворення термопари (рис. 64).

НСХ термоелектричних перетворювачів не лінійні і можуть бути апроксимувати поліномами:

термоелектричні перетворювачі

де E (t, 0), мВ — ТЕДС термопари при температурі робочого кінця термоелектричні перетворювачіі температурі вільного кінця термоелектричні перетворювачі= 0 термоелектричні перетворювачі; термоелектричні перетворювачі— коефіцієнти полінома. Залежно від природи термоелектродів і діапазону температур ступінь полінома п може змінюватися від 3 до 14.

У реальних виробничих умовах температура вільних кінців термопари зазвичай відрізняється від температури термоелектричні перетворювачі= 0 ° С, для якої складені таблиці номінальних статичних характеристик, тому в показання вимірювальних приладів необхідно вводити поправку.

7.2.4. Термоперетворювачі опору

Принцип дії термометрів опору заснований на залежності електричного опору матеріалів від температури.

Термометр опору являє собою комплект, до якого входять:

• первинний вимірювальний перетворювач, що сприймає теплову енергію і перетворює зміна температури в зміну електричного опору;

• прилад, що вимірює електричний опір і відградуйованих одиницях виміру температури.

Первинний вимірювальний перетворювач термометрів опору називають термоперетворювачем опору (ТС).

На відміну від термопар, які є активними перетворювачами (перетворювачами генераторного типу), термоперетворювачі опору є пасивними перетворювачами (перетворювачами параметричного типу). Для них необхідний допоміжний джерело енергії, тоді як для термопар він звичайно не потрібно.

Розрізняють металеві і напівпровідникові термоперетворювачі опору. Напівпровідникові термоперетворювачі опору називають також термісторами.

Металеві термоперетворювачі опору

Як матеріал для металевих ТС використовують найчастіше платину, мідь і нікель, з яких виготовляються технічні ТЗ для вимірювання температури в інтервалі від -200 ° С до +750 ° С (платинові) і від -50 ° С до +180 ° С ( мідні).

Термоперетворювачі опору можуть бути охарактеризовані двома параметрами: термоелектричні перетворювачі— опором термоперетворювача при температурі 0 ° С і термоелектричні перетворювачі— відношенням опору термоперетворювача при 100 ° С до його опору при 0 термоелектричні перетворювачі величина термоелектричні перетворювачізалежить від чистоти матеріалу.

Залежність опору металевих провідників від температури може бути з досить високою точністю описана рівняннями третього ступеня.

При звичайних вимогах до точності залежність опору ТС від температури можна виразити лінійною функцією

термоелектричні перетворювачі

де термоелектричні перетворювачі— опір датчика при температурі Про ° С, Ом; термоелектричні перетворювачі— температура, ° С; термоелектричні перетворювачі— температурний коефіцієнт опору, термоелектричні перетворювачі

Типові залежності опору деяких металів від температури наведені на рис. 70. Вони свідчать про досить високу лінійного взаємозв’язку між опором і температурою (за винятком нікелю).

Відповідно до ГОСТ випускаються термоперетворювачі опору наступних номінальних статичних характеристик (НСХ) перетворення: платинові (ТОП) — 1П, 5П, 10П, 50П, 100П, 500П; мідні (ТОМ) — 10М, 50М, 100М; нікелеві (ТСН) -100Н. Число в умовному позначенні НСХ показує опір термоперетворювача (Ом) при температурі 0 термоелектричні перетворювачі

термоелектричні перетворювачі

Мал. 70. Залежність відносини термоелектричні перетворювачідля деяких металів від температури:

термоелектричні перетворювачі— опір термометра при температурі термоелектричні перетворювачі, Ом; термоелектричні перетворювачі— опір термометра при температурі 0 ° С (273,15 К), Ом

Конструктивно термоперетворювачі опору представляють собою тонку платинову або мідний дріт, намотаний бифилярно на спеціальний слюдяною, фарфоровий або пластмасовий каркас, або згорнуту в спіраль і вкладену в канали захисного корпуса. Варіант конструкції термоперетворювача опору зображений на рис. 71. Чутливий елемент на керамічному каркасі складається з двох послідовно з’єднаних платинових спіралей /. До двох кінцях цих спіралей припаяні короткі платинові висновки 3, до яких потім приварюються необхідної довжини вивідні провідники. Платинові спіралі розміщуються в каналах керамічного каркаса 2. Кріплення платинових спіралей і висновків в каркасі здійснюється глазур’ю 4, виготовленої на основі оксидів алюмінію і кремнію: коефіцієнт лінійного розширення глазурі близький до коефіцієнтів лінійного розширення матеріалу висновків і каркаса. Підгонка номінального опору чутливого елемента термоелектричні перетворювачіпри 0 ° С здійснюється поступовим зменшенням довжини протилежних кінців платинових спіралей з подальшим паянням в точці 5. Простір між платиновими спіралями заповнюють порошком оксиду для поліпшення теплового контакту між витками спіралей і каркасом.

термоелектричні перетворювачі

Мал. 71. Схема платинового термоперетворювача опору.

термоелектричний перетворювач

Термоелектричний перетворювач як елемент системи регулювання в значній мірі визначає характеристики температурного пристрої випробувальної машини. Теплова інерція термопреобразователя залежить від його конструктивного виконання, рівня температури і діаметра термоелектродів. [1]

Термоелектричні перетворювачі придатні для вимірювання потужності, причому шкала термоваттметра лінійна. [2]

Термоелектричні перетворювачі (термопари, термоелементи) [15, 16] містять спай з двох різнорідних матеріалів, при нагріванні якого з’являється термоЕРС, монотонно зростаюча при збільшенні температури спаю і залежить від матеріалів термопари. [3]

Термоелектричні перетворювачі можуть включатися в різні вимірювальні ланцюга. У загальному випадку термоелектричний термометр складається з термоелектричного перетворювача (термопари), які подовжують проводів, коробки холодних спаїв, сполучних проводів, вимірювального або реєструючого приладу. Коробки холодних кінців термопари є деякий кожух, в якому розміщують місця з’єднань подовжують і сполучних проводів. Ці коробки повинні забезпечувати надійний контакт між проводами і зрівнювати температури обох точок з’єднань. [5]

Термоелектричний перетворювач (ТП) (термопара) — прилад, службовець для виміру температури в нагрівальних та інших установках. ТП містить термоелемент, укладений в корпус, що поміщається Одним кінцем в середу, де вимірюється температура. Інший кінець корпусу зміцнюється на установці. Від корпусу йдуть дроти, пов’язані з термоелементом, до приладу, який сприймає термо — ЕРС і покази-вающеіу стрілкою на шкалі температуру об’єкта. [6]

Термоелектричний перетворювач (ТП), або термопара — прилад, службовець для виміру температури в нагрівальних або інших установках. ТП містить термоелемент, укладений в корпус, що поміщається одним кінцем в середу, де вимірюється температура. Від корпусу виходять дроти, пов’язані з термоелементом, і приєднуються до приладу, вопрінімать термо — ЕРС і що показує стрілкою на шкалі температуру об’єкта. [7]

Термоелектричні перетворювачі (термопари) відносяться до приладів, принцип дії яких заснований на термоелектричному ефекті. [8]

Термоелектричні перетворювачі (термопари) служать для дистанційного вимірювання температури. [9]

Термоелектричні перетворювачі позначаються в залежності від застосовуваних сплавів: хромель-копель — ТХК; хромель-алюмель — ТХА; платинородій-платина — ТПП; платинородій (30% родію) — платинородій (6% родію) — ТПР. [10]

Термоелектричний перетворювач влаштований аналогічно термоперетворювачів опору. [11]

Термоелектричні перетворювачі (термопари) служать також для дистанційного вимірювання температури. Ік принцип дії заснований на використанні ЕРС, одержуваної від двох спаяних решт різного металу, якщо їх спай і вільні кінці знаходяться при різних температурах. [12]

Термоелектричні перетворювачі позначаються в залежності від застосовуваних сплавів: хромель-копель — ТХК, хромель-алюмель — ТХА, платинородій-платина — ТПП, платинородій (30% родію) — платинородій (6% родію) — ТПР. [13]

Термоелектричний перетворювач влаштований аналогічно термоперетворювачів опору. [14]

Термоелектричний перетворювач як елемент системи регулювання в значній мірі визначає характеристики температурного пристрої випробувальної машини. Теплова інерція термопреобразователя залежить від його конструктивного виконання, рівня температури і діаметра термоелектродів. [15]

Сторінки: 9ensp; 9ensp; 1 9ensp; 9ensp; 2 9ensp; 9ensp; 3 9ensp; 9ensp; 4

Поділитися посиланням:

2.3. Термоелектричні перетворювачі температури

Дія термоелектричних перетворювачів (ТЕП) засновано на ефекті виникнення термо-ЕРС в ланцюзі, складеної з різнорідних провідників, якщо місця їх з’єднань мають різну температуру tіt ه (рис. 8).

Спай, що має температуру t, термоелектричні перетворювачі

називається робочим спаєм, а спай, що має

постійну температуру t ه — вільним.

Термоелектричний ефект пояснюється

наявністю в металі вільних електронів,

число яких в одиниці об’єму різному

для різних металів. Припустимо, що в

спае з температурою tелектрони з металу

А дифундують в метал В в більшому

кількості, ніж у зворотному напрямку;

тому метал А заряджається

Мал. 8. Термоелектрична

ланцюг з двох різнорідних провідників

позитивно, а метал В — негативно.

Електричне поле, що виникає в місці

перешкоджає цій дифузії, і коли

швидкість дифузії електронів стане дорівнює швидкості їх зворотного переходу під впливом сталого електричного поля, настає стан рухомого рівноваги. При такому стані між провідниками А і В у точках 1 і 2 виникнуть різниці потенціалів ЕАВ (t) і ЕАВ (t ه), величина яких залежить від матеріалу провідників і від температури спаїв.

Результуюча термо-ЕРС в ланцюзі ЕАВ (t, t ه) буде дорівнює сумі алгебри термо-ЕРС обох спаїв, тобто ЕАВ (t, t ه) = ЕАВ (t) — ЕАВ (t ه). Таким чином, термо-ЕРС ТЕП дорівнює різниці двох термо-ЕРС, що діють назустріч один одному, і величина кожної з них залежить від температури відповідного спаяний. У разі рівного розподілу температур обох спаїв результуюча термо-ЕРС буде дорівнювати нулю.

Підтримуючи температуру одного з спаїв постійної, наприклад, вважаючи t ە = constполучім:

Якщо для даного ТЕП, експериментально, тобто шляхом градуювання, знайдена залежність 4 (рис.9), то вимірювання температури зводиться до визначення термо-ЕРС преобра -зователя.

ТЕП складається з ізольованих один від одного керамічними ізоляторами термоелектродів. Кінці їх зварені між собою і утворюють гарячий спай. Вільні кінці термоелектродів приєднані до контактів спеціальної колодки. Термоелектроди і контактні затискачі поміщені в захисну арматуру.

Для виготовлення термоелектродів ТЕП використовують деякі чисті метали і сплави (табл. 1).

Для підключення вимірювального приладу до ТЕП необхідно розірвати електричний ланцюг. Розрив найчастіше роблять у спае з температурою t ە (рис. 9).

ТЕП градуируют при певній постійній температурі t ە (обичноt ە = 0 ºС). При вимірах температураt ە ‘може відрізнятися від температури градуювання. В цьому випадку необхідно вносити поправку.

Таблиця 1. Характеристики термоелектричних перетворювачів

Мал. 9. Включення вимірювального

приладу в розрив ТЕП

Якщо t ە ‘>t ە, то ЕАВ (t, t ە ‘) < ЕАВ (t, t ە). Величину поправки можна записати у вигляді ЕАВ (t ە ‘, t ە) і отримати для цього ТЕП з градуировочной таблиці. Тоді ЕАВ (t, t ە) = EAB (t, t ە ‘)+ EAB (t ە ‘, t ە).

Правильне вимірювання температури можливо лише при сталості температури вільних кінців ТЕП. Це досягається застосуванням спеціальних схем підключення ТЕП до вимірювального приладу.

Перша схема — підключення ТЕП за допомогою термоелектродних проводів. У цьому випадку вільний кінець ТЕП може бути перенесений на всю довжину проводів, тобто практично вільний кінець ТЕП можна винести із зони зі змінною температурою в зону з постійною температурою. Так, вільні кінці ТЕП (рис. 10) з точок 1 і 2 при на

ращіваніі ТЕП термо проводи Б і Г перемістяться в точки 1’і 2 ‘. Як термоелектродних проводів застосовують зазвичай ті ж матеріали, з яких складається сам ТЕП.

Мал. 10. Схема включення

торая схема підключення ТЕП до вимірювального приладу передбачає використання спеціальної компенсаційної коробки. За цією схемою ТЕП включається послідовно з неврівноваженим мостом, утвореним резістораміR1, R2, R3 з манганина іR4 з міді. Кінці компенсаційних проводів ( термоелектричні перетворювачіхолодний спай ТЕП) і резистори (R1 -R4) знаходяться при однаковій температурі. Міст живиться від стабілізованого джерела живлення 4 через додатковий резісторRд, який служить для підгонки напруги живлення до розрахункового значення. при відхиленні

температури холодильних спаев 20 ° С міст

знаходиться в рівновазі і в діагоналі сdразность

потенціалів дорівнює нулю. при відхиленні

температури холодних спаїв від градуювальної

змінюється опір R4 і в діагоналі сdпоявляется різниця потенціалів, протилежна за знаком зміни термо-ЕРС ТЕП, викликаної цим відхиленням.

2.4. Вторинні прилади, що працюють в комплекті з ТЕП

Для вимірювання термо-ЕРС в комплектах ТЕП застосовують магнітоелектричні мілівольтметри і потенціометри.

Принцип дії магнітоелектричного мілівольтметра заснований на взаємодії провідника, по якому тече струм, і магнітного поля постійного магніту. В результаті взаємодії цих полів виникає крутний електромагнітний момент, що діє на провідник. На рис. 11 приведена принципова вимірювальна схема мілівольтметра, яка утворена рухомою рамкою і постійним магнітом. За витків рамки протікає електричний струм, створюючи навколо неї магнітне поле. Міжполюсними наконечниками постійного магніту поміщений циліндричний сталевий сердечник, що створює радіальний магнітний потік. Рамка кріпиться на кернах і обертається в кільцевому повітряному зазорі між полюсними наконечниками і сердечником. До рамки жорстко кріпиться стрілка, кінець якої переміщується вздовж шкали приладу, проградуірованной в одиницях вимірюваної величини. У опор рамки розміщені дві спеціальні пружини, які створюють протидіючий момент, що врівноважує систему в момент вимірювання. Після закінчення вимірювання протидіє момент повертає рамку в нульове положення. Крім того, спіральні пружини виконують роль струмопровідних проводів для підведення термо-ЕРС від ТЕП до рамки мілівольтметра.

Оскільки сила струму в рамці залежить від опору приєднувальних проводів, то для правильного виміру необхідно підганяти опір зовнішньої ланцюга Rвн до значення, при якому градуйованим прилад. Це значення вказують на шкалі приладу. Для подгонкіRвн до заданої величини служить підгінним катушкаRдоб (див. Рис. 11).

Мілівольтметри деяких типів (Ш4501, МВУ6-К) забезпечуються двохпозиційним регулюючим пристроєм.

термоелектричні перетворювачі

Мал. 11. Електрична схема мілівольтметра

з підключенням ТЕП

2.5. Динамічна характеристика елемента

У загальному випадку перехід елемента (під час вступу на його вхід сигналу) з одного сталого стану в інше відбувається не миттєво, а протягом деякого часу. Характер зміни вхідного сигналу в цей час визначається динамічними характеристиками (властивостями) елемента. Вид динамічних характеристик елемента залежить і від форми зміни вхідного сигналу. У зв’язку з цим для забезпечення порівнянності динамічних властивостей елементів (об’єктів) за вхідні приймають типові сигнали (найчастіше це поетапне (стрибкоподібне) вхідний вплив).

Всі пристрої, в тому числі і вимірюють температуру, володіють деякою інерцією, яка від конструкції чутливого елемента і маси. Інерція залежить також від маси, теплоємності і теплопровідності захисних шарів. Інерційність характеризується постійною часу Т. Чим вона більше, тим повільніше протікає перехідний процес в елементі, і навпаки. Термоелектричні перетворювачі і термоперетворювачі опору характеризуються показником теплової інерції, в залежності від яких розрізняють ТЕП і ТС великий інерційності (Т < 60 с), середньої інерційності (Т < 40 с) і малої інерційності (Т < 10 с).

Постійна часу визначається як відрізок часу по осі абсцис, що відповідає моменту, коли вимірюваний параметр прийме величину 0,63 від свого усталеного знвченія (рис. 12).

Запізненням τ 3 називається відставання в часі початку зміни вимірюваного параметра від моменту прикладення обурення.

термоелектричні перетворювачі

Мал. 12. Динамічна характеристика елемента

3. МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ І ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ЕКСПЕРИМЕНТУ

3.1. Порядок виконання роботи

Опис лабораторної установки. У лабораторну установку входять: нагрівач, бак з водою, ртутний термометр, електричні термоперетворювачі опору ТМЛ-6097, термоелектричний перетворювач ТХК-0515, міллівольтметрШ 4500, логометр Ш 69000, автоматичний міст КСМ 2, вимикач харчування стенду і нагрівача (SA1).

До початку експерименту записати свідчення ртутного термометра, розміщеного в бак з холодною водою.

Попередньо нагріти на нагрівачі бак з водою. Встановити на нього кришку з датчиками температури. Довести температуру в баці до 60 — 70 градусів Цельсія.Снять показання ртутного термометра, логометра. мілівольтметра і автоматичного моста одночасно. Потім обережно перемістити кришку з датчиками на бак з холодною водою і зробити виміри температури на всіх приладах з інтервалом п’ять секунд. Заміри проводити до тих пір. поки показання ртутного термометра не залишатимуться незмінними впродовж трьох вимірів.

3.2. Обробка результатів експерименту

Результати вимірювань занести в таблицю, по ним побудувати динамічні характерістітікі елементів даної системи контороля температури (ртутний термометр, мілівольтметр, логометр, міст) .Счітая показання ртутного термометра дійсними, визначити абсолютну, відносну, наведену похибки вимірювань для логометра і моста в комплекті з термометрами опору , і мілівольтметра в комплекті з термопарою для останньої точки вимірювань в сталому режимі.

3.3. Вимоги до звіту

Звіт повинен містити:

— короткий опис теоретичного матеріалу;

— протокол роботи і таблиці результатів;

— обробку результатів вимірювань, розрахунки. графіки;

— висновки за результатами досліджень.

4. Контрольні питання

Температура, вплив температури на фізичні властивості тел.Температурние шкали, одиниці вимірювання температури. Методи вимірювання температури.

2. В процесі роботи реалізується функція Е = f (T).

Перетворювачі термоелектричні конструктивно представляють собою два різнорідних термоелектрода, ізольовані термостійкої ізоляцією (кремнеземиста нитка, кераміка і т.д.) і зварені з одного кінця в термопару.

Термо електродний матеріали-хромель, алюмель, копель, виготовляються відповідно до ГОСТ 1790, а термопари, виготовлені з цих матеріалів мають нормовані номінальні статичні характеристики ХК (L), ХА (К) по ГОСТ Р 50431.

ТПL 004 — перетворювач термоелектричний з термопарним кабелем

Перетворювачі термоелектричні з термопарним кабелем ТПL 004

термоелектричні перетворювачі

Термопари виготовляються з термоелектродного дроту діаметром 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 1,2; 3,2 мм.

Для механічного захисту і захисту від агресивного середовища термопари поміщаються в захисні корпусу, виконані зі сплавів металів різних марок. Конструкція термоелектричних перетворювачів визначається технічними вимогами, що пред’являються до процесу вимірювання температури.

Перетворювачі термоелектричні ТПL004Перетворювачі термоелектричні призначені для використання у всіх галузях промисловості для вимірювання температури різних об’єктів.

Технічні характеристики термоелектричного перетворювача ТПL004

Номінальна статична характеристика. ………… .. …… L (ХК)

Робочий діапазон вимірюваних температур, ° С. ………. …. -40. +400

Опір ізоляції, МОм, не менше. …. …… 100

Кількість робочих спаїв у виробі, шт. …. 1 чи 2

Захищеність від впливу пилу і води по ГОСТ 14254. IP54

Група і вид кліматичного виконання по ГОСТ 12997. … Д2 і Р2

Стійкість до механічних впливів

по ГОСТ 12997. ……. ……… .. …. …… .Вібропрочние гр.ісполненія №3

Матеріал захисної арматури: ……. … Стало 12Х18Н10Т (для ТПL204-Л63)

Конструктивне виконання ТПL004

Приклади запису при замовленні і в документації іншої продукції, в якій ТП можуть бути застосовані:

ТПL.054-11.120 / 3 ТУ 4211-006-18121253-98 «

— термоперетворювач одинарний з НСХ перетворення L, модифікація корпусу 054, неізольований від корпусу вимірювальний спай, діаметр термоелектродного дроту 0,5 мм, довжина занурюваної частини 120 мм і довжина термопарного кабелю 3 метри

2ТПL.134-01.60 / 5 ТУ 4211-006-18121253-98 «

— термоперетворювач подвійний з НСХ перетворення L, модифікація корпусу 134, ізольований вимірювальний спай, діаметр термоелектродного дроту 0,7 мм, довжина занурюваної частини 60 мм і довжина термопарного кабелю 5 метрів

Умовне позначення термоелектричного перетворювача ТПL004

Для більш тривалого терміну експлуатації вибирайте перетворювачі з великим діаметром термоелектродів, а для найбільшого швидкодії з найменшим діаметром;

Інерційність перетворювача визначається конструкцією робочого спаю: найменш інерційний — відкритий, неізольований робочий спай

1. Довжина термопарного кабелю визначаються замовником

2. За бажанням замовника термоперетворювачі можуть поставлятися з екранованим термопарним кабелем.

Термін служби перетворювачів встановлено для номінальної температури застосування. Використання перетворювачів при температурах вище зазначених в каталозі, значно знижує їх термін служби.

Захищайте сполучні лінії, подовжувальні дроти від механічних пошкоджень, джерел імпульсних і електричних перешкод, впливу високих температур і вологості навколишнього середовища.

Зменшення похибки вимірювання через тепловідведення за матеріалом захисної арматури забезпечується правильним вибором глибини занурення і довжини зовнішньої частини перетворювача.

Термоелектричні перетворювачі (термопари)

термоелектричні перетворювачі Принцип роботи термопари

Ще в 1821 р Зєєбеком було відкрито явище, назване його ім’ям, що полягає в тому, що в що складається з різних провідникових матеріалів замкненого кола з’являється е. д. з. (Так звана термо-е. Д. С), якщо місця контакту цих матеріалів підтримуються при різних температурах.

У найпростішому вигляді, коли електричний ланцюг складається з двох різних провідників, вона носить назву термоелемента, або термопари.

Сутність явища Зеєбека полягає в тому, що енергія вільних електронів, що обумовлюють виникнення електричного струму в провідниках, різна і по-різному змінюється з температурою. Тому якщо уздовж провідника є перепад температур, на його гарячому кінці електрони будуть мати великі енергії і швидкості в порівнянні з холодним, що зумовить виникнення в провіднику потоку електронів від гарячого кінця до холодного. В результаті на обох кінцях будуть накопичуватися заряди — негативний на холодному і позитивний на гарячому.

Так як у різних провідників ці заряди різні, то при з’єднанні двох з них в термоелемент з’явиться разностная термо-е. д. з. Для аналізу проходять в термоелементі явищ зручно вважати, що утворюється в ньому термо-е. д. з. Е є сумою двох контактних електрорухомий сил е, що виникають в місцях їх контакту і є функцією температури цих контактів (рис. 1, а).

термоелектричні перетворювачі

Мал. 1.Схема термоелектричної ланцюга з двох і трьох провідників, схема включення приладу електровимірювання в спай і термоелектроди термопари.

термоелектричні перетворювачі

Термоелектрорушійна сила, що виникає в ланцюзі з двох різнорідних провідників, дорівнює різниці електрорухомий сил на їх кінцях.

З цього визначення випливає, що при рівності температур на кінцях термоелемента його термо-е. д. з. буде дорівнює нулю. Звідси може бути зроблений надзвичайно важливий висновок, що обумовлює можливість використання термопари, як датчика для вимірювання температури.

термоелектричні перетворювачі Електрорушійна сила термопари не зміниться від введення в її ланцюг третього провідника, якщо температури на його кінцях будуть однаковими.

Цей третій провідник може бути включений як в один із спаїв, так і в розріз одного з провідників (рис. 1,6, в). Цей висновок може бути поширений і на кілька провідників, що вводяться в ланцюг термопари, аби температури на їх кінцях були однакові.

Тому в ланцюг термопари можна включити вимірювальний прилад (також складається з провідників) і ведуть до нього з’єднувальні дроти, не викликавши зміни розвивається нею термо-е. д. з, якщо тільки температури точок 1 і 2 або 3 і 4 (рис. 1, г і д) будуть рівні. При цьому температура цих точок може відрізнятися від температури на висновках приладу, але температура обох висновків повинна бути однакова.

Якщо опір ланцюга термопари буде залишатися незмінним, то проходить в ній струм (а отже, і показання приладу) буде залежати тільки від розвивається нею термо-е. д. з, т. е. від температур робочого (гарячого) і вільного (холодного) її кінців.

Далі, якщо підтримувати незмінною температуру вільного кінця термопари, показання приладу буде залежати тільки від температури робочого кінця термопари. Такий прилад буде показувати безпосередньо температуру робочого спаю термопари.

Таким чином, термоелектричний пірометр складається з термопари (термоелектродів), приладу електровимірювання постійного струму і сполучних проводів.

З вищесказаного можна зробити наступні висновки.

1. Спосіб виготовлення робочого кінця термопари (зварювання, пайка, скручування і т. Д.) Не впливає на що розвивається нею термо-е. д. з, якщо тільки розміри робочого кінця такі, що температура у всіх його точках однакова.

2. Так як параметром, що вимірюється приладом, є не термо- е. д. з, а струм ланцюга термопари, не обходимо, щоб опір ланцюга в експлуатації залишалося незмінним і рівним його значенню при градуюванні. Але так як здійснити це практично неможливо тому, що опір термоелектродів і сполучних проводів змінюється зі зміною температури, виникає одна з принципових помилок методу: похибка від невідповідності опору схеми її опору при градуюванні.

Для зменшення цієї похибки прилади для теплових вимірів виконуються високоомними (50-100 Ом при грубих вимірах, 200-500 Ом при більш точних) і з малим температурним електричним коефіцієнтом, з тим щоб сумарний опір схеми (а отже, і зв’язок між струмом і термо -е. д. с.) змінювалося в мінімальному ступені при коливаннях навколишньої температури.

3. Термоелектричні пірометри градуюються завжди при цілком певній температурі вільного кінця термопари — при 0 ° С. Зазвичай в роботі ця температура відрізняється від градуювальної, в результаті цього виникає друга принципова похибка методу: похибка на температуру вільного кінця термопари.

Так як ця похибка може досягати десятків градусів, то необхідно в показання приладу вносити відповідну поправку. Ця поправка може бути вирахувана, якщо відома температура вільних кінців.

Так як температура вільного кінця термопари при градуюванні to дорівнює 0 ° С, а в експлуатації вона, як правило, вище 0 ° С (вільні кінці знаходяться зазвичай в приміщенні, часто вони розташовані близько до печі, температура якої вимірюється), то пирометр дає занижене проти дійсної вимірюваної температури показання і значення останнього треба збільшити на величину поправки.

Зазвичай це здійснюється графічним шляхом. Це викликається тим, що зазвичай не має пропорційність між термо-е. д. з. і температурою. Якщо ж залежність між ними пропорційна, то градуировочная крива пряму лінію і в цьому випадку поправка на температуру вільного кінця термопари буде дорівнює безпосередньо його температурі.

Конструкція і типи термопар

До матеріалів для термоелектродів ставляться такі вимоги:

1) висока термо-е. д. з. і близький до пропорційного характер її зміни від температури;

2) жаростійкість (неокісляемость при високих температурах);

3) незмінність фізичних властивостей з плином часу в межах вимірюваних температур;

4) висока електрична провідність;

5) малий температурний коефіцієнт опору;

6) можливість виробництва в великих кількостях з незмінними фізичними властивостями.

В даний час застосовуються такі стандартні термопари.

термоелектричні перетворювачіПлатинородій-платинова термопара. Ці термопари можуть бути застосовані для вимірювання температур до 1300 ° С при тривалому застосуванні і до 1600 ° С при короткочасному, за умови їх використання в окислювальному газовому середовищі. При середніх температурах платинородій-платинова термопара зарекомендувала себе як дуже надійна і стійка, тому вона застосовується як зразкова в інтервалі 630 — 1064 ° С.

Хромель-алюмелеві термопара. Ці термопари призначені для вимірювання температур при тривалому застосуванні до 1000 ° С і при короткочасному — до 1300 ° С. Вони надійно працюють в цих межах в окислювальному атмосфері (якщо відсутні агресивні гази), так як на поверхні електродів при нагріванні утворюється тонка захисна плівка окислів, що перешкоджає проникненню кисню в метал.

Хромель-копелеві термопара. Ці термопари дозволяють вимірювати температури тривало до 600 ° С і короткочасно до 800 ° С. Вони успішно працюють як в окислювальному, так і в відновлювальної атмосфері, а також в вакуумі.

Залізо-копелеві термопара. Межі вимірювань — ті ж, що і хромель-копелеві термопар, умови роботи — такі ж. Вона дає меншу термо-е. д. з. в порівнянні з термопарою ХК: 30,9 мВ при 500 ° С, але її залежність від температури ближче до пропорційної. Істотним недоліком термопари ЖК є корозія її виконаного з заліза електрода.

Мідь-копелеві термопара. Так як мідь в окислювальному атмосфері починає інтенсивно окислюватися вже при 350 ° С, то межі застосовності цих термопар — 350 ° С тривало і 500 ° С короткочасно. У вакуумі ці термопари можна застосовувати до 600 ° С.

термоелектричні перетворювачі

Криві залежності термо-е. д. з. від температури для найбільш поширених термопар. 1 — хромель-копелеві; 2 — залізо-копелеві; 3 — мідь-копелеві; 4 — ТГБЦ-350М; 5 — ТГКТ-360м; 6 — хромель-алюмелеві; 7 — платинородій-платинова; 8 -ТМСВ-340м; 9 — ПР-30/6.

Опір термоелектродів стандартних термопар з неблагородних металів становить 0,13 — 0,18 Ом на 1 м довжини (в обидва кінці), для платинородій-платинових термопар 1,5-1,6 Ом на 1 м. Допустимі відхилення термо-е. д. з. від градуювальних для неблагородних термопар складають ± 1%, для платинородій-платинових ± 0,3-0,35%.

Стандартна термопара являє собою жезл діаметром 21-29 мм і довжиною 500 — 3000 мм. На верхній частині захисної труби надіта штампована або лита (зазвичай з алюмінію) головка з карболитовой або бакелітовій пластиною, в яку запресовані дві пари висновків з гвинтовими зажимами, з’єднані попарно. В один з висновків затиснутий термоелектроди, до іншого приєднаний з’єднувальний провід, що веде до вимірювального приладу. Іноді з’єднувальні дроти полягають в гнучкий захисний шланг. При необхідності герметизувати отвір, в якому встановлюється термопара, остання забезпечується штуцером з різьбленням. Для ванн термопари виконуються також колінчатою форми.

Статті та схеми

Корисне для електрика

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *