Что представляет собой термопара

Термопара для газового котла: устройство и принцип работы

что представляет собой термопара

Термопара для газового котла представляет собой термоэлектрический преобразователь для автоматических систем управления и контроля газового оборудования. Прибор служит основным элементом защиты газ-контроля и призван обеспечить максимально оперативное перекрытие подачи газа в случае, если пламя погаснет.

Устройство и принцип работы термопары в газовом котле

Термопара предусматривает два проводника из различных видов металла, устойчивых к максимальным температурам, которые соединены в кольцо. Одна из точек спайки устанавливается в зоне измерения, вторую подключают к преобразовательному устройству. Физическое явление в виде термоэлектрического эффекта (эффект Зеебека) составляет основу принципа работы термопары:

  • два элемента из различных металлических основ прочно соединяют в одной точке. Отличие в составах проводников – основополагающий фактор в работе устройства;
  • когда место стыка помещают в открытый огонь, на других концах спаянного проводника появляется разница потенциалов.

Как выглядит термопара для газового котла

Далее к холодным концам устройства подсоединяют вольтметр, цепь замыкается и измерительный прибор показывает напряжение.

Как работает датчик пламени в газовом котле

Датчик ионизации пламени – прибор, который призван обеспечить безопасную работу газового котельного оборудования. Устройство следит за наличием огня, и при обнаружении отсутствия пламени автоматически отключает котел. Принцип работы датчика пламени газового котла предусматривает следующее:

  • функционал основан на образовании ионов и электронов при зажигании пламени. Образование ионного тока вызывает процесс притягивания ионов к электроду ионизации. Устройство подключается к датчику контроля горения;
  • если при проверке датчиком контроля горения обнаруживается образование достаточного уровня ионов, это означает, что котел работает в штатном режиме. В случае снижения уровня ионов датчик блокирует работу котельного оборудования.

К ключевым причинам срабатывания датчика ионизации относят загрязнение клапана и некорректное соотношение уровня «газ-воздух». Также это происходит при оседании большого количества пыли на устройстве розжига.

Основные типы термопар для газового котла

При изготовлении термоэлектрических преобразователей применяют сплавы благородных и неблагородных металлов. Для конкретных диапазонов рабочих температур используют определенные группы сплавов.

В зависимости от металлических пар, применяемых при изготовлении, приборы делятся на несколько типов.

Для работы котельного оборудования на газовом топливе чаще всего используют следующие типы устройств:

  • термопара типа E. Заводская маркировка ТХКн, представляет собой пластины из хромеля и константана. Прибор предназначен для температурного диапазона от 0°C и до +600°C;
  • тип J. Предусматривает композицию из железа и константана, маркировка ТЖК. Используется для рабочих температур в пределах от -100°C и до +1200°C;
  • тип Kс маркировкой ТХА, изготавливается на основе пластин из хромеля и алюмеля. Температурный диапазон применения термопары типа Kзначительный – от -200°C и до +1350°C;
  • тип Lс маркировкой ТХК. Элементы конструкции представляют собой хромель и копель. Устройство предназначено для температур от -200°C и до +850°C.

Термопара для газового котла типа J

Следующие образцы продукции находят применение в сфере тяжелой промышленности:

  • тип Sс маркировкой ТПП10 представляет собой композицию платинородий-платина. Применяется в установках при температурном режиме до +1700°C;
  • тип Bс маркировкой ТПР состоит из композиции пластин платинородий-платинородий. Продукт предназначен для температурного диапазона от -100°C и до +1800°C.

Также изготавливаются и другие варианты аналогичных приборов из сплавов благородных металлов, которые актуальны в тяжелой промышленности и литейном производстве.

Плюсы и минусы

Ключевым достоинством термоэлектрического преобразователя отмечают то, что он имеет простое устройство, при необходимости его не сложно изготовить самостоятельно.

Прибор удобен в эксплуатации, также важно, что он энергонезависим.

Отечественные и зарубежные поставщики предлагают разнообразный ассортимент этой продукции, стоимость которой варьируется в широком диапазоне в зависимости от типа и бренда.

В качестве минуса в копилку – необходимость замены на новый вариант в случае поломки термоэлемента, так как он не подлежит восстановлению.

Чувствительные к минимальным перепадам температур приборы сильно зависят от среды окружения.

Так, под воздействием углекислого газа существенно снижается срок эксплуатации оборудования, повышается риск поломки, что сопровождается расходами на замену термоэлемента.

Термопара в системе газового контроля

При эксплуатации газового оборудования требуется энергонезависимая автоматика, что способствует оперативному перекрытию подачи газа в случае, если внезапно погаснет пламя. В современных отопительных котлах с газовой горелкой предусмотрена система газ-контроль, которая включает в себя электромагнитный клапан и термопару. К составным элементам электроклапана относятся:

  • сердечник с обмоткой;
  • колпачок;
  • возвратная пружина;
  • якорь;
  • резинка, перекрывающая подачу газа.

При нажатии на кнопку подачи газа, шток заглубляется внутрь катушки и заряжается пружина. По регламенту клапан подачи следует удерживать около 30 секунд, чтобы термопара прогрелась, и на концах образовалось напряжение для удержания клапана внутри катушки. Термопара начинает остывать, если гаснет горелка. Что дальше происходит:

  • это сопровождается уменьшением напряжения на концах термопары;
  • возвратная сила пружины превышает электромагнитную силу, которая удерживает шток внутри катушки;
  • клапан возвращается в исходное положение и перекрывается подача газа.

В этом заключается работа термопары в газовом котле. Система газ-контроль на термопаре отличается высокой надежностью, в том числе и благодаря тому, что она способна функционировать без подключения к энергосети.

Нюансы подключения и проверка

Подключают термоэлектрический преобразователь к измерительному прибору при помощи компенсационного кабеля. Чтобы максимально нивелировать погрешность измерения, жилы этого провода выполняют из того же материала, что и сам датчик.

Проверяют работоспособность термопары следующим образом:

  • один конец устройства соединяют с мультиметром;
  • второй конец вручную нагревают при помощи зажигалки или газовой горелки.

Чтобы проверить работоспособность термопары – один конец устройства соединяют с мультиметром

Если прибор в исправном состоянии, об этом свидетельствует наличие напряжения в районе 50 мВ.

Возможные неисправности и методы их устранения

Если при нажатии кнопки подачи газа горелка включается и тут же гаснет, это говорит о неисправности термопары. Также это может быть результатом плохого контакта преобразователя с электромагнитным клапаном.

Ремонт неисправности термопары газового котла заключается в следующем:

  • извлекают конец термопары, открутив гаечным ключом прижимную гайку, при помощи которой преобразователь прикрепляется к клапану;
  • если при осмотре обнаруживается наличие загрязнений или окислов, зачищают место контакта мелкой шкуркой;
  • далее при помощи мультиметра проверяют работоспособность устройства.

Если при проверке датчик показывает напряжение 50 мВ, можно попробовать запустить котел. Если проблема осталась, и горелка гаснет, это может свидетельствовать о неисправности электромагнитного клапана.

https://www.youtube.com/watch?v=jP0vp1dY374

В случае если клапан в рабочем состоянии, следует обеспечить корректное соединение преобразователя с клапаном: найти соответствующее положение прижимной гайки для оптимального контакта.

Следует знать, что если преобразователь газового котла вышел из строя, прибор не подлежит восстановлению. Здесь необходимо выполнить замену термопары, установив вместо нее новый образец.

Продукция этой категории предлагается множеством отечественных и зарубежных производителей, среди которых «Арбат», Жуковский завод АОГВ, концерн Honeywellи другие промышленные компании.

Ценовой диапазон на это устройство варьируется в пределах 600-2000 р.

Основные сферы применения термопар – автоматика газового оборудования, установки литейной промышленности и множество других направлений производства.

На базе этого прибора разработан целый ряд терморегуляторов и термометров бытового и промышленного назначения.

В руках народных умельцев термоэлектрический преобразователь может стать основой для мини электростанции, его используют для создания зарядных устройств, при помощи которых можно заряжать маломощные устройства от открытого огня, в том числе, и от костра.

Источник: https://postroikado.ru/termopara-dlya-gazovogo-kotla-ustrojstvo-i-princip-raboty.html

Термопара

что представляет собой термопара

Термопара представляет собой прибор для температурного измерения напряжения тока. Данный термоэлектрический преобразователь прекрасно подходит для осуществления безопасного неконтактного измерения температур плавления металлов в диапазоне до 1700 градусов по шкале Цельсия.

Принцип работы датчика термопары

Чтобы прибор стал чувствителен к изменениям температуры , берут два отличающихся друг от друга металла и спаивают их. В районе соединения и образуется то место, воздействуя на которое можно получить данные от прибора.

Реакция термопары происходит с генерацией напряжения. Такое напряжение получается меньшим или большим, в зависимости от температурного режима. Мгновенный отклик, который так необходим для удачного применения нехитрого температурно-электрического датчика, обеспечивается за счет очень маленького диаметра термопар. Принцип действия также частично зависит от способа подключения: например, дифференциальный и простой.

Почему работает термопара?

Согласно закону Зеебека, если на какой-либо электрический проводник воздействует ток, то его сопротивление, а также напряжение тут же меняется. Это напряжение замечают и фиксируют, чтобы получить рабочий прибор для измерения высоких температур на основе сопоставления полученных данных.

Различия в напряжении, изменяющиеся с ростом температуры сплавов (точнее температуры вдоль соединённых металлов), могут начинаться от одного и заканчиваться семидесятью микровольтами на каждый градус Цельсия. Подключенные к соответственным клеммам вторичного преобразователя, две части приспособления, образующие пару, способны использовать термоэлектрический эффект для вывода нужной информации по проведению измерений.

Из чего делают термопару?

Как уже упоминалось, термопреобразователь производится из сочетания двух металлов. Каких именно, зависит от конкретных целей применения приспособления.

Подробнее:

  1. Из хромеля и алюминия. Отлично переносят холод от — 200 градусов по Цельсию.
  2. Из железа и константана. Жаропрочное соединение: верхний предел рабочей температуры — до + 750 градусов по Цельсию.
  3. Из хромеля и константана.

    Соединение обладает широким разбросом рабочих температур: от — 50 до + 740 градусов по шкале Цельсия.

  4. Из платины и родия. Такие термопреобразователи завоевали славу стабильных, прочных устройств.
  5. Из вольфрама и рения. Предназначено это сочетание металлов для очень высоких температур.

    Исключено использование в кислых средах.

Термоэлектрические датчики широко применяются в таких отраслях человеческой деятельности, как:

  • научные исследования;
  • медицина;
  • промышленность;
  • автоматика (системы автоматики).

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное

Источник: https://elektronchic.ru/elektronika/termopara.html

Термопары

что представляет собой термопара

Термопары не требуют внешнего источника питания и имеют самый высокий температурный диапазон среди прочих датчиков температуры. Термопары просты в изготовлении и надежны.

Области применения термопар

Термопары главным образом применяются для измерения высоких температур, до нескольких тысяч градусов. Типичные сферы:

  • Металлургическая промышленность (температура расплавленных металлов)
  • Электронные термометры
  • Спецтехника, транспорт (температура выхлопных газов, горячих мест ДВС)
  • Системы пожарной безопасности
  • Энергетика (газовые котлы)
  • Твердые, жидкие, газообразные вещества в диапазоне температур от -270 до 3000°С (в общем случае)

Назначение термопар

  • Измерение сверхнизких (до -270°С) и высоких температур (до 3000°С) и передача сигнала в системы автоматического контроля и управления, термоконтроллеры, индикаторы температуры и модули ПЛК
  • Контроль пламени/загазованности, диагностика состояния ДВС
  • В отдельных случаях – термогенератор для слаботочных приборов

Обращайте внимание, поддерживает ли ваше устройство обработку сигнала с термопар.

Преимущества

Основные достоинства термопар:

  • Самый широкий диапазон работы из температурных датчиков (-270+3000 °С), стабильность градуировки
  • Простота и надежность, относительная дешевизна
  • Компактность
  • Малая инерционность
  • Не требует питания

Недостатки

Недостатки термопар, требующие внимания:

  1. Для высокой точности (сотые доли градуса) необходима индивидуальная градуировка
  2. Требуется вносить поправки по температуре холодного спая (свободного конца)
  3. Существенная нелинейность термо-ЭДС
  4. При снятии сигнала нужно обеспечить защиту от помех и наводок электромагнитных полей
  5. Механические факторы, износ, коррозия влияют на градуировочную характеристику

Принцип работы термопар

Термопара представляет собой сплав металлов, разграниченный на «холодный» и «горячий» (или измерительный) концы, один из которых помещается в среду измерения. В работе используется эффект возникновения термо-ЭДС, зависящей от разницы температур между двумя концами. Этот сигнал необходимо специально обрабатывать. Современные производители выпускают стандартизированные термопары согласно номинальных статических характеристик.

Источник: https://rusautomation.ru/termometriya/termopary

Современные термопары и ΣΔ-АЦП высокого разрешения обеспечивают прецизионное измерение температуры

Заказать этот номер

2012№1

В промышленности и медицине часто необходимо измерить температуру с точностью ±1 °C или лучше. И выполнить это нужно за разумную цену в широком диапазоне температур (от –270 до +1750 °C), часто при небольшом потреблении энергии. Правильно выбранные стандартизованные современные термопары в сочетании с АЦП высокого разрешения в системах сбора данных (data acquisition systems, DASs) могут обеспечить этот широкий диапазон температур и гарантировать воспроизводимые измерения даже в тяжелых промышленных условиях.

Термопары используются для измерения широкого диапазона температур. Последние достижения в разработке термопар, а также новые стандарты и алгоритмы значительно расширяют этот диапазон температур и точность. Сейчас достижима точность до ±0,1 °C в широком диапазоне от –270 до +1750 °C.

Чтобы полностью использовать новые возможности термопар, требуются измерительные системы с высоким разрешением. Малошумящие 24-разрядные сигма-дельта аналого-цифровые преобразователи (ΣΔ-АЦП) с возможностью разрешения очень малых напряжений прекрасно подходят для этой задачи.

С помощью системы сбора данных с оценочным набором для 24-разрядного АЦП можно измерять температуру в широком диапазоне при помощи термопар. Когда термопара, платиновый терморезистор (platinum resistance temperature detector, PRTD) и АЦП интегрированы в одном устройстве, получается высококачественная система для измерения температуры.

Специально для портативной измерительной аппаратуры можно разработать систему сбора данных на основе АЦП: недорогую и с небольшим потреблением.

Просто о термопарах

Томас Зеебек (Thomas Seebeck) открыл принцип работы термопары в 1822 году. Термопара — это простое устройство для измерения температуры, которое состоит из двух металлических проводников, «Металл 1» и «Металл 2», соединенных между собой (рис. 1). Зеебек обнаружил, что разные металлы создают разные электрические потенциалы, зависящие от приложенного к ним перепада температуры.

Если соединить одни концы проводников из разных металлов и расположить точку соединения в месте измерения температуры (TJUNC, или горячий спай), то между оставшимися концами, которые находятся при постоянной температуре (TCOLD, постоянная опорная температура), появится напряжение VOUT. Оно прямо пропорционально разности температур TJUNC и TCOLD.

Таким образом, термопара — это устройство, генерирующее напряжение/заряд без внешнего источника возбуждения.

Рис. 1. Упрощенная схема термопары

VOUT зависит от разницы температур (TJUNC – TCOLD) и типа металлов. Эта зависимость точно описана американским Национальным институтом стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) в базе данных термопар ITS-90 [1] для большинства используемых на практике сочетаний «Металл 1» и «Металл 2». Эта база данных позволяет рассчитать относительную температуру TJUNC, исходя из значений VOUT.

Однако так как термопара измеряет разность температур, то для того, чтобы определить действительную температуру горячего спая, должна быть известна абсолютная температура холодного спая (в градусах Цельсия, Фаренгейта или Кельвина). Все современные системы на основе термопар используют дополнительный датчик абсолютной температуры (платиновый терморезистор, кремниевый датчик и т. д.

), чтобы точно измерять температуру холодного спая и суммировать ее с разностными показаниями термопары.

Формула, связывающая значения температур для упрощенной схемы термопары, показанной на рис. 1:

где Tabs — абсолютная температура горячего спая; TJUNC — разность между температурой горячего спая и опорной температурой холодного спая; TCOLD — абсолютная опорная температура холодного спая.

Существует множество видов термопар, но некоторые пары из различных металлов работают лучше в большинстве промышленных или медицинских применений. Эти сочетания металлов и/или сплавов стандартизованы NIST и Международной электротехнической комиссией, МЭК (International Electrotechnical Commission, IEC), и получили обозначения E, J, T, K, N, B, S, R и т. д. NIST и МЭК предоставляют справочные таблицы для каждого из популярных типов термопар [1].

Примеры некоторых наиболее популярных типов термопар (J, K, E и S) показаны в таблице 1.

Таблица 1. Избранные примеры популярных термопар

Тип термопары Положительный проводник Отрицательный проводник Диапазон температур, °C Коэффициент Зеебека при +20 °C, мкВ/°C
J Хромель Константан 060 51
K Хромель Алюмель –200+1370 41
E Хромель Константан –100+1000 62
S Платина (10% родия) Родий 0+1750 7

Термопары типа J широко используются благодаря своему относительно высокому коэффициенту Зеебека, высокой точности и низкой цене. Эти термопары позволяют проводить измерения с точностью до ±0,1 °C с помощью относительно простого алгоритма линеаризации.

Термопары типа K очень популярны в промышленных измерениях, так как они перекрывают широкий диапазон температур. У этих термопар высокий коэффициент Зеебека, низкая цена и хорошая устойчивость к окислению. Термопары типа K позволяют измерять температуру с точностью до ±0,1 °C.

Термопары типа E менее распространены, чем другие типы. Однако у них наиболее высокий коэффициент Зеебека. Они требуют меньшего разрешения от измерительной схемы, чем другие типы. Устройства по типу E позволяют измерять температуру с точностью до ±0,5 °C и требуют сложного алгоритма линеаризации.

Термопары типа S состоят из платины и родия, сочетание которых позволяет получить более стабильные и воспроизводимые измерения при очень больших температурах в окисляющей атмосфере. Они имеют низкий коэффициент Зеебека и относительно дороги. Устройства типа S позволяют измерять температуру с точностью до ±1 °C при сложном алгоритме линеаризации.

Примеры применения

Электронный интерфейс с термопарой состоит из АЦП высокого разрешения с дифференциальными входами, который способен различать малые напряжения, а также стабильного источника опорного напряжения с малым дрейфом и узла точного измерения температуры холодного спая термопары.

На рис. 2 показан пример упрощенной схемы. 16-разрядный ΣΔ-АЦП MX7705 содержит встроенный усилитель с программируемым коэффициентом усиления (programmable-gain amplifier, PGA), благодаря которому не нужен внешний прецизионный усилитель, и способен разрешать сигналы уровня микровольт от термопары. MX7705 измеряет напряжение на выходе термопары, а MAX6627 и внешний транзистор измеряют температуру на холодном спае. MAX6002 обеспечивает прецизионное опорное напряжение 2,5 В для MX7705.

Рис. 2. Схема измерения с термопарой

Температура на холодном спае измеряется при помощи микросхемы MAX6627, датчика температуры для удаленного диода, и внешнего транзистора в диодном включении, расположенного на разъеме термопары. MX7705 может измерять и ограниченный диапазон отрицательных температур, так как его входной диапазон синфазного сигнала достигает 30 мВ ниже земли [2].

Для обработки сигналов термопар существуют также специализированные микросхемы. Они содержат локальный датчик температуры, прецизионный усилитель, АЦП и источник опорного напряжения. Например, MAX31855 — это преобразователь температуры в напряжение с компенсацией температуры холодного спая, который может оцифровывать сигналы термопар типов K, J, N, T или E. MAX31855 измеряет температуру при помощи термопары с разрешением 14 разрядов, или 0,25 °C (рис. 3).

Рис. 3. АЦП со встроенной схемой компенсации температуры холодного спая преобразует напряжение термопары без внешней компенсации

Компенсация температуры холодного спая

Термопара — это дифференциальный датчик, напряжение на выходе которого порождается разностью температур между горячим и холодным спаями. В соответствии с приведенной выше формулой 1 абсолютная температура горячего спая Tabs может быть найдена только в том случае, если можно точно измерить опорную температуру холодного спая TREF.

Для измерения абсолютной температуры холодного спая можно использовать современные платиновые терморезисторы. Они хорошо работают в широком диапазоне температур и имеют небольшие размеры, малое потребление и разумную цену.

Источник: https://www.kit-e.ru/articles/sensor/2012_1_52.php

Датчики температуры, термопары ХА

Каталог товаров ОВЕН Датчики ОВЕН Датчики температуры ОВЕН Датчики температуры, термопары

Сортировать по:

Цене

Новизне

Наличию

Материал оболочки: сталь 12Х18Н10Т
Длина монтажной части: 50 мм

есть в наличии

К сравнению

Предназначены для измерения температуры поверхностей при помощи закладных деталей в окислительных и нейтральных газовых средах, не содержащих веществ, вступающих во взаимодействие с материалом термопар и влажностью не более 80 %.

Диаметр: 6 мм
Материал оболочки: сталь 12Х18Н10Т
Длина монтажной части: 80 мм

есть в наличии

К сравнению

Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Материал оболочки: сталь 12Х18Н10Т
Длина монтажной части: 10мм

есть в наличии

К сравнению

ДТПL предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Диаметр: 5 мм
Материал оболочки: латунь
Длина монтажной части: 20 мм

есть в наличии

К сравнению

Данная модель термопреобразователя используется для осуществления непрерывного контроля температуры как жидкой, так и твердой рабочей среды. Это может быть пар, вода, газ, какие-либо сыпучие материалы, а также химические реагенты. Главное, чтобы среда не была агрессивной и не смогла повредить корпус самого датчика.

Диаметр: 6 мм
Материал оболочки: сталь 12Х18Н10Т
Длина монтажной части: 10 мм

есть в наличии

К сравнению

Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Диаметр: 6 мм
Материал оболочки: сталь 12Х18Н10Т
Длина монтажной части: 32 мм

есть в наличии

К сравнению

ДТПL предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Диаметр: 6 мм
Материал оболочки: сталь 12Х18Н10Т
Длина монтажной части: 40 мм

есть в наличии

К сравнению

Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Термопара представляет собой датчик, предназначенный для измерения температуры различных сред (пара, газа, жидкости, сыпучих материалов, химических реагентов и многого другого). Этот прибор представляет собой два проводящих электричество элемента, которые свариваются между собой, образуя спай. Устройство начинает генерировать напряжение, величина которого зависит от значения температуры. В этом и состоит принцип действия термопары.

Области применения устройства

Термоэлектрические преобразователи широко используются во многих отраслях промышленности (газовой, металлургической и т. д.) Приборы применяются в качестве термодатчика в автоматизированных системах управления и контроля, научно-исследовательской области и медицине.

Преимущества устройства

  1. Термоэлектрический преобразователь обеспечивает бесперебойную работу в условиях рекордно низких и высоких температур (от -200 до +2200 °С в зависимости от типа).
  2. Устройство имеет надежную конструкцию, благодаря чему отличается длительным сроком эксплуатации и может использоваться для решения разноплановых задач.
  3. Термопара отличается простотой в монтаже, эксплуатации и обслуживании.

    Прибор позволяет достичь показателей измерений с точностью до одной сотой градуса.

  4. Спай устройства может быть изолирован или может иметь в прямой контакт с измеряемым объектом.

Основные типы термопар

Термоэлектрические преобразователи классифицируются в зависимости от сплавов рабочих проводников. Согласно ГОСТ, в нашей стране принято обозначать виды устройств несколькими буквами. А в международной классификации используется однобуквенное обозначение.

ТипМатериалХарактеристика
ТХА (К) Хромель+алюмель Устройства такого типа эксплуатируются в окислительных и инертных средах. Температурный диапазон, доступный для измерения, варьируется в интервале от -200 до +1200 °С.
ТНН (N) Никросил+нисил Термопары отличаются стабильностью работы, устойчивостью к радиационным воздействиям и окислению электродов. Устройства обеспечивают эффективное измерение изменений температуры в диапазоне от 0 до +1230 °С.
ТЖК (J) Железо+ константан Датчики этого типа применяются в промышленной сфере и позволяют измерять температуру в диапазоне от -200 до 50 °С.
ТМК (Т) Медь+ константан Термопары такого типа являются универсальными и работают в температурном диапазоне от -250 до + 400 °С.
ТХК (L) Хромель+копель Термоэлектрические преобразователи этого типа являются наиболее чувствительными. Они предназначены для использования в инертных и окислительных средах при температуре до 600 °С.
ТПП (R, S) Платинородий + платина Такое оборудование может эксплуатироваться в газовых средах и измеряет температурные колебания в диапазоне от −50 до +1750 °С.
ТВР (А-1, А-2, А-3) Вольфрам + рений Термоэлектрические преобразователи этого типа разработаны для использования в неокислительных средах при температуре до 2200 °С.

Компания «ОвенКомплектАвтоматика» предлагает купить термопару ХА, НН и другие датчики температуры на выгодных условиях. Поскольку мы сотрудничаем с производителем напрямую, это позволяет нам исключать необоснованные торговые наценки.

Заказать приборы имеют возможность не только клиенты из Москвы, но и покупатели, которые проживают в других российских городах. Перевозкой в регионы занимаются транспортно-логистические компании.

Действует гибкая система скидок для оптовых клиентов и постоянных заказчиков.

Мы также предлагаем профессиональное гарантийное и послегарантийное обслуживание.

Источник: https://www.owenkomplekt.ru/datchiki-temperatury-tipa-dtpl-xk-dtpk-ha.html

Дтп термопары на основе ктмс с кабельным выводом

ВЫБРАТЬ И ЗАКАЗАТЬ

Термопары на основе КТМС предназначены для измерения температуры жидких, твердых и газообразных сред, в т.ч. с высокой температурой (до 1250 °С), не агрессивных к материалу корпуса датчика. 

В качестве материалов термоэлектродов для КТМС применяются различные сплавы, что определяет характеристики термопар и возможности их применения:

  • хромель-копель (L). Термопары обладают высокой стабильностью при температурах до 600 °С;
  • хромель-алюмель (K). Термопары отличаются стойкостью к окислению при высоких температурах до 1100 °С;
  • нихросил-нисил (N). Имеют высокую стабильность и широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +1250 °С, что позволяет использовать их для замены дорогостоящих термопар из драгоценных металлов.

Ассортиментный ряд термопар ОВЕН с КТМС включает в себя

Модификации с кабельным выводом ХХ4 — универсальные конструктивные исполнения датчиков для измерения температуры в труднодоступных местах, печах, прессах, для применения в пищевой промышленности и т.п. Рекомендуются на замену моделей 011, 021, 031.
Модификации с коммутационной головкой ХХ5 предназначены для измерения температуры быстропротекающих процессов. Рекомендуются к использованию при производстве строительных материалов, в металлургии, нефтегазовой отрасли.
Модернизированные высокотемпературные термопары имеют разборную конструкцию. Вставка из КТМС устанавливается в чехлы из стали ХН45Ю или чехлы из трубки МКРц. Широко применяются в металлургической и фарфорово-фаянсовой промышленностях, при обжиге кирпича, измерении температуры дымовых газов и т.п.

Функциональные преимущества термопар из КТМС по сравнению с проволочными термопарами

  • низкий показатель тепловой инерции (2 сек – для КТМС диаметром 4,5 мм) для регистрации быстропротекающих процессов;
  • высокая стабильность и увеличенный рабочий ресурс (превышение в 2-3 раза по сравнению с обычными);
  • возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах и кабельных каналах (60-100 м);
  • разные варианты установки: приваривать, припаивать или крепить термопару (хомутом, на винт) к поверхности;
  • выдерживают большие рабочие давления (до 150 МПа); 
  • для дополнительной защиты термоэлектродов от воздействия окружающей среды термопары могут производиться в защитных чехлах.

Общие сведения о термопарах

В общем случае термопара представляет собой два термоэлектрода из различных металлов, спаянных между собой. Один спай – «рабочий» – помещают в измеряемую среду, другой – «холодный» – должен находиться при температуре 0 °С. При разных температурах спаев по термоэлектродам протекает ЭДС, прямо пропорциональная разности этих температур. Рабочий спай защищается от прямого соприкосновения со средой защитной арматурой.

КТМС – Кабель Термопарный с Минеральной изоляцией в Стальной оболочке. Конструктивно КТМС состоит из гибкой металлической трубки, в которую помещены термоэлектроды (см. рис.). Пространство между термоэлектродами и стальной жаростойкой оболочкой заполнено плотной дисперсной минеральной изоляцией – оксидом магния.

Справочная таблица размеров кабельных термопар

Наружный диаметр защитной оболочки, d, мм 1,5 2,0 3,0 4,5
Количество термоэлектродов 2 2 2 4 2 4
Диаметр термоэлектродов C, мм 0,25 0,33 0,48 0,46 0,74 0,69
Толщина защитной оболочки, S, мм 0,18 0,23 0,33 0,33 0,51 0,51

Задать вопрос специалисту

Источник: https://owen.ru/product/dtp_termopari_na_osnove_ktms

Термопары: устройство и принцип работы простым языком, типы

В автоматизации технологических процессов очень часто приходится снимать показатели о температурных изменениях, для их загрузки в системы управления, с целью дальнейшей обработки. Для этого требуются высокоточные, малоинерционные датчики, способные выдерживать большие температурные нагрузки в определённом диапазоне измерений. В качестве термоэлектрического преобразователя широко используются термопары – дифференциальные устройства, преобразующие тепловую энергию в электрическую.

Устройства также являются простым и удобным датчиком температуры для термоэлектрического термометра, предназначенного для осуществления точных измерений в пределах довольно широких температурных диапазонов. В частности, управляющая автоматика газовых котлов и других отопительных систем срабатывает от электрического сигнала, поступающего от сенсора на базе термопары. Конструкции датчика обеспечивают необходимую точность измерений в выбранном диапазоне температур.

Устройство и принцип действия

Термопара конструктивно состоит из двух проволок, каждая из которых изготовлена из разных сплавов. Концы этих проводников образуют контакт (горячий спай) выполненный путём скручивания, с помощью узкого сварочного шва либо сваркой встык.

Свободные концы термопары замыкаются с помощью компенсационных проводов на контакты измерительного прибора или соединяются с автоматическим устройством управления. В точках соединения образуется другой, так называемый, холодный спай.

Схематически устройство изображено на рисунке 1.

Рис. 1. Схема строения термопары

Красным цветом выделено зону горячего спая, синим – холодный спай.

Электроды состоят из разных металлов (металл А и металл В), которые на схеме окрашены в разные цвета. С целью защиты термоэлектродов от агрессивной горячей среды их помещают в герметичную капсулу, заполненную инертным газом или жидкостью. Иногда на электроды надевают керамические бусы, как показано на рис. 2).

Рис. 2. Термопара с керамическими бусами

Принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте. При замыкании цепи, например милливольтметром (см. рис. 3) в точках спаек возникает термо-ЭДС. Но если контакты электродов находятся при одинаковой температуре, то эти ЭДС компенсируют друг друга и ток не возникает. Однако, стоит нагреть место горячей спайки горелкой, то согласно эффекту Зеебека возникнет разница потенциалов, поддерживающая существование электрического тока в цепи.

Рис. 3. Измерение напряжения на проводах ТП

Примечательно, что напряжение на холодных концах электродов пропорционально зависит от температуры в области горячей спайки.

Другими словами, в определённом диапазоне температур мы наблюдаем линейную термоэлектрическую характеристику, отображающую зависимость напряжения от величины разности температур между точками горячей и холодной спайки. Строго говоря, о линейности показателей можно говорить лишь в том случае, когда температура в области холодной спайки постоянна.

Это следует учитывать при выполнении градуировок термопар. Если на холодных концах электродов температура будет изменяться, то погрешность измерения может оказаться довольно значительной.

В тех случаях, когда необходимо добиться высокой точности показателей, холодные спайки измерительных преобразователей помещают даже в специальные камеры, в которых температурная среда поддерживается на одном уровне специальными электронными устройствами, использующими данные термометра сопротивления (схема показана на рис. 4). При таком подходе можно добиться точности измерений с погрешностью до ± 0,01 °С. Правда, такая высокая точность нужна лишь в немногих технологических процессах. В ряде случаев требования не  такие жёсткие и погрешность может быть на порядок ниже.

Рис. 4. Решение вопроса точности показаний термопар

На погрешность влияют не только перепады температуры в среде, окружающей холодную спайку. Точность показаний зависит от типа конструкции, схемы подключения проводников, и некоторых других параметров.

Типы термопар и их характеристики

Различные сплавы, используемые для изготовления термопар, обладают разными коэффициентами термо-ЭДС. В зависимости от того, из каких металлов изготовлены термоэлектроды, различают следующие основные типы термопар:

  • ТПП13 – платинородий-платиновые (тип R);
  • ТПП10 – платинородий-платиновые (тип S);
  • ТПР – платинородий-платинродиевые (тип B);
  • ТЖК – железо-константановые (тип J);
  • ТМКн – медь-константановые (тип T);
  • ТНН – нихросил-нисиловые (тип N);
  • ТХА – хромель-алюмелевые (тип K);
  • ТХКн – хромель-константановые (тип E);
  • ТХК – хромель-копелевые (тип L);
  • ТМК – медь-копелевые (тип M);
  • ТСС – сильх-силиновые (тип I);
  • ТВР – вольфрамрениевые (типы A-1 – A-3).

Источник: https://www.asutpp.ru/termopary.html

Термоэлектрические преобразователи по каталогу Овен

В общем случае термопара представляет собой два термоэлектрода из различных металлов, спаянных между собой. Один спай – «рабочий» – помещают в измеряемую среду, другой – «холодный» – должен находиться при температуре 0 °С.

При разных температурах спаев по термоэлектродам протекает ЭДС, прямо пропорциональная разности этих температур. Рабочий спай защищается от прямого соприкосновения со средой защитной арматурой.

В качестве материалов термоэлектродов применяются различные сплавы, что определяет характеристики термопар и возможности их применения.

Компания ОВЕН производит термопары пяти типов (ГОСТ Р 8.585-2001):

  • хромель-копель (L). Термопары обладают высокой стабильностью при температурах до 600 °С;
  • хромель-алюмель (K). Термопары отличаются стойкостью к окислению при высоких температурах до 1100 °С;
  • нихросил-нисил (N). Имеют высокую стабильность и широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +1250 °С, что позволяет использовать их для замены дорогостоящих термопар из драгоценных металлов;
  • железо-константан (J). Термопары для работы при температурах до 750 °С, обладают достаточно высокой чувствительностью при невысокой стоимости;
  • платинородий-платина (S). Термопара из благородных металлов, отличается высокой стабильностью и стойкостью к окислению при высоких температурах (до 1300 °С).

Основные преимущества термопар ОВЕН:

  • большой диапазон измеряемых температур
  • возможность измерения высоких температур

Термопары на основе КТМС

КТМС – Кабель Термопарный с Минеральной изоляцией в Стальной оболочке. Конструктивно КТМС состоит из гибкой металлической трубки, в которую помещены термоэлектроды (см. рис.). Пространство между термоэлектродами и стальной жаростойкой оболочкой заполнено плотной дисперсной минеральной изоляцией – оксидом магния.

Функциональные преимущества термопар из КТМС по сравнению с проволочными термопарами:

  • низкий показатель тепловой инерции (не более 3–4 с) для регистрации быстропротекающих процессов;
  • высокая стабильность и увеличенный рабочий ресурс (превышение в 2-3 раза по сравнению с обычными);
  • возможность изгиба, монтажа в труднодоступных местах и кабельных каналах (60-100 м);
  • разные варианты установки: приваривать, припаивать или крепить термопару (хомутом, на винт) к поверхности;
  • способны выдерживать большие рабочие давления;
  • для дополнительной защиты термоэлектродов от воздействия окружающей среды термопары могут производиться в защитных чехлах.  

Класс допуска и диапазон измерений:

Значение показателя тепловой инерции ОВЕН ДТП не превышает: 10 с – для термопреобразователей с изолированным от корпуса измерительным спаем; 20 (60) с – для термопреобразователей с изолированным от корпуса измерительным спаем, зависит от конструктивного исполнения датчика.

Т – температура измеряемой среды, °С.

ОВЕН ДТПХхх4
Преобразователи термоэлектрические на основе термоэлектродной проволоки с кабельным выводом

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПL054-00.60/1,5
Это означает, что к изготовлению и поставке подлежит преобразователь термоэлектрический «хромель-копель» с диапазоном измерения температуры: -40+400 °С, с изолированным рабочим спаем, диаметром термоэлектрода 0,5 мм, длиной монтажной части 60 мм, длиной кабельного вывода 1,5 м, в корпусе 054.

ОВЕН ДТПХхх5
Преобразователи термоэлектрические на основе термоэлектродной проволоки с коммутационной головкой

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПК045-0111.120
Это означает, что к изготовлению и поставке подлежит термопара «хромель-алюмель», материал защитной арматуры – сталь 10Х23Н18 с диапазоном измерения температуры от -40до +900 °С, с изолированным рабочим спаем, диаметром термоэлектрода 0,7 мм, с металлической коммутационной головкой, длиной монтажной части 120 мм, в корпусе 045.

ОВЕН ДТПХхх4
Преобразователи термоэлектрические на основе КТМС с кабельным выводом

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПN444-09.100/5С.1
Это означает, что изготовлению и поставке подлежит термопара «нихросил-нисил» с диапазоном измерения температуры: -40+1250 °С, с изолированным рабочим спаем, диаметром КТМС 4,5 мм, длиной монтажной части 100 мм, длиной силиконового кабельного вывода 5 м, классом допуска 1, конструктивное исполнение 444.

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПК264-07.100/5000/10С.

1
Это означает, что изготовлению и поставке подлежит термоэлектрический преобразователь с чувствительным элементом КТМС «хромель-алюмель», материал арматуры 12Х18Н10Т, материал защитной оболочки КТМС – AISI321, c диапазоном измерения температуры: -40 +800°С, с изолированным рабочим спаем, диаметром КТМС 3 мм, длиной монтажной части L1=100 мм, длиной вывода КТМС L2=5000 мм, длиной силиконового кабельного вывода 10 м; конструктивное исполнение 264.

ОВЕН ДТПХхх5
Преобразователи термоэлектрические на основе КТМС с коммутационной головкой

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПК125-0910.500.1
Это означает, что изготовлению и поставке подлежит преобразователь термоэлектрический «хромель-алюмель», материал защитной арматуры – сталь 12Х18Н10Т с диапазоном измерения температуры: -40+800 °С, с изолированным рабочим спаем, диаметром КТМС 4,5 мм, с металлической коммутационной головкой, длиной монтажной части 500 мм, классом допуска 1, конструктивное исполнение 125.

ОВЕН ДТПХхх1
Преобразователи термоэлектрические поверхностные

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПL021-0,5/5
Это означает, что изготовлению и поставке подлежит преобразователь термоэлектрический «хромель-копель», модели 021 с изоляцией – трубка МКРц, диаметром термоэлектрода 0,5 мм, длиной термопары 5 м, диапазон измерения: -40+600 ⁰С.

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПК031-0,7/10/3
Это означает, что изготовлению и поставке подлежит преобразователь термоэлектрический «хромель-алюмель», модели 031 с изоляцией – трубка МКРц, диаметром термоэлектрода 0,7 мм, длиной термопары – 10 м, длиной кабельного вывода – 3 м, диапазон измерения: -40+1100 ⁰С.

ОВЕН ДТПS (ПП)
Преобразователи термоэлектрические из благородных металлов

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПS021.1О-0,5/0,2 Это означает, что изготовлению и поставке подлежит термопара «платинородий-платиновая», модель 021.1, с неизолированным рабочим спаем, диаметр термоэлектродов: платинородий – 0,4 мм, платина – 0,5 мм,

длина термопары – 0,2 м, диапазон измерения: 0+1300 °С.

Пример обозначения при заказе: ОВЕН ДТПS145-0019.250 Это означает, что изготовлению и поставке подлежит термопара «платинородий-платиновая», модель 145, с изолированным рабочим спаем, диаметр термоэлектродов: платинородий – 0,4 мм, платина – 0,5 мм,

с металлической коммутационной головкой, материал корпуса – корунд CER795, длина монтажной части 250 мм, диапазон измерения: 0+1300 °С.

Источник: http://www.itrostov.ru/_5132311/

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Термопара – это устройство для измерения температур во всех отраслях науки и техники. Данная статья представляет общий обзор термопар с разбором конструкции и принципом действия устройства. Описаны разновидности термопар с их краткой характеристикой, а также дана оценка термопары как измерительного прибора.

Принцип работы термопары. Эффект Зеебека

Работа термопары обусловлена возникновением термоэлектрического эффекта, открытым немецким физиком Томасом Зеебеком (Tomas Seebeck) в 1821 г.

Явление основано на возникновении электричества в замкнутом электрическом контуре при воздействии определенной температуры окружающей среды. Электрический ток возникает при наличии разницы температур между двумя проводниками (термоэлектродами) различного состава (разнородных металлов или сплавов) и поддерживается сохранением места их контактов (спаев). Устройство выводит на экран подсоединенного вторичного прибора значение измеряемой температуры.

Выдаваемое напряжение и температура находятся в линейной зависимости. Это означает, что увеличение измеряемой температуры приводит к большему значению милливольт на свободных концах термопары.

Находящийся в точке измерения температуры спай называется «горячим», а место подключения проводов к преобразователю — «холодным».

Компенсация температуры холодного спая (КХС)

Компенсация холодного спая (КХС) – это компенсация, вносимая в виде поправки в итоговые показания при измерении температуры в точке подсоединения свободных концов термопары. Это связано с расхождениями между реальной температурой холодных концов с вычисленными показаниями градуировочной таблицы для температуры холодного спая при 0°С.

КХС является дифференциальным способом, при котором показания абсолютной температуры находятся из известного значения температуры холодного спая (другое название эталонный спай).

Конструкция термопары

При конструировании термопары учитывают влияние таких факторов, как «агрессивность» внешний среды, агрегатное состояние вещества, диапазон измеряемых температур и другие.

Особенности конструкции термопар:

1) Спаи проводников соединяются между собой скруткой или скруткой с дальнейшей электродуговой сваркой (редко пайкой).

ВАЖНО: Не рекомендуется использовать способ скручивания из-за быстрой потери свойств спая.

2) Термоэлектроды должны быть электрически изолированы по всей длине, кроме точки соприкосновения.

Источник: https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoe-termopara

Типы термопар

При выборе термопары необходимо учитывать тип термопары, изоляцию и конструкцию пробника, поскольку от этих факторов зависят диапазон измеряемых температур, точность и достоверность измеренных значений. Следует обратить внимание, что термопары с низкой чувствительностью (B, R и S по стандарту ANSI) обладают худшим разрешением. Тип термопары указан по ДСТУ 2837-94 ((ГОСТ3044-94) с соответствием в скобках по стандарту ANSI. Тип ТХА (K).

Материал термоэлектродов: хромель и алюмель

Хромель-алюмелевые термопары считаются термопарами общего назначения. Отличаются невысокой стоимостью. Используются в самых различных щупах. Этими термопарами можно измерять температуры в диапазоне от -270 °C до +1372 °C. Чувствительность составляет примерно 41 мкВ/°C.

Тип ТХКн (E). Материал термоэлектродов: хромель и константан

Хромель-константановые термопары дают сильный выходной сигнал 68 мкВ/°C, что делает их удобными для измерения низких (криогенных) температур. Рабочий диапазон: -270 °C до +1000 °C

Тип ТЖКн (J). Материал термоэлектродов: железо и константан

Железо-константановые термопары менее популярны, чем хромель-алюмелевые вследствие более узкого диапазона измерений от -210 °C до +1200 °C, и их не рекомендуется использовать при температурах выше 760 °C, поскольку резкое изменение магнитных свойств приводит к постоянному нарушению градуировки измерительного прибора.

Tип ТНН (N). Материал термоэлектродов: нихросил и нисил

Нихросил-нисиловые термопары отличаются стабильностью и стойкостью к окислению при высокой температуре. Благодаря этому термопары ТНН пригодны для измерения высоких температур, хотя и не содержат дорогостоящей платины как термопары типов ТПП (B, R, S). Эти своего рода усовершенствованные термопары ТХА (K) находят все более широкое применение в промышленности.

Термопары из благородных металлов (B, R и S)

Эти термопары имеют схожие характеристики. Отличаются стабильностью показаний, но из-за низкой чувствительности (примерно 10 мкВ/°C) обычно применяются лишь для высокотемпературных измерений (свыше 300 °C).

Тип ТПР (B). Материал термоэлектродов: платина-родий.(30 % родия) и платина-родий (6 % родия)

Платина-родиевые термопары B пригодны для измерения высоких температур – до 1800 °C. Благодаря своеобразной форме кривой зависимости напряжения от температуры, термопары B часто дают одинаковый сигнал на выходе при 0 °C и при 42 °C. Это делает их бесполезными для измерения температур ниже +50 °C, хотя их рабочим диапазоном считается интервал от 0 °C до 1820 °C.

Тип (R). Материал термоэлектродов: платина-родий (13 % родия) и родий

Платина-родиевые термопары R служат для измерения высоких температур – обычно до 1600 °C. Отличаются низкой чувствительностью (10 мкВ/°C) и высокой стоимостью, что делает их малопригодными для широкого использования. Весь диапазон измерения: от – 50 °C до 1768 °C.

Тип ТПП (S). Материал термоэлектродов: платина-родий (10 % родия) и платина

Платина-родиевые термопары S применяются в высокотемпературном диапазоне – обычно до 1600 °C. Непригодны для широкого использования вследствие низкой чувствительности (10 мкВ/°C) и высокой стоимости. Благодаря высокой стабильности термопары S стали стандартом поверки для точки плавления золота 1064,43 °C. Полный рабочий диапазон: от – 50 °C до 1768 °C.

Тип ТВР (C). Материал термоэлектродов: вольфрам и рений

Вольфрам-рениевые термопары используются для измерений высоких температур. Рабочий диапазон термопар ТВР: от 0 °C до 2320 °C. Вольфрам-молибденовые термопары (материал термоэлектродов — вольфрам и молибден) работают в аналогичном диапазоне температур.

Тип (T). Материал термоэлектродов: медь и константан

Медь-константановые термопары Т работают в диапазоне температур от — 270 °C до +400 °C.

Источник: http://sensors.com.ua/thermopile_sensors.html

Термопары. Виды и состав. Устройство и принцип действия

Преобразователь температуры в электрический ток называется термопарой. Такой термоэлемент используется в преобразовательных и измерительных устройствах, а также во многих системах автоматики. Если рассматривать термопары по международным стандартам, то это два проводника из разных материалов.

Устройство

На одном конце эти проводники соединены между собой для создания термоэлектрического эффекта, позволяющего измерять температуру.

https://www.youtube.com/watch?v=fJopB-5553U

Внешне такое устройство выглядит в виде двух тонких проволочек сваренных на одном конце между собой, образуя маленький шарик. Многие китайские мультиметры имеют в комплекте такие термопреобразователи, что дает возможность измерять температуру разных нагретых элементов устройств. Эти два проводника обычно помещены в стекловолоконную прозрачную трубку. С одной стороны находится аккуратный сварной шарик, а с другой специальные разъемы для подключения к измерительному прибору.

Промышленное оборудование имеет более сложную конструкцию, по сравнению с китайскими термопарами. Рабочий элемент термодатчика заключают в металлический корпус в виде зонда, внутри которого он изолирован керамическими изоляторами, способными выдержать высокую температуру и воздействие агрессивной среды. На производстве таким термодатчиком измеряют температуру в технологических процессах.

Термопары являются наиболее популярным старым термоэлементом, который применяется в различных приборах для измерения температуры. Он обладает высокой надежностью, низкой инертностью, универсален и имеет низкую стоимость. Диапазон измерения различными видами термопар очень широк, и находится в пределах -250 +2500°С. Конструктивные особенности термодатчика не позволяют обеспечить высокую точность измерений, и погрешность может составлять до 2 градусов.

В бытовых условиях термопары используются в паяльниках, газовых духовках и других бытовых устройствах.

Принцип действия

Работа рассматриваемого термодатчика заключается в использовании эффекта ученого физика Зеебека, который обнаружил, что при спайке двух разнородных проводов в них образуется термо ЭДС, величина которого возрастает с увеличением нагрева места спайки. Позже это явление назвали термоэлектрическим эффектом Зеебека.

Напряжение, вырабатываемое термопарой, зависит от степени нагревания и вида применяемых металлов. Величина напряжения небольшая, и находится в интервале 1-70 микровольт на один градус.

При подключении такого температурного датчика к измерительному устройству, возникает дополнительный термоэлектрический переход. Поэтому образуется два перехода в разных режимах температуры. Входящий электрический сигнал на измерительном приборе будет зависеть от разности температур двух переходов.

Для измерения абсолютной температуры используют способ, называемый компенсацией холодного спая. Суть этого способа заключается в помещении второго перехода, не находящегося в зоне измерения, в среду образцовой температуры. Раньше для этого применяли обычный способ – размещали второй переход в тающий лед.

Сегодня для этого используют вспомогательный температурный датчик, находящийся рядом со вторым переходом. По данным дополнительного термодатчика измерительное устройство корректирует итоги измерения.

Это упрощает схему измерения, так как измерительный элемент и термопару совместно с дополнительным компенсатором можно соединить в одно устройство.

Разновидности

Температурные датчики на основе термопары разделяются по типу применяемых металлов.

Железо-константановые

  • Достоинством стала низкая стоимость.
  • Нельзя применять при температуре менее ноля градусов, так как на металлическом выводе влага создает коррозию.
  • После термического старения показатели измерений возрастают.
  • Наибольшая допустимая температура использования +500°С, при более высокой температуре выводы очень быстро окисляются и разрушаются.
  • Железо-константановый вид является наиболее подходящим для вакуумной среды.

Хромель-константановые

  • Способны работать при пониженных температурах.
  • Материалы электродов обладают термоэлектрической однородностью.
  • Их достоинство – повышенная чувствительность.

Медно-константановые термопары

  • Оба электрода отожжены для создания термоэлектрической однородности.
  • Не восприимчивы к высокой влажности.
  • Нецелесообразно применять при температурах, превышающих 400°С.
  • Допускается применение в среде с недостатком или избытком кислорода.
  • Допускается применение при температуре ниже 0°С.

Хромель-алюмелевые термопары

  • Серная среда вредно влияет на оба электрода термодатчика.
  • Нецелесообразно применять в среде вакуума, так как из электрода Ni-Cr может выделяться хром. Это явление называют миграцией. При этом термодатчик изменяет ЭДС и выдает температуру ниже истинной.
  • Снижение показаний после термического старения.
  • Применяется в насыщенной кислородом атмосфере или в нейтральной среде.
  • В интервале 200-500°С появляется эффект гистерезиса. Это означает, что при охлаждении и нагревании показания отличаются. Разница может достигать 5°С.
  • Широко применяются в разных сферах в интервале от -100 до +1000 градусов. Этот диапазон зависит от диаметра электродов.

Нихросил-нисиловые

  • Наиболее высокая точность работы из всех термопар, изготовленных из неблагородных металлов.
  • Повышенная стабильность функционирования при температурах 200-500°С. Гистерезис у таких термодатчиков значительно меньше, чем у хромель-алюмелевых датчиков.
  • Допускается работа в течение короткого времени при температуре 1250°С.
  • Рекомендуемая температура эксплуатации не превышает 1200°С, и зависит от диаметра электродов.
  • Этот тип термопары разработан недавно, на основе хромель-алюмелевых термодатчиков, которые могут быстро загрязняться различными примесями при повышенных температурах. Если спаять два электрода с кремнием, то можно заранее искусственно загрязнить датчик. Это позволит уменьшить риск будущего загрязнения при работе.

Платинородий-платиновые

  • Наибольшая рекомендуемая температура эксплуатации 1350°С.
  • Допускается кратковременное использование при 1600°С.
  • Нецелесообразно использовать при температуре менее 400°С, так как ЭДС будет нелинейной и незначительной.
  • При температуре более 1000°С термопара склонна к загрязнению кремнием, содержащимся в керамических изоляторах. Поэтому рекомендуется применять керамические трубки из чистого оксида алюминия.
  • Способны работать в окислительной внешней среде.
  • Если температура работы более 900°С, то такие термодатчики загрязняются железом, медью, углеродом и водородом, поэтому их запрещается армировать стальными трубками, либо необходимо изолировать электроды керамикой с газонепроницаемыми свойствами.

Платинородий-платинородиевые

  • Оптимальная наибольшая рабочая температура 1500°С.
  • Нецелесообразно использование при температуре менее 600°С, где ЭДС нелинейная и незначительная.
  • Допускается кратковременное использование при 1750°С.
  • Может применяться в окислительной внешней среде.
  • При температуре 1000 и более градусов термопара загрязняется кремнием, поэтому рекомендуется применять керамические трубки из чистого оксида алюминия.
  • Загрязнение железом, медью и кремнием ниже, по сравнению с предыдущими видами.

Преимущества

  1. Прочность и надежность конструкции.
  2. Простой процесс изготовления.
  3. Спай датчика можно заземлять или соединять с объектом измерения.
  4. Широкий интервал эксплуатационных температур, что позволяет считать термоэлектрические датчики наиболее высокотемпературными из контактных видов.

Недостатки

  • Материал электродов реагирует на химические вещества, и при плохой герметичности корпуса датчика, его работа зависит от атмосферы и агрессивных сред.
  • Градуировочная характеристика изменяется из-за коррозии и появления термоэлектрической неоднородности.
  • Требуется проверять температуру холодных спаев. В новых устройствах измерительных приборов на базе термодатчиков применяется измерение холодных спаев полупроводниковым сенсором или термистором.
  • На большой длине удлинительных и термопарных проводников может появляться эффект «антенны» для имеющихся электромагнитных полей.
  • ЭДС зависит от температуры по нелинейному графику, что затрудняет проектирование вторичных преобразователей сигнала.
  • Если серьезные требования предъявляются к времени термической инерции термодатчика, и требуется заземлять спай, то необходимо изолировать преобразователь сигнала, чтобы не было утечки тока в землю.

Точность и целостность системы измерений на основе термопарного датчика может быть увеличена, если соблюдать определенные условия:

  • Не допускать вибраций и механических натяжений термопарных проводников.
  • При применении миниатюрной термопары из тонкой проволоки. Необходимо применять ее только в контролируемом месте, а за этим местом следует применять удлинительные проводники.
  • Рекомендуется применять проволоку большого диаметра, не изменяющую температуру измеряемого объекта.
  • Использовать термодатчик только в интервале рабочих температур.
  • Избегать резких перепадов температуры по длине термодатчика.
  • При работе с длинными термодатчиками и удлинительными проводниками, необходимо соединить экран вольтметра с экраном провода.
  • Для вспомогательного контроля и температурной диагностики используют специальные температурные датчики с 4-мя термоэлектродами, позволяющими выполнять вспомогательные температурные измерения, сопротивления, напряжения, помех для проверки надежности и целостности термопар.
  • Проводить электронную запись событий и постоянно контролировать величину сопротивления термоэлектродов.
  • Применять удлиняющие проводники в рабочем интервале и при наименьших перепадах температур.
  • Применять качественный защитный чехол для защиты термопарных проводников от вредных условий.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/termopary/

Термопары: подробно простым языком

Термопары — это наиболее распространенное устройство для измерения температуры. Термопары генерируют напряжение при нагревании и возникающий ток позволяет проводить измерения температуры. Отличается своей простотой, невысокой стоимостью, но внушительной долговечностью. Благодаря своим преимуществам, термопара используется повсеместно.

Стандартная термопара Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Принцип работы термопары

Термопара представляет собой два провода, изготовленных из различных металлов. Эти два провода скреплены или сварены вместе и образуют спай. Когда на этот спай оказывают воздействие изменения температуры, то термопара реагирует на них генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры.

Если термопара подсоединена к электрической цепи, то величина генерируемого напряжения будет отображаться на шкале измерительного прибора. Затем показания прибора могут быть преобразованы в температурные показания с помощью таблицы. На некоторых приборах шкала откалибрована непосредственно в градусах.

Термопара в электрической цепи

Спай термопары

В конструкции большинства термопар предусмотрен только один спай. Однако, когда термопара подсоединяется к электрической цепи, то в точках ее подсоединения может образовываться еще один спай.

Цепь термопары

Цепь, показанная на рисунке, состоит из трех проводов, помеченных как А, В и С. Провода скручены между собой и помечены как D и Е. Спай представляет собой дополнительный спай, который образуется, когда термопара подсоединяется к цепи. Этот спай называется свободным (холодным) спаем термопары. Спай Е — это рабочий (горячий) спай. В цепи находится измерительный прибор, который измеряет разницу величин напряжения на двух спаях.

Два спая соединены таким образом, что их напряжение противодействует друг другу. Таким образом, на обоих спаях генерируется одна и та же величина напряжения и показания прибора будут равны нулю. Так как существует прямо пропорциональная зависимость между температурой и величиной напряжения, генерируемой спаем термопары, то два спая будут генерировать одни и те же величины напряжения, когда температура на них будет одинаковой.

Воздействие нагрева одного спая термопары

Когда спай термопары нагревается, величина напряжения повышается прямо пропорционально. Поток электронов от нагретого спая протекает через другой спай, через измерительный прибор и возвращается обратно на горячий спай. Прибор показывает разницу напряжения между двумя спаями. Разность напряжения между двумя спаями. Разность напряжения, показываемая прибором, преобразуется в температурные показания либо с помощью таблицы, либо прямо отображается на шкале, которая откалибрована в градусах.

Холодный спай термопары

Холодный спай часто представляет собой точку, где свободные концы проводов термопары подсоединяются к измерительному прибору.

В силу того, что измерительный прибор в цепи термопары в действительности измеряет разность напряжения между двумя спаями, то напряжение холодного спая должно поддерживаться на неизменном уровне, насколько это возможно. Поддерживая напряжение на холодном спае на неизменном уровне мы тем самым гарантируем, что отклонение в показаниях измерительного прибора свидетельствует о изменении температуры на рабочем спае.

Если температура вокруг холодного спая меняется, то величина напряжения на холодном спае также изменится. В результате изменится напряжение на холодном спае. И как следствие разница в напряжении на двух спаях тоже изменится, что в конечном итоге приведет к неточным показаниям температуры.

Для того, чтобы сохранить температуру на холодном спае на неизменном уровне во многих термопарах используются компенсирующие резисторы. Резистор находится в том же месте, что и холодный спай, так что температура воздействует на спай и резистор одновременно.

Цепь термопары с компенсирующим резистором

Рабочий спай термопары (горячий)

Рабочий спай — это спай, который подвержен воздействию технологического процесса, чья температура измеряется. Ввиду того, что напряжение, генерируемое термопарой прямо пропорционально ее температуре, то при нагревании рабочего спая, он генерирует больше напряжения, а при охлаждении — меньше.

Рабочий спай и холодный спай

Типы термопары

Термопары конструируются с учетом диапазона измеряемых температур и могут изготавливаться из комбинаций различных металлов. Комбинация используемых металлов определяет диапазон температур, измеряемых термопарой. По этой причине была разработана маркировка с помощью букв для обозначения различных типов термопар. Каждому типу присвоено соответствующее буквенное обозначение, и это буквенное обозначение указывает на комбинацию используемых металлов в данной термопаре.

Типы термопар и диапазон их температур

Когда термопара подключается к электрической цепи, то она не будет работать нормально пока не будет соблюдена полярность при подключении. Плюсовые провода должны быть соединены вместе и подсоединены к плюсовому выводу цепи, а минусовые к минусовому.

Если провода перепутать, то рабочий спай и холодный спай не будут в противофазе и показания температуры будут неточными.Одним из способов определения полярности проводов термопары -это определение по цвету изоляции на проводах.

Помните, что минусовой провод во всех термопарах — красный.

Цвет изоляции проводов термопар

Во многих случаях приходится использовать провода для удлинения протяженности цепи термопары. Цвет изоляции соединительных проводов также несет в себе информацию. Цвет внешней изоляции соединительных проводов — разный, в зависимости от производителя, однако цвет первичной изоляции проводов обычно соответствует кодировке, указанной в таблице выше.

Неисправности термопары

Если термопара выдает неточные показания температуры, и было проверено, что нет ослабленных соединений, то причина может крыться либо в регистрирующем приборе, либо в самой термопаре, первым обычно проверяется регистрирующий прибор, так как приборы чаще выходят из строя, чем термопары.

Более того, если прибор показывает хоть какие-нибудь показания, пусть даже неточные, то, скорей всего, дело не в термопаре. Если термопара неисправна, то обычно она не выдает вообще никакого напряжения, и прибор не будет выдавать никаких показаний. Если показаний на приборе нет совсем, то вероятно дело в термопаре.

Если Вы подозреваете, что термопара вышла из строя, то проверьте ее сигнал на выходе с помощью прибора, который называется милливольтный потенциометр, который используется для измерения малых величин напряжения.

Потенциометр

Источник: http://kipiavp.ru/pribori/termopara.html

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как растопить печь в доме
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Дома тепло
Как выбрать терморегулятор для теплого пола

Закрыть