Принцип работы термопары

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.

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

Преимущества термопар

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.

Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Схема термопары типа К. При температуре спая проволок из хромеля и алюмеля равной 300 °C и температуре свободных концов 0 °C развивает термо-ЭДС 12,2 мВ.

Принцип действия

Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используются два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов. Требования к проводам для подключения термопар установлены в стандарте МЭК 60584-3.

Следующие основные рекомендации позволяют повысить точность измерительной системы, включающей термопарный датчик:

Применение термопар

Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.

В 1920-х — 1930-х годах термопары использовались для питания простейших радиоприемников и других слаботочных приборов. Вполне возможно использование термогенераторов для подзарядки АКБ современных слаботочных приборов (телефоны, камеры и т. п.) с использованием открытого огня.

Преимущества термопар

• Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С).
• Большой температурный диапазон измерения: от −250 °C до +2500 °C.
• Простота.
• Дешевизна.
• Надёжность.

Недостатки

Типы термопар

Технические требования к термопарам определяются ГОСТ 6616-94.Стандартные таблицы для термоэлектрических термометров (НСХ), классы допуска и диапазоны измерений приведены в стандарте МЭК 60584-1,2 и в ГОСТ Р 8.585-2001.

• платинородий-платиновые
• платинородий-платиновые
• платинородий-платинородиевые
• железо-константановые (железо-медьникелевые)
• медь-константановые (медь-медьникелевые)
• нихросил-нисиловые (никельхромникель-никелькремниевые)
• хромель-алюмелевые
• хромель-константановые
• хромель-копелевые
• медь-копелевые
• сильх-силиновые
• вольфрам и рений — вольфрамрениевые

В настоящее время стандарт МЭК 60584 пересматривается. Планируется введение в стандарт вольфрам-рениевых термопар типа А-1, НСХ для которых будет соответствовать российскому стандарту, и типа С по стандарту АСТМ.

В 2008 г. МЭК ввел два новых типа термопар: золото-платиновые и платино-палладиевые. Новый стандарт МЭК 62460 устанавливает стандартные таблицы для этих термопар из чистых металлов. Аналогичный Российский стандарт пока отсутствует.

Сравнение термопар

Таблица ниже описывает свойства нескольких различных типов термопары. В пределах колонок точности, T представляет температуру горячего спая, в градусах Цельсия. Например, термопара с точностью В±0.0025Г—T имела бы точность В±2.5 В°C в 1000 В°C.

Есть несколько методов включения преобразователя, но мы рассмотрим самые распространенные: простой и дифференциальный. Простой — измерительный прибор включается напрямую к двум термопарам. Дифференцированный — применяются проводники с разными соотношениями термо-ЭДС, соединённые в двух концах, а измерительный прибор подключается в разрыв одного из проводников.

Методы подключения

Есть несколько методов включения преобразователя, но мы рассмотрим самые распространенные: простой и дифференциальный. Простой — измерительный прибор включается напрямую к двум термопарам. Дифференцированный — применяются проводники с разными соотношениями термо-ЭДС, соединённые в двух концах, а измерительный прибор подключается в разрыв одного из проводников.

Во время дистанционного включения, ставятся удлинительные либо компенсационные провода. Удлинительные провода создаются из тех же металлов, что и термоэлектроды, но с разными размерами. Компенсационные — изготовляются из благородных металлов, но их состав, отличается от состава термоэлектродов.

Типы термопар и виды

Электронагреватели и ТЭНы с терморегулятором

Средства автоматики позволяют контролировать процесс нагрева и поддержания заданной температуры. Эти средства включают: ТЕРМОПАРУ — ТЕРМОРЕГУЛЯТОР — КОНТАКТОР (пускатель) — электронагреватели.

• Контактор предназначен для коммутации электронагревателей (напряжение от 24 до 380 В) при максимальном токе до 100 А.
• Терморегулятор — измеритель с цифровой индикацией измеряемой температуры. Одноканальный или двухканальный (по сигналам двух датчиков). Возможно управление трехфазной нагрузкой.
• Термопары измеряют температуру среды или самого электронагревателя.

Для контроля уровня жидкости служит сигнализатор уровня (вода, кислоты, щелочи), он обеспечивает управление положением уровня и сигнализацию о недопустимом снижении уровня с помощью кондуктометрических датчиков с чувствительными элементами из нержавеющей стали, титана или тантала.

Мы рекомендуем преобретать электронагреватели и ТЭНы с терморегулятором для обеспечения более удобной и безопасной эксплуатации.

В любых устройствах, где предусмотрен электрический нагрев, используют трубчатые электронагревательные элементы. Электроток эффективно трансформируется в тепловую энергию. Благодаря этому жидкость достигает необходимой температуры, а терморегулятор отключается. Включение происходит, когда жидкость теряет температуру и достигает критических нижних показателей.

Электронагреватели и ТЭНы с терморегулятором популярны потому, что дают возможность постоянно поддерживать жидкость в необходимом температурном диапазоне. Запуск в работу и отключение терморегулятора происходит автоматически благодаря температурному датчику, который показывает, какова температура воды.

Электронагреватели используют в разных сферах:

• отопление помещений. Вставляют в батарею;
• нагрев воды в резервуарах на производстве;
• подача горячей воды для реализации любых хозяйственных нужд: стирка, мытье посуды, принятие душа.

Учитывая разнообразные сферы применения, ТЭНы выпускают для разной техники, они бывают для:

• водонагревателей;
• радиаторов;
• электрических печей;
• бытовой техники;
• нагрева жидкостей: вода, кислота, нефть, масло;
• спецназначения.

Самое востребованное на рынке оборудование обладает мощностью, кВт: 2, 3, 5.

Принцип работы термопары

Термоэлектрические преобразователи работают на основе термоэлектрического эффекта. Более распространенных устройств для измерения температуры не существует. Нагрев приводит к выработке напряжения. В цепи действует ток, делают замеры температуры.

Термопары обладают интересной конструкцией. В наличии два термопроводника из неодинаковых металлов. Соединены так, чтобы образовалась замкнутая электрическая цепь. Свободные концы замыкают компенсационными проводами на контакты измерительного приспособления. Места соединения образованы холодным спаем. А концы термопроводников дают контакт и соединены горячим спаем.

Чтобы получить ток, цепь замыкают. Однако важно соблюдать одно условие: контакты термоэлектродов должны быть с разной температурой, чтобы термо-ЭДС, которые возникают в местах спаек, не компенсировали друг друга.

Типы термопар и виды

Для изготовления термоэлектрических преобразователей используют разные сплавы из благородных и неблагородных металлов, что и дает возможность классифицировать изделия. Русско-буквенная маркировка термоэлектрических преобразователей указывает на их состав. Например, ТНН – термопара нихросил-нисиловая.

Типы термопар, которые состоят из благородных металлов:

• платинородий-платинородиевые (тип В). Максимальный температурный предел работы элементов – 1500 градусов. Нормально переносят окислительные среды. В рабочих условиях ниже 600 градусов, использование ТПР нецелесообразно;
• платинородий-платиновые (S и R). Допустимый максимум – 1350 градусов. Окислительная атмосфера подходит для эксплуатации ТПП. Но не рекомендуют использовать, когда рабочая температура не дотягивает до 400 градусов;

Типы термопар, в основе которых неблагородные металлы:

Преимущества и недостатки использования термопар

• результаты измерений высокоточные;
• рабочий температурный диапазон находится в широких пределах;
• высоконадежность температурных датчиков;
• термопары просто обслуживают;
• изделия недорогие по стоимости.

• высокоточность измерений гарантирована, если элементы индивидуально градуированы;
• на показатели устройств оказывают влияние свободные спаи;
• через термопару не может проходить ток, когда измеряют температуру.

Несмотря на наличие недостатков, термоэлектрические преобразователи все равно популярны и востребованы, поскольку многие минусы можно устранить и добиться высоких результатов в эксплуатации.

Понятно, что вольтметр «видит» только разницу между этими двумя напряжениями, генерируемыми в точках соединения.

• Главная
• О проекте
• Сервис

• Шкафы, системы, контроллеры и термостаты управления электрообогревом
• Обогреватели шкафов автоматики
• Поясной электрический обогреватель баллонов с фреоном HotBelt™
• Обогреватель для IBC контейнеров
• Влагозащищенные обогреватели для бочек
• Промышленные силиконовые нагреватели для бочек и баков
• Нагреватели для бочек и баков ECONO
• Нагреватели для металлических и пластиковых бочек.
• Промышленные термостаты
• Нагреватели взрывозащищенные для бочек, IBC-контейнеров и газовых баллонов

Воздуходувки

Комплектующие для факельных систем

Цементирующее огнезащитное покрытие

Керамическое стекловолокно

Приварные огнеупорные анкеры

Термические окислители, печи и камеры дожига — как системы контроля выбросов вредных и загрязняющих веществ.

Промышленные стационарные пирометры.

• Промышленные пирометры для экструзии алюминия.
• Особенности стационарных пирометров
• Промышленные пирометры для установок регенерации серы.

Теория измерений и контроля давления

• Принцип работы реле давления
• Принцип работы реле температуры
• Общая предупреждающая информация
• Маркировка реле давления и температуры
• Капиллярные трубки и температурные карманы

Термические окислители и печи дожига

• Снижение выбросов ароматических углеводородов
• Переработка хлора
• Снижение выбросов оксидов азота
• Расщепление и переработка аммиака

Контакты

Поиск

Ссылки

Принцип работы термопар

Если два провода из разнородных металлов соединены друг с другом на одном конце, на другом конце данной конструкции, за счет контактной разницы потенциалов, появляется напряжение (ЭДС), которое зависит от температуры. Иными словами, соединение двух разных металлов ведет себя как гальванический элемент, чувствительный к изменению температуры. Такой вид температурного сенсора называется термопарой:

Данное явление предоставляет нам простой путь для нахождения электрического эквивалента температуры: необходимо просто измерить напряжение и Вы можете определить температуру этого места соединения двух металлов. И это было бы просто, если бы не следующее условие: когда Вы присоедините любой вид измерительного прибора к проводам термопары, то неизбежно сделаете второе место соединения разнородных металлов.

Следующая схема показывает, что железо — медное соединение J1 обязательно дополняется вторым железо — медным соединением J2 противоположной полярности:

Мы можем выразить эту связь математически следующим образом:

Понятно, что вольтметр «видит» только разницу между этими двумя напряжениями, генерируемыми в точках соединения.

Существует несколько методов, чтобы заставить датчик температуры на базе термопары измерять температуру в нужной точке, и они будут рассмотрены ниже.

Все контуры термопары – независимо от того, простые они или сложные – демонстрируют эту фундаментальную особенность. Необходимо мысленно представить простой контур из двух разнородных металлических проводов и затем, выполняя «мысленный эксперимент», определить, как этот контур будет вести себя в местах соединения при одинаковой температуре и при различных температурах. Это — лучший способ для любого человека понять, как работают термопары.

В зависимости от используемых проводниковых материалов в термопаре, можно измерять температуры в различных числовых диапазонах. Благодаря использованию термопар появилась возможность производить измерения температур примерно от -250ᴼC до 2000ᴼC и более.

Принцип работы и схема

Место нагрева обычно называют горячим спаем. Место, где нет нагрева – холодный спай.

Если в разрыв цепи подключить гальванометр или микровольтметр, то можно измерить величину термо-ЭДС, которая будет составлять несколько мили- или микровольт. Значение термо-ЭДС будет зависеть от величины нагрева в месте соединения проводников и от величины температуры в месте соединения проводников, где нагрев не происходит. Т.е. значение термо-ЭДС зависит от разности температур между холодным и горячим спаем. Также термо-ЭДС зависит и от рода самих проводников.

Таким образом, если место соединения разнородных проводников термопары нагреть, то между несоединёнными (свободными) концами проводников возникнет разность потенциалов, которую можно измерить электроизмерительным прибором. Благодаря современным преобразователям возникающую разность потенциалов можно преобразовать в определённое цифровое значение, т.е. вполне реально узнать значение температуры нагрева в месте соединения проводников термопары.

Для того чтобы измерения были точными, температура холодного спая должна быть неизменной. Т.к. это не всегда возможно, используются специальные компенсационные схемы для компенсации температуры холодного спая.

Конструкция

Современные термопары изготавливаются различной формы и длины. По конструктивному исполнению их можно разделить на две группы:

● термопары с защитным кожухом.

Первые представляют собой изделие, у которого место соединения двух проводников не закрыто и не защищено от внешних воздействий. Такое исполнение позволяет достичь быстрого времени измерения температуры и низкой инертности.

Второй тип термопары выпускается в виде зонда. Зонд представляет собой металлическую трубку с внутренним изолятором, выдерживающим высокую температуру. Внутрь зонда помещается термоэлектрический элемент термопары. Благодаря такой конструкции термоэлемент защищён от влияния агрессивных сред различных технологических процессов.

Типы термопар — таблица

Термопары отличаются друг от друга материалом используемых проводников и в зависимости от этого делятся на определённые типы. Вот некоторые из них:

У каждого соединения двух определённых сплавов есть своя постоянная зависимость между измеряемой температурой и напряжением на выходе термопары.

Для выбора типа термопары, необходимо знать диапазон температур технологического процесса.

Подключение

Для того чтобы производить измерение температуры при помощи термопар, их подключают к специальным измерительным преобразователям. Подключение выполняется либо напрямую, либо дифференциально (в разрыв проводников с различными коэффициентами термо-ЭДС).

Если термопара находится на довольно длинном расстоянии от измерительного прибора, используют специальные удлинительные провода и так называемые компенсационные провода.

Плюсы

У термопар есть масса преимуществ по сравнению с другими датчиками температуры. К плюсам можно отнести:

● невысокая стоимость (хотя зависит от дополнительных элементов, таких как соединительные провода, защита в виде зонда, дополнительные разъёмы);

● возможность использовать в экстремальных условиях и достаточно агрессивных средах;

● большой диапазон измеряемых температур;

● определённая точность измерений;

● широкая сфера применения.

Недостатки

Как и у любого изделия, у термопар имеются и недостатки. К ним относятся:

● низкое выходное напряжение (на один градус по Цельсию всего несколько микровольт);

Кроме того иногда используют термопары из чистых металлов: платина-палладиевые и золото-платиновые. Их главное отличие более лучшая стабильность и точность по сравнению с платинородий-платиновыми аналогами.

Принцип действия термоэлектрического преобразователя

Так например, разместив металлический спай с отличными от нуля коэффициентами термо-ЭДС в определенную среду с температурой Т₁, мы получим разность потенциалов между противоположными контактами, находящимися при Т₂. При этом образующее напряжение будет прямо пропорционально разности температур Т₁ и Т₂.

В основном используются два способа подсоединения термопары к измерительным устройствам: простой и дифференциальный. В простом случае измерительный прибор подсоединяется напрямую к двум термоэлектродам. При дифференциальном способе применяются два проводника с различными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительное устройство подключается в разрыв одного из проводников.

Термопары преимущества:

Термопары недостатки:

Кроме того иногда используют термопары из чистых металлов: платина-палладиевые и золото-платиновые. Их главное отличие более лучшая стабильность и точность по сравнению с платинородий-платиновыми аналогами.

Старейшие температурные датчики из неблагородных металлов нашли широкое применение в промышленности. Они стоят копейки устойчивы к вибрациям, и просты в использовании, при необходимости могут изготавливаться во взрывозащищенном исполнении. Их главным плюсом является отличная чувствительность. Серьезным минусом можно считать образование термоэлектрической неоднородности в зоне максимума температурного градиента, что может привести к погрешностям в градуировке более чем 5 °С.

Для измерения высоких температурных значений уровнем до 2500 °С применяют вольфрам-рениевые термопары. Их главной особенностью является необходимость устранения окислительной атмосферы, разрушающей металлическую проволоку. Для вольфрам-рениевых изделий применяют специальные герметичные чехлы, заполненные специальным инертным газом, а также молибденовые и танталовые чехлы с неорганической изоляцией из оксидов магния и бериллия.

Главной особенностью работы с термопарами является использование стандартных компенсационных и удлинительных проводов. Благодаря этому можно передавать сигнал даже на сотни метров к измерительному устройству, внося минимальную погрешность измерений. Удлинительные провода делают из того же самого материала, что и термоэлектроды, но с изкими требованиями к качеству используемых материалов.

Компенсационные производят из совершенно других материалов, так например, для типа ПР в роли компенсационной может выступать медный провод.

Термопары из неблагородных металлов принцип действия

Не рекомендуется использование при температурах ниже 600 °С.

Особенности принципов преобразования и передачи сигнала в термопарах приводят к следующим вероятным проблемам при их работе, вызывая погрешность в определении температуры

Некоторые вещества, используемые в некоторых видах изоляции, могут вызвать появление электролита при попадании воды. Это может привести в гальваническому эффекту, который по силе даже превышает эффект Зеебека. Поэтому необходимо всегда принять меры для защиты термопарной проволоки от вредной атмосферы и проникновения жидкостей.

Тепловое шунтирование. Термопара при введении в объект измерения, непосретственно оказывает действие и на его температуру. Поэтому, если объект измерения мал, термопара тоже должна иметь небольшие размеры.

Итак, есть два спая двух разных проводников. Что если попробовать подогреть один из спаев, а второй оставить при комнатной температуре? Очевидно, что поскольку соединенные металлы разные, и в каждом спае присутствует контактная разность потенциалов, то спаи будут испытывать разное отклонение ЭДС, находясь при разных температурах.

Под термопарой принято понимать два разнородных проводника (термоэлектрода), контактирующих между собой, по крайней мере, в двух точках с температурами t1 и t2 причем t1 не равна t2 . Под идеальной термопарой будем понимать такую, у которой составляющие ее термоэлектроды идеально однородны по своей длине.

Термопары существуют благодаря такому явлению, как контактная разность потенциалов. Если два разных твердых проводника или полупроводника привести в плотный контакт друг с другом, то в окрестности места их соприкосновения образуются разделенные электрические заряды. При этом на внешних концах данных проводников возникнет разность потенциалов. Эта разность потенциалов окажется равна разности работ выхода для каждого металла, поделенной на заряд электрона

Понятно, что если сомкнуть такую пару в кольцо, то результирующая ЭДС будет равна нулю, а если с одной стороны ее все же оставить разомкнутой, то будет иметь место реальная ЭДС, величиной от десятых долей вольта до единиц вольт, в зависимости от того, что это за материалы.

Конечно, вольтметром измерить контактную разность потенциалов не удастся, однако на вольт-амперной характеристике она себя проявит, так например она проявляет себя в транзисторе и в диоде на p-n переходе.

Суть в том, что при соприкосновении, к примеру, двух металлов, система выходит из равновесия потому что химические потенциалы этих двух металлов не равны друг другу, в результате происходит диффузия электронов в сторону уменьшения их энергии, что в свою очередь приводит к изменению заряда и электрического потенциала приведенных в контакт металлов. Так в приконтактной области начинается рост электрического поля, и как следствие мы имеем то, что имеем.

Если теперь снова рассмотреть два этих проводника из разных металлов, только замкнутых в кольцо, когда суммарная ЭДС по замкнутому контуру станет равна нулю, то здесь получится два контактных места. Назовем эти места спаями.

Итак, есть два спая двух разных проводников. Что если попробовать подогреть один из спаев, а второй оставить при комнатной температуре? Очевидно, что поскольку соединенные металлы разные, и в каждом спае присутствует контактная разность потенциалов, то спаи будут испытывать разное отклонение ЭДС, находясь при разных температурах.

Эксперимент доказывает, что разность потенциалов между спаями будет пропорциональна разности их температур, так что можно ввести коэффициент пропорциональности, который называют термо-ЭДС. Для различных термопар термо-ЭДС будет разной.

Описанное явление относится к термоэлектрическим, а сам эффект, на базе которого работают все термопары, называется эффектом Зеебека , в честь его первооткрывателя — Томаса Зеебека.

При неравенстве температур t1 и t2 ЭДС термопары, составленной из термоэлектродов А и B, определяется разностью функций, характеризуемых значениями температур t1 и t2 и независящих от длины и диаметра термоэлектродов, а также от их удельных сопротивлений.

Если в разрезе такого кольца измерить напряжение, то в определенном интервале температур оно окажется почти строго пропорционально разности температур спаев. И даже если оставить только один спай (как на рисунке), и лишь его подогревать, а напряжение измерять между двумя концами, находящимися при одной и той же комнатной температуре, то все равно можно обнаружить очень четкую зависимость ЭДС от текущей температуры спая. Так и работают термопары.

Таким образом, термопара может служить средством измерения температуры. Она является несложным преобразователем температуры в электрическую величину — разность потенциалов.

Место контактирования термоэлектродов (спай термопары), помещаемое в среду с измеряемой температурой, называется рабочим концом термопары. Другой спай, температура которого поддерживается постоянной, называется свободным концом термопары.

Для измерения термо-ЭДС, развиваемой термопарой, в ее цепь включают измерительный прибор, что может быть осуществлено либо между свободными концами термопары, либо в разрыв между частями одного из термоэлектродов.

Измерительный прибор, включаемый в цепь термопары можно рассматривать как третий проводник. Если на зажимах прибора, к которым подключена термопара, обеспечивается равенство температур, то измерительный прибор не будет вносить искажений в измеряемую величину термо-ЭДС термопары.

Далее, электрический контакт между термоэлектродами термопары (спай термопары) можно осуществлять не только сваркой концов термоэлектродов, но и их пайкой. Возникающая в последнем случае между термоэлектродами прослойка третьего металла (припоя) не вызывает погрешности измерений, так как температуры на границах припоя с термоэлектродами практически одинаковые.

Из этих же соображений допускается применение термопар, в рабочий конец которых между термоэлектродами вварен небольшой кусок проволоки из легкоплавкого металла. В такой термопаре при достижении предельного значения температуры (температура плавления легкоплавкого металла) разрывается цепь, что используют как импульс для аварийного сигнала.

Термопару с такой легко плавкой вставкой следует устанавливать в зоне с достаточно равномерным температурным полем. В противном случае разность температур на концах «вставки» может быть причиной погрешности измерения температур.

Реальные термопары, используемые в практике измерений температур, подчиняются всем высказанным в этой статье теоретическим положениям в той мере, в какой можно пренебречь паразитными термо-ЭДС, возникающими в цепи всякой термопары» обусловленными неоднородностью каждого термоэлектрода.

Сегодня можно встретить промышленные термопары, у которых, в зависимости от требуемого измеряемого диапазона температур, электроды изготавливают из специально подобранных сплавов.

К примеру термопары из сплавов хромель и алюмель имеют коэффициент термо-ЭДС, равный 40 микровольт на °C, и предназначены для измерения температур в диапазоне от 0 до +1100°C. А пара медь-константан, столь популярная в качестве демонстрационного пособия, позволяет измерять температуры от -185 до +300°C.

Ее термо-ЭДС сильно зависит от конкретной разности температур, поэтому для оценки ее параметров удобно пользоваться таблицей, например при температуре холодного спая в 0°C, при разности температур в 100 градусов, разность потенциалов медно-константановой пары будет приблизительно равна 4,25мВ.

Принципиальной разницы между установкой российского или европейского оборудования нет – схема везде одинакова. Мы опишем самый простой способ.

Согласно Номинальных статических характеристик преобразования ГОСТ Р8.585-2001 термопара – устройство, состоящее из 2-х разнородных контактирующих друг с другом проводников, предназначенное для измерения температуры. При изменении температурного режима на одном участке создается напряжение, вследствие чего происходит конвертация температуры в электроток.

Конструкция элемента устроена из двух разнотипных проводников, которые соединяются друг с другом в одном узле. Существует три типа соединений:

• спайка;
• ручная скрутка;
• сварка.

Зачастую в виде проводящих электроэнергию элементов применяется металлический проводник, однако встречаются случаи, когда вместо него используют полупроводниковые устройства.

Параметры устройства определяет материал, из которого изготовлены проводники. Понятно, что любой металл образует сопротивление, значит будет производить электроток. Но для корректной работы термопары используются определенные сплавы, которые выдают прогнозируемые вводные и точно с минимальной погрешностью определяют зависимость между температурой и сопротивлением. Для определенного диапазона должен использовать определенный материл.

Говоря простым языком, термопара, в зависимости от материалов, из которых состоят проводники, позволяет определять температурный режим в разнообразных диапазонах значений. В целом, термопара определяет температуру ориентировочно от -250°С до +2 000°С.

ВИДЕО: Измерение температуры с помощью термопары

Принцип действия термопары

Вне зависимости от имени производителя, работа всех термопар основывается на термоэлектрической схеме, разработанной в 1821 году известным физиком Т.И. Зеебеком. Принцип действия термопары заключается в поочередном соединении двух разновидных переходника в одно замкнутое кольцо. Первый узел предназначен для нагрева, в результате чего, по кольцу образовывается электрический движущий заряд, который называется – термо-ЭДС. Под влиянием ЭДС-силы, по цепочке протекает электрически ток.

Схематическая работа устройства

Сама область нагрева называется узлом нагревательного предназначения, второй конец обозначается как холодный спай.

Чтобы измерить значение микро или милливольт электрической движущей силы, следует разъединить кольцо и соединить его при помощи микровольтметра. Количество милливольт полностью зависит от интенсивности нагрева соединений и температурного режима холодного узла. Принцип работы простым языком базируется на разности значений температуры двух соединительных спаев, между холодным и горячим обозначением.

Получается, что если область спая двух разных проводов нагреть, то в зоне несоединенных концов образуется разносторонний потенциал, измеряемый специальным инструментом. Преобразователи, разработанные по инновационным технологиям, возникшую разность электрической силы переводят в цифровые символы, обозначающие температурный режим нагрева соединенных узлами частей.

Конструкция устройства

Устройство производится разных форм и размеров. Подразделяется по конструктивному производству на два основных типа:

• термопары, не имеющие корпуса;
• с кожухом, служащим в качестве защиты.

В первом случае устройство в месте соединения не имеет закрытого корпуса, выполняющего защитную функцию от разнообразных воздействий внешней окружающей среды. Данный вид обеспечивает быстрое определение инертности и температурного режима, не затрачивая на процесс много времени.

Термопара для котельного оборудования

Второй тип производится подобно зонду, который выполнен из металлической трубы с хорошей внутренней изоляцией, способной противостоять высоким температурным показателям. Изнутри термопар оснащен термоэлектрической системой. Конструкция с защитным корпусом не поддается воздействиям агрессивной среды.

Разновидности термопары

Принцип работы термопара достаточно прост и понятен, однако, прежде чем создать устройство своими руками, следует знать, чем отличаются такие модификации как ТХА,TKX, ТПП, ТСП, ТПР и ТВР, а также, по каким критериям и группам они распределяются.

Принцип работы термопары

Монтаж

Принципиальной разницы между установкой российского или европейского оборудования нет – схема везде одинакова. Мы опишем самый простой способ.

1. Откручиваете гайку внутри резьбового соединения к газопроводу.
2. На самой термопаре откручиваете компенсационный винт.
3. В отверстие монтажного кронштейна вставляете термопару.
4. Протрите место соединения ветошью резьбовое соединение и гайку.
5. Закрутите соединение до упора, но не затягивайте слишком сильно. Если есть необходимость, можно использовать прокладку.

Контролер газовой плиты должен быть соединен максимально плотно, но чтобы его можно было снять по мере надобности.

Термопара для печи

Обратите внимание на то, чтобы обе трубы были направлены строго вниз.

Теперь разбираемся, как работает. Концевой выключатель всегда расположен на несколько сантиметров ниже пленума под автоматом контроля безопасности плиты. Когда пленум нагревается до предела, выключатель дает сигнал на отключение горелки и сразу же срабатывает вентилятор. В этот момент происходит резкое снижение температуры.

На некоторых устройствах вентилятор не останавливается. Причиной этого может быть выключенный контроль вентилятора (посмотрите на рычаг, он должен быть на отметке «вкл») либо выход из строя термостата. Как вариант, может быть установлен ручной режим вместо автоматического.

После установки устройства необходимо проверить правильность работы. И если настройка происходит в лабораторных условиях, то калибровать термопару можно и собственноручно.

Для этого снимаете крышку блока управления и смотрите на циферблат. Со стороны вентилятора есть 2 датчика, которые изначально настроены на 25°F. Вам нужно выставить верхний на 115°F, нижний – не меньше 90°F.

Если во время градуировки или калибровки отчетливо слышен запах газа, необходимо проверить уплотнители или вызвать службы газа на предмет выявления утечки.

Преимущества и недостатки применения измерителя

Температурный датчик, невзирая на простоту в устройстве, обладает как преимуществами, так и недостатками.

• Широкий диапазон температурных режимов, делающих устройство самым устойчивым контактным датчиком перед высокими показателями.
• В результате нарушения целостности спая можно полностью заменить узел или создать прямой контакт непосредственно через измеряемые системы.
• Простота устройства, прочность и большой эксплуатационный срок.

ВИДЕО: Сравнение термосопротивления и термопары. Основы измерения температуры от Emerson

Международный стандарт на термопары МЭК 60584 дает следующее определение термопары: Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.

Для измерения температуры различных типов объектов и сред, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Термопары из вольфрам-рениевого сплава являются самыми высокотемпературными контактными датчиками температуры. Такие термопары незаменимы в металлургии для контроля температуры расплавленных металлов.

В 1920-х — 1930-х годах термопары использовались для питания простейших радиоприемников и других слаботочных приборов. Вполне возможно использование термогенераторов для подзарядки АКБ современных слаботочных приборов (телефоны, камеры и т. п.) с использованием открытого огня.