Термопары к типа к: особенности, описание, виды и принцип работы термоэлектрических датчиков

Содержание

особенности, описание, виды и принцип работы термоэлектрических датчиков

Термопара типа КТермопара — это термоэлектрический преобразователь. Иными словами – это прибор, используемый для измерения температур в разных областях: в медицине, в промышленности, науке, в системах автоматики, а также в быту. В настоящее время термопары широко распространены и применяются практически повсюду. На практике чаще всего ис­пользуются термопары K типа, а также J и Т. С их помощью измеряют температуры воды, воздуха, газов, смазочных материалов и так далее.

Классификация по типам

При желании возможно создать такой прибор даже самостоятельно. Однако следует все же знать некоторые особенности таких преобразователей, их различие по типу применяемых материалов. А классифицируются виды термопар так:

  1. Термопара типа ЕТип E. Используется сплав хромель – константан. Эти датчики обладают высокой чувствительностью – до 68 мкВ/°C. Подходят для криогенного использования. Температуры, при которых возможно применение, колеблются от -50 °C до +740 °C.
  2. Тип J. Здесь применяют состав железо – константан. Используются для условий в температурных диапазонах от -40 °C до +750 °C. Имеет повышенную производительность –50 мкВ / °С.
  3. Термопары типа K выполняются на основе сплава хромеля и алюминия. Это, несомненно, самые популярные датчики широкого назначения. Обладают производительностью до 41 мкВ/°C. Применяются в температурных диапазонах от -200 °С до +1350 °C. В неокисляющих и инертных условиях датчики типа K используются до 1260 °C.
  4. Тип M. Эти термопары применяются в основном в вакуумных печах. Используются при температурах до +1400 °C.
  5. Термопара типа JРегуляторы типа N — никросил-нисиловые. Они стабильны и стойки к окислению, имеют производительность 39 мкВ/ °C. Поэтому их используют при температурах от -270 °C до +1300 °C.
  6. Устройства типов B, R и S выпускаются из сплава родия и платины. Класс B, R и S — датчики довольно дорогие и имеют низкую производительность: всего 10 мкВ/° C. Используются благодаря высокой надежности исключительно для измерения высоких температур.
  7. Датчики на основе сплавов рения и вольфрама. В основном они работают в автоматике промышленных процессов, в производстве водорода и так далее. Не рекомендуется применять в кислотных средах.

Технические характеристики прибора

Примечательно, что термопарам не нужны никакие дополнительные источники питания. Они применяются для измерения температур достаточно большого диапазона: от -200 °C до +2000 °C. При этом они обладают меняющимися параметрами. Проблематично еще и то, что надо учитывать влияние температуры свободных концов на заключительные результаты измерений. Помимо этого, низкое выходное напряжение требует достаточно точных усилителей.

Цифровой термометрЯрким примером использования приборов, созданных по принципу термопар, служат компактные цифровые термометры. В настоящее время — это основной и, пожалуй, самый массовый прибор для осуществления статических и динамических измерений.

Выходным сигналом термопары является постоянное напряжение. Он достаточно просто преобразуется в цифровой код. А затем его можно измерить с помощью простейших приборов. Для этих целей можно взять, к примеру, малогабаритный цифровой мультиметр.

Измерительные приборы на основе термопар отличает высокая точность и чувствительность, а также правильность характеристик преобразования. Обычно напряжение на выходе колеблется от 0 до 50 мВ, а типичная производительность — от 10 до 50 мкВ/°C. Все зависит от используемых в датчике материалов.

Основной принцип работы

В основу принципа работы термопары положен термоэлектрический эффект, называемый иначе эффект Зеебека. Он гласит, что когда проводник подвергается воздействию, соответственно изменяется его сопротивление и напряжение.

Принцип действия термопары состоит в том, что если соединить последовательно два разнородных металлических проводника, то при этом образуется замкнутая электрическая цепь. Если затем нагреть это соединение, то в цепи возникнет электродвижущая сила (термо-ЭДС). Под ее воздействием в замкнутой цепи и возникает электрический ток.

Принцип работы термопары

Место нагрева, как правило, называют горячим спаем, соответственно холодный спай не нагревается. Значение термо-ЭДС измеряется путем подключения в разрыв электрической цепи гальванометра или микровольтметра. То есть она напрямую зависит от разности температур между холодным и горячим спаем.

Вследствие нагревания места соединения проводников термопары между свободными концами образуется разность потенциалов. Она легко преобразовывается в цифровой код. Возникает возможность определения температуры нагрева на месте соединения проводников.

Для точности проведения измерений холодный спай должен всегда иметь неизменную температуру. Поскольку этого довольно сложно добиться, применяются компенсационные схемы.

Достоинства и недостатки

Термопары обладают многими достоинствами в сравнении с аналогичными термоэлектрическими датчиками температуры. К плюсам, например, относят:

  • простая конструкция;
  • прочность;
  • надёжность;
  • универсальность;
  • низкая стоимость;
  • можно пользоваться в самых разных условиях;
  • можно измерять самые разные температуры;
  • точность произведенных измерений.

Однако, как и любой другой прибор, эти датчики имеют свои недостатки:

  • довольно низкое напряжение на выходе;
  • нелинейность.

Измерение температур с использованием термопар, изобретенное еще в XIX веке, достаточно широко применяется в современном производстве. Кроме того, существуют такие сферы деятельности, где применение этих датчиков становится порой единственным возможным способом получения необходимых измерений.

принцип работы, устройство, типы и виды, проверка работы

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.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Устройство термопары

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.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

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.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

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.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

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.

3) Способ изоляции подбирается с учетом верхнего температурного предела.

  • До 100-120°С – любая изоляция;
  • До 1300°С – фарфоровые трубки или бусы;
  • До 1950°С – трубки из Al2O3;
  • Свыше 2000°С – трубки из MgO, BeO, ThO2, ZrO2.

4) Защитный чехол.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Материал должен быть термически и химически стойким, с хорошей теплопроводностью (металл, керамика). Использование чехла предотвращает коррозию в определенных средах.

Удлиняющие (компенсационные) провода

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Данный вид проводов необходим для удлинения концов термопары до вторичного прибора или барьера. Провода не используются в случае наличия у термопары встроенного преобразователя с унифицированным выходным сигналом. Наиболее широкое применение получил нормирующий преобразователь, размещенный в стандартной клеммной головке датчика с унифицированным сигналом 4-20мА, так называемая «таблетка».

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Материал проводов может совпадать с материалом термоэлектродов, но чаще всего заменяется на более дешевый с учетом условий, предотвращающих образования паразитных (наведенных) термо-ЭДС. Применение удлиняющих проводов также позволяет оптимизировать производство.

Типы и виды термопар

Многообразие термопар объясняется различными сочетаниями используемых сплавов металлов. Подбор термопары осуществляется в зависимости от отрасли производства и необходимого температурного диапазона.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Термопара хромель-алюмель (ТХА)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав алюмель (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).

Изоляционный материал: фарфор, кварц, окиси металлов и т.д.

Диапазон температур от -200°С до 1300°С кратковременного и 1100°С длительного нагрева.

Рабочая среда: инертная, окислительная (O2=2-3% или полностью исключено), сухой водород, кратковременный вакуум. В восстановительной или окислительно-восстановительной атмосфере в присутствии защитного чехла.

Недостатки: легкость в деформировании, обратимая нестабильность термо-ЭДС.

Возможны случаи коррозии и охрупчивания алюмеля в присутствии следов серы в атмосфере и хромеля в слабоокислительной атмосфере («зеленая глинь»).

Термопара хромель-копель (ТХК)

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав копель (54,5% Cu, 43% Ni, 2% Fe, 0,5% Mn).

Диапазон температур от -253°С до 800°С длительного и 1100°С кратковременного нагрева.

Рабочая среда: инертная и окислительная, кратковременный вакуум.

Недостатки: деформирование термоэлектрода.

Возможно испарение хрома при длительном вакууме; реагирование с атмосферой, содержащей серу, хром, фтор.

Термопара железо-константан (ТЖК)

Положительный электрод: технически чистое железо (малоуглеродистая сталь).
Отрицательный электрод: сплав константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn).

Используется для проведения измерений в восстановительных, инертных средах и вакууме. Температура от -203°С до 750°С длительного и 1100°С кратковременного нагрева.

Применение складывается на совместном измерении положительных и отрицательных температур. Невыгодно использовать только для отрицательных температур.

Недостатки: деформирование термоэлектрода, низкая коррозийная стойкость.

Изменение физико-химических свойств железа около 700°С и 900 °С. Взаимодействует с серой и водными парами с образованием коррозии.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Термопара вольфрам-рений (ТВР)

Положительный электрод: сплавы ВР5 (95% W, 5% Rh)/ВАР5 (BP5 с кремнещелочной и алюминиевой присадкой)/ВР10 (90% W, 10% Rh).
Отрицательный электрод: сплавы ВР20 (80% W, 20% Rh).

Изоляция: керамика из химически чистых окислов металлов.

Отмечается механическая прочность, термостойкость, малая чувствительность к загрязнениям, легкость изготовления.

Измерение температур от 1800°С до 3000°С, нижний предел – 1300°С. Измерения проводятся в среде инертного газа, сухого водорода или вакуума. В окислительных средах только для измерения в быстротекущих процессах.

Недостатки: плохая воспроизводимость термо-ЭДС, ее нестабильность при облучении, непостоянная чувствительность в температурном диапазоне.

Термопара вольфрам-молибден (ВМ)

Положительный электрод: вольфрам (технически чистый).
Отрицательный электрод: молибден (технически чистый).

Изоляция: глиноземистая керамика, защита кварцевыми наконечниками.

Инертная, водородная или вакуумная среда. Возможно проведение кратковременных измерений в окислительных средах в присутствии изоляции. Диапазон измеряемых температур составляет 1400-1800°С, предельная рабочая температура порядка 2400°С.

Недостатки: плохая воспроизводимость и чувствительность термо-ЭДС, инверсия полярности, охрупчивание при высоких температурах.

Термопары платинородий-платина (ТПП)

Положительный электрод: платинородий (Pt c 10% или 13% Rh).
Отрицательный электрод: платина.

Изоляция: кварц, фарфор (обычный и огнеупорный). До 1400°С — керамика с повышенным содержанием Al2O3, свыше 1400°С — керамику из химически чистого Al2O3.

Предельная рабочая температура 1400°С длительно, 1600°С кратковременно. Измерение низких температур обычно не производят.

Рабочая среда: окислительная и инертная, восстановительная в присутствии защиты.

Недостатки: высокая стоимость, нестабильность при облучении, высокая чувствительность к загрязнениям (особенно платиновый электрод), рост зерен металла при высоких температурах.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Термопары платинородий-платинородий (ТПР)

Положительный электрод: сплав Pt c 30% Rh.
Отрицательный электрод: сплав Pt c 6% Rh.

Среда: окислительная, нейтральная и вакуум. Использование в восстановительных и содержащих пары металлов или неметаллов средах в присутствии защиты.

Максимальная рабочая температура 1600°С длительно, 1800°С кратковременно.

Изоляция: керамика из Al2O3 высокой чистоты.

Менее подвержены химическим загрязнениям и росту зерна, чем термопара платинородий-платина.

Схема подключения термопары

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

  • Подключение потенциометра или гальванометра непосредственно к проводникам.
  • Подключение с помощью компенсационных проводов;
  • Подключение обычными медными проводами к термопаре, имеющей унифицированный выход.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Стандарты на цвета проводников термопар

Цветная изоляция проводников помогает отличить термоэлектроды друг от друга для правильного подключения к клеммам. Стандарты отличаются по странам, нет конкретных цветовых обозначений для проводников.

ВАЖНО: Необходимо узнать используемый стандарт на предприятии для предотвращения ошибок.

Точность измерения

Точность зависит от вида термопары, диапазона измеряемых температур, чистоты материала, электрических шумов, коррозии, свойств спая и процесса изготовления.

Термопарам присуждается класс допуска (стандартный или специальный), устанавливающий доверительный интервал измерений.

ВАЖНО: Характеристики на момент изготовления меняются в период эксплуатации.

Быстродействие измерения

Быстродействие обуславливается способностью первичного преобразователя быстро реагировать на скачки температуры и следующим за ними потоком входных сигналов измерительного прибора.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Факторы, увеличивающие быстродействие:

  1. Правильная установка и расчет длины первичного преобразователя;
  2. При использовании преобразователя с защитной гильзой необходимо уменьшить массу узла, подобрав меньший диаметр гильз;
  3. Сведение к минимуму воздушного зазора между первичным преобразователем и защитной гильзой;
  4. Использование подпружиненного первичного преобразователя и заполнения пустот в гильзе теплопроводящим наполнителем;
  5. Быстро движущаяся среда или среда с большей плотностью (жидкость).

Проверка работоспособности термопары

Для проверки работоспособности подключают специальный измерительный прибор (тестер, гальванометр или потенциометр) или измеряют напряжение на выходе милливольтметром. При наличии колебаний стрелки или цифрового индикатора термопара является исправной, в противном случае устройство подлежит замене.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типыЧто такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Причины выхода из строя термопары:

  1. Неиспользование защитного экранирующего устройства;
  2. Изменение химического состава электродов;
  3. Окислительные процессы, развивающиеся при высоких температурах;
  4. Поломка контрольно-измерительного прибора и т.д.

Преимущества и недостатки использования термопар

Достоинствами использования данного устройства можно назвать:

  • Большой температурный диапазон измерений;
  • Высокая точность;
  • Простота и надежность.

К недостаткам следует отнести:

  • Осуществление постоянного контроля холодного спая, поверки и калибровки контрольной аппаратуры;
  • Структурные изменения металлов при изготовлении прибора;
  • Зависимость от состава атмосферы, затраты на герметизацию;
  • Погрешность измерений из-за воздействия электромагнитных волн.

Типы термопар: ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

Типы термопарТермопары зависимо от сферы применения, величины измеряемых температур и своего состава делятся на разные типы.

Хромель-алюмель тип К

Это один из самых применяемых типов термопар. На протяжении долгого времени измеряет температуры до 1100 0С, в коротком – до 1300 0С. Измерение пониженных температур возможно до -200 0С. Отлично функционирует в условиях окислительной атмосферы и инертности. Возможно применение в сухом водороде, и недолго в вакууме. Чувствительность – 40 мкВ/ 0С. Это самый стойкий тип термопары способный работать в реактивных условиях.

Минусами является высокая деформация электродов и нестабильная ЭДС.

Хромель-алюмель или термопара типа К не применяется в среде с содержанием О2 более чем 3%. При большем содержании кислорода хром окисляется и снижается термическая ЭДС. Тип К с защитным чехлом можно использовать в переменной окислительно-восстановительной атмосфере.

Для защиты термопары ХА применяется оболочка из фарфорового, асбестового, стекловолоконного, кварцевого, эмалевого материала или высокоогнеупорных окислов.

Чаще всего хромель-алюмель выходит из строя из-за разрушения алюмелевого электрода. Происходит это после нагревания электрода до 650 градусов в серной среде. Предотвратить коррозию алюмели можно лишь исключив попадание серы в рабочую среду термопары.

Хром портится из-за внутреннего окисления, когда в атмосфере содержится водяной пар или повышенная кислотность. Защитой является применение вентилируемой защиты.

Хромель-копель тип L

Это также часто применяемая термопара позволяющая измерять в инертной и окислительной среде. Длительное измерение до 800 0С, короткое – 1100 0С. Нижний предел -253 0С. Длительная работа до 600С. Это самая чувствительная термопара из всех измерительных устройств промышленного типа. Обладает линейной градуировкой. При температуре 600 градусов выделяется термоэлектрической стабильностью. Недостатком является повышенная предрасположенность электродов к деформациям.

Положительным электродом у термопары типа L является хромель, а отрицательным – копель. Рабочая среда – окислительная или с инертно газовой составляющей. Возможно применение в вакууме при повышенной температуре короткое время. Используя хорошую газоплотную защиту ТХК можно использовать в серосодержащей и окислительной среде. В хлорной или фторсодержащей атмосфере возможна эксплуатация, но только до 200 градусов.

Железо-константан тип J

Используется в восстановительной, окислительной, инертной и вакуумной среде. Измерение положительных сред до 1100 0С, отрицательных – до -203 0С. Именно тип J рекомендуется применять в положительной среде с переходом в условия отрицательной температуры. Только в отрицательной среде ТЖК использовать не рекомендуется. На протяжении длительного времени измеряет температуры до 750 0С, в коротком интервале 1100 0С. Минусы: высокочувствительна — 50-65 мкВ/ 0С, поддается деформациям, низкая коррозийная стойкость электрода содержащего железо.

Положительным электродом у термопары типа J есть технически чистое железо, а отрицательным – медно-никелевый сплав константан.

ТЖК устойчива к окислительной и восстановительной среде. Железо при температурах от 770 0С поддается магнитным и ↔- превращениям, влияющим на термоэлектрические свойства. Нахождение термопары в условиях больше 760 0С не способно далее в точности измерять показатели температуры нижеуказанных цифр. В данном случае ее показания не соответствуют градуировочной таблице.

Скоки эксплуатации зависят от поперечного сечения электродов. Диаметр должен соответствовать измеряемым показателям.

В условиях температур выше 500С с содержанием серы в атмосфере рекомендуется применять защитный газоплотный чехол.

Вольфрам-рений тип А-1, А-2, А-3

Отлично измеряет температуры до 1800 градусов. В промышленности используется для измерения показателей около 3000 0С. Нижний предел ограничивается – 1300 0С. Можно эксплуатировать в аргоновой, азотной, гелиевой, сухой водородной и вакуумной средах.

Термо-ЭДС при 2500 0С — 34 мВ для измерительных устройств из сплавов ВР5/20 и ВАР5 /ВР20 и 22 мВ, для термопар из сплава ВР10/20, чувствительность – 7-10 и 4-7 мкВ/ 0С.

ТВР характеризуется механической устойчивостью даже в условиях высокой температуры, справляется со знакопеременными нагрузками и резкими тепловыми сменами. Удобна в установке и практически не теряет свойств при загрязнении.

Минусы: низкая производимость термо-ЭДС; при облучениях нестабильная термо-ЭДС ; падение чувствительности при 2400 0С и более.

Более точные результаты у сплавов ВАР5/ВР20 наблюдаются при длительном измерении, что не так характерно для сплавов ВР5/20.

В ТВР электроды изготавливаются из сплавов ВР5 – положительный и ВР20 – отрицательный; ВАР5 – положительный и ВР20 – отрицательный или ВР10 – положительный и ВР20 – отрицательный электрод.

Незначительное наличие О2 способно вывести термопару вольфрам-рений из строя. В окислительной среде используются лишь в быстротекущем процессе. В условиях сильного окисления моментально выходит из строя.

Иногда эта термопара может использоваться в работе высокотемпературной печи совместно с графитовым нагревательным элементом.

В качестве электродных изоляторов применяют керамику. Оксид бериллия можно применять, как изолятор в том случае, когда воздействующая на него температура не превышает температур плавления. При измерении значений меньше 1600 0С электроды защищают чистым оксидом алюминия или магния. Керамический изолятор должен быть прокален для возможности очистки разных примесей. В условиях повышенного окисления используются чехлы из металла и сплавов Mo- Re, W-Re с покрытиями. Измерительный прибор с защитой из иридия можно кратковременно использовать на воздухе.

Вольфрам-молибден

Эксплуатируется в инертной, водородной и вакуумной сфере. Температуры измерений – 1400 0С -1800 0С, пределы рабочих показателей — 2400 0С. Чувствительность — 6,5 мкВ/ 0С. Обладает высокой механической прочностью. Не нуждается в химической чистоте.

Минусы: низкая термо-ЭДС; инверсия полярности, повышение хрупкости при повышенных температурах.

Рекомендуется применять в водородной, инертногазовой и вакуумной среде. Окисление на воздухе происходит при 400 градусах. При повышении термической подачи окисление ускоряется. ТВМ не вступает в реакцию с Н и инертным газом до температур плавления. Данный тип термопары лучше не использовать без изоляторов, так как она при повышении температуры может вступать в реакцию с окислами. При наличии керамического изолятора возможно кратковременное применение в окислительной среде.

Для измерения термической составляющей жидкого металла изолируется обычно глиноземистой керамикой с применением кварцевого наконечника.

Платинородий-платина типы R, S

Самые распространенные типы термопары для температур до 1600 0С. К данным устройствам относятся платина со сплавом платины и родия 10%-ти или 13%-ным составом. Применяются в инертной и окислительной среде. Длительное использование при 1400С, кратковременное — 1600С. Обладают линейной термоэлектрической особенностью в диапазоне 600-1600 0С. Показатель чувствительности — 10-12 мкВ/ 0С (10% Rh) и 11-14 мкВ/С (13% Rh). Производят высокоточное измерение, обладают высокой воспроизводимостью и стабильностью термо-ЭДС.

Минусы: нестабильность в облучаемой среде, повышенная чувствительность к загрязнениям.

ТПП с хорошим изолятором может применяться в восстановительной среде, и в условиях содержащих мышьяковые пары, серу, свинец, цинк и фосфор.

Практически не используются для измерения отрицательных температур по причине снижения чувствительности. Но, в отдельной сборке возможно измерение значений до -50 градусов. Для значений 300-600 0С применяются в качестве сравнительных показателей. Краткое применение – до 1600 0С, длительное – 1400 0С. С наличие защиты можно длительно эксплуатировать при 1500 0С.

Изоляторами в условиях температуры до 1200 0С применяются кварцевые и фарфоровые материалы или муллит и силлиманит. Образцовые термопары изолируют плавленым кварцем.

При использовании с вырабатываемой температурой в 1400 0С в качестве изолятора лучше применять керамику с окислю Al2O3. При слабоокислительной и восстановительной среде около 1200 0С.

В слабоокислительных и восстановительных условиях с температурой выше 1200 и независимо от условий с температурами выше 1400 0С необходимо в качестве изолятора использовать керамический высокочистый оксид алюминия. В восстановительной среде возможно применение оксида магния.

Обычно внутренний чехол для термопары состоит из того же материала из которого выполнен изолятор. Данные материалы должны быть газоплотными. В условиях разового измерения температур жидкой стали, чтобы защитить рабочий спай измерителя используются кварцевые наконечники.

Вся рабочая длина электродов должна быть заизолирована трубкой из керамики двухканального типа. Места стыка трубки и чехла, электрода и трубки должны иметь зазоры для вентиляции. Электроды должны тщательно очищаться от смазки перед установкой в изолятор. В свою очередь металлический чехол тоже должен быть сухим и чистым. Перед установкой на объект все компоненты термопары должны пройти отжиг. Термоэлектроды не должны выполнять опорную функцию для изолятора. Особенно это важно для вертикальных термопар.

Платинородий-платинородий тип В

Используется в окислительных и нейтральных условиях. Возможна эксплуатация в вакуумной среде. Максимальная температура измерений длительного потока 1600 0С, кратковременная — 1800С. Чувствительность — 10,5-11,5 мкВ/ 0С. Выделяется хорошей стабильностью термического ЭДС. Возможно применение без удлинительных проводов из-за низкой чувствительности в температурном диапазоне от 0 до 100 0С.

Изготавливается из сплава платины и родия ПР30 и ПР6.

В атмосфере восстановительного типа и паров металлического и неметаллического состава необходима надежная защита. В качестве изолятора используется керамическое сырье из чистого Al2O3.

Характеристики эксплуатации и прочностные данные соответствуют термопарам типов R, S. Но, выходят они из строя намного реже по причине низкой подверженности химзагрязнениям и росту зерен.

принцип действия, схемы, таблица типов термопар и т.д.

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 термопараСтандартная 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 цепиТермопара 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 термопарыЦепь 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 термопарыВоздействие 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 резисторомЦепь 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 спайРабочий 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.

Буквенные обозначения и диапазон температур для различных типов термопарТипы 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 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.

ПотенциометрПотенциометр

Термопары. Конструкции, типы, характеристики термопар. Метотехника

ПРОДУКЦИЯ

 

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

(800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54

e-mail: [email protected]

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото







Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото







Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Хром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Рений

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Прецизионные сплавы

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы






Термопары широко применяются для измерения температур благодаря своим характеристикам. Данные средства дают высокую точность измерений, позволяют проводить их в широком диапазоне температур, а также имеют достаточно простое устройство и достаточно надежны.

Среди большого количества типов термопар стоит выделить термопары хромель-алюмель, хромель-копель, ВР5/ВР20, которые являются наиболее востребованными ввиду своих характеристик.

На странице представлена информация о принципе работы, конструкциях, типах и характеристиках термопар.

Принцип работы и конструкции термопар

В простейшем случае термопара представляет из себя два разнородных проводника, которые образуют замкнутую электрическую цепь. Для получения такой цепи концы проводников соединяют друг с другом с помощью пайки, сварки или скрутки.

Если поместить один конец (спай) термопары в среду с температурой T1, а другой — с температурой T2, то в цепи будет протекать электрический ток, который вызывается термо-ЭДС. Данное явление получило название эффект Зеебека. При этом величина термо-ЭДС зависит только от разности температур спаев и материалов проводников. Таким образом, по изменению величины термо-ЭДС можно определить соответствующее изменение температуры. Проводники принято называть термоэлектродами, а места соединения проводников — спаями.

Схема простейшей термопары. t1 > t2. А — положительный термоэлектрод, В — отрицательный термоэлектрод. Спай с температурой t1 — горячий спай (рабочий конец), с температурой t2 — холодный спай (свободный конец). Стрелками показано направление тока.

На практике температуру измеряют с помощью термоэлектрического термометра, в котором термопара является чувствительным элементом. Помимо нее в такой системе присутствуют и другие компоненты, которые, например, измеряют термо-ЭДС и преобразуют полученные значения в градусы.

Основными факторами, которые определяют конструкцию термопары, являются условия ее эксплуатации. Основные из них: диапазон измеряемых температур и свойства среды, в которой осуществляются измерения. Перечисленные факторы влияют на способ соединения термоэлектродов в рабочем спае, изоляции термоэлектродов, защиты термопары.

Соединение термоэлектродов может проводиться с помощью сварки, спайки или скрутки. В зависимости от диапазона измеряемых температур термоэлектроды могут быть изолированы друг от друга с помощью воздуха или специальных керамических трубок. В зависимости от свойств среды, в которой осуществляются измерения, термопара может иметь защитный чехол.

Конструкция термопары. 1 — защитная гильза, 2 — неподвижный штуцер (существуют варианты исполнения с передвижным штуцером), 3 — головка, 4 — розетка из изоляционного материала с зажимами для присоединения термоэлектродов и удлиняющих проводов, 5 — патрубок с сальниковым уплотнением, 6 — соединительная трубка, 7 — термоэлектроды.

Типы термопар и их характеристики

Наиболее распространенной классификацией термопар является классификация по типу материалов, из которых изготовлены термоэлектроды. Например, благородные металлы, тугоплавкие и другие. Ниже представлены типы термопар, разделенные по указанному принципу.

Термопары из неблагородных металлов

Наиболее широким классом термопар являются термопары, изготовленные из неблагородных металлов. Среди наиболее используемых можно выделить термопары хромель-алюмель, хромель-копель, железо-константан.

Термопара хромель-алюмель (ТХА, тип K)

  • Используется для измерения температур в диапазоне от -200 °С до +1100 (+1300) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • В диапазоне температур от 200 до 500 °С может возникнуть эффект гистерезиса, когда показания при нагревании и охлаждении могут различаться. В некоторых случаях разница достигает 5 °С.
  • Работает в нейтральной атмосфере или атмосфере с избытком кислорода.
  • После термического старения показания снижаются.
  • Может произойти изменение термо-ЭДС при использовании в разряженной атмосфере, т.к. хром может выделяться из Ni-Cr вывода (так называемая миграция). При этом термопара показывает заниженную температуру.
  • Атмосфера серы вредна для термопары, т.к. негативно воздействует на оба электрода.

Термопара хромель-копель (ТХК, тип L) и хромель-константан (ТХКн, тип E)

  • Используется для измерения температур в диапазоне от -200 °С до +800 (+1100) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Обладает самой высокой чувствительностью из всех промышленных термопар.

Термопара железо-константан (ТЖК, тип J)

  • Используется для измерения температур в диапазоне от -203 °С до +750 (+1100) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Работает в восстановительной и окислительной средах.
  • Хорошо работает в разряженной атмосфере.
  • При температурах выше 500 °С необходимо наличие газоплотной защиты термопары, если в среде измерения присутствует сера.
  • Обладает высокой чувствительностью.
  • Имеет невысокую стоимость, так как в состав термопары входит железо.
  • На электроде из железа может образоваться ржавчина из-за конденсации влаги.
  • Показания повышаются после термического старения.

Термопара медь-константан (ТМК, тип Т) и медь-копель (ТМК, тип M)

  • Используется для измерения температур в диапазоне от -250 °С до +400 (+600) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Может работать в окислительной или восстановительной атмосфере, а также в вакууме.
  • Наиболее точная термопара для измерения темпераур 0-250 °С.
  • Не рекомендуется использование термопар данного типа при температурах выше 400 °С.
  • Не чувствительна к повышенной влажности.
  • Оба термоэлектрода могут быть отожжены для удаления материалов, вызывающих термоэлекрическую неоднородность.

Термопара нихросил-нисил (ТНН, тип N)

  • Используется для измерения температур до +1200 (+1250) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Это относительно новый тип термопары, разработанный на основе термопары типа К. Термопара типа К может легко загрязняться примесями при высоких температурах. Сплавляя оба электрода с кремнием, можно тем самым загрязнить термопару заранее, и таким образом снизить риск дальнейшего загрязнения во время работы.
  • Высокая стабильность при температурах от 200 до 500 °С (значительно меньший гистерезис, чем для термопары типа К).
  • Считается самой точной термопарой из неблагородных металлов.

Термопары из тугоплавких металлов

К данному классу относятся термопары, предназначенные для измерения высоких температур.

Термопара ВР5-ВР20 (ТВР, тип A)

  • Используется для измерения высоких температур в диапазоне от +1300 °С до +2500 (+3000) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Может работать в инертной атмосфере или вакууме.
  • Обладает хорошими механическими свойствами при высоких температурах.

Термопара вольфрам-молибден (ТВМ)

  • Используется для измерения высоких температур в диапазоне от +1400 °С до +1800 (+2400) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Может работать в инертной среде, среде водорода или вакууме.
  • Имеет невысокую стоимость по сравнению с другими термопарами для измерения высоких температур.
  • Имеет низкую чувствительность.

Термопары из благородных металлов

Данные термопары являются самыми точными и часто применяются в качестве эталонных.

Термопара платинородий-платина (ТПП, тип S, R)

  • Используется для измерения температур в диапазоне от 300 °С до +1400 (+1600) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Может работать в окислительной и инертной атмосфере. При наличии защиты может использоваться в восстановительных средах.
  • Не рекомендуется применение ниже 300 °С, т.к термо-ЭДС в этой области мала и крайне нелинейна.
  • Дает высокую точность измерений.
  • Имеет хорошую воспроизводимость и стабильность термо-ЭДС.
  • Используется в качестве эталонной термопары.
  • Имеет высокую стоимость.
  • Чувствительна к химическим загрязнениям металлическими и неметаллическими примесями.

Термопара платинородий-платинородий (ТПР, тип B)

  • Используется для измерения температур в диапазоне от 600 °С до +1600 (+1800) °С. В скобках указана максимальная температура при кратковременном измерении.
  • Может работать в окислительной и нетральной среде. Возможно использование в вакууме. При наличии защиты может использоваться в восстановительных средах.
  • Не рекомендуется применение при температуре ниже 600 °С, где термо-ЭДС очень мала и нелинейна.
  • Дает высокую точность измерений.
  • Имеет хорошую воспроизводимость и стабильность термо-ЭДС.
  • Используется в качестве эталонной термопары.
  • Имеет высокую стоимость.
  • Чувствительна к химическим загрязнениям металлическими и неметаллическими примесями.

Все, что нужно знать о термопарах

WS/O – Компактная метеостанция
НОВИНКА!

WS/O – Компактная метеостанция

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики для измерения температуры. Термопара (термоэлектрический преобразователь) — это два проводника из разных материалов, спаянных с одной стороны (горячий спай) и свободных с другой стороны (холодный спай- условный спай). Приспособление несложное, и принцип действия тоже – когда термопара нагревается или охлаждается, разные металлы меняют температуру с разной скоростью, и разница позволяет возникнуть термоэлектродвижущей силе (ЭДС), или, говоря другими словами, происходит эффект Зеебека. Благодаря этому удается измерить температуру.

Непосредственное участие в измерении ложится на горячий спай, а свободные концы подключаются к измерительному прибору. Главной характеристикой термопар, является их Тип, который определяется разновидностью спаянных металлов.

На прибор от термопары поступает напряжение в милливольтах, которое он сопоставляет с таблицей напряжений (согласно типу термопары), таблица заложена в памяти прибора и отражает текущее значение измерения.




















Таблица для Тип K (NiCr-Ni)

Typ K

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200.00 -5,891 -6,035 -6,158 -6,262 -6,344 -6,404 -6,441 -6,458    
-100.00 -3,553 -3,852 -4,138 -4,410 -4,669 -4,912 -5,141 -5,354 -5,550 -5,730
0   -0,392 -0,777 -1,156 -1,527 -1,889 -2,243 -2,586 -2,920 -3,242
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0   0,397 0,796 1,203 1,611 2,022 2,436 2,850 3,266 3,681
100 4,095 5,549 4,919 5,327 5,733 6,137 6,539 6,939 7,338 7,737
200 8,137 8,537 8,938 9,341 9,745 10,151 10,560 10,969 11,381 11,793
300 12,207 12,623 13,039 13,456 13,874 14,292 14,712 15,132 15,552 15,974
400 16,395 16,818 17,241 17,664 18,088 18,513 18,938 19,363 19,788 20,214
500 20,640 21,066 21,493 21,911 22,346 22,772 23,198 23,624 24,050 24,476
600 24,902 25,327 25,751 26,176 26,599 27,022 27,445 27,867 28,288 28,709
700 29,128 29,547 29,965 30,383 30,799 31,214 31,629 32,042 32,455 32,866
800 33,277 33,686 34,095 34,502 34,909 35,314 35,718 36,121 36,524 36,925
900 37,325 37,724 38,122 38,519 38,915 39,310 39,703 40,096 40,488 40,879
1000 41,269 41,657 42,045 42,432 42,817 43,202 43,585 43,968 44,349 44,729
1100 45,108 45,486 45,863 46,238 46,612 46,985 47,356 47,726 48,095 48,462
1200 48,828 49,192 49,555 49,916 50,276 50,633 50,990 51,344 51,697 52,049
1300 52,398 52,747 53,093 53,439 53,782 54,125 54,466 54,807    



















Таблица для Тип J (Fe-CuNi)

Typ J

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -7,890 -8,096                
-100,00 -4,632 -5,016 -5,426 -5,801 -6,159 -6,499 -6,821 -7,122 -7,402 -7,659
0 0,000 -0,501 -0,995 -1,481 -1,960 -2,431 -2,892 -3,344 -3,785 -4,215
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 0,507 1,190 1,536 2,058 2,585 3,115 3,649 4,186 4,725
100 5,269 5,812 6,590 6,907 7,457 8,008 8,560 9,113 9,667 10,222
200 10,777 11,332 11,887 12,442 12,998 13,553 14,108 14,663 15,217 15,771
300 16,325 16,879 17,432 17,984 18,537 19,089 19,640 20,192 20,743 21,295
400 21,846 22,397 22,949 23,501 24,054 24,607 25,161 25,716 26,272 26,829
500 27,388 27,949 28,511 29,075 29,642 30,210 30,782 31,356 31,933 32,513
600 33,096 33,683 34,273 34,867 35,464 36,066 36,671 37,280 37,893 38,510
700 39,130 39,754 40,382 41,013 41,647 42,283 42,922 43,563 44,207 44,852
800 45,498 46,144 46,790 47,434 48,076 48,716 49,354 49,989 50,621 51,249
900 51,875 52,496 53,115 53,729 54,341 54,948 55,553 50,155 56,753 57,349
1000 57,942 58,533 59,121 59,708 60,293 60,876 61,459 62,039 62,619 63,199
1100 63,777 64,355 64,933 65,510 66,087 66,664 67,240 67,815 68,390 68,964
1200 69,536                  















Таблица для Тип L (Fe-CuNi)

Typ L

Temp. oC

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90
-200,00 -8,15                  
-100,00 -4,75 -5,15 -5,53 -5,9 -6,26 -6,6 -6,93 -7,25 -7,56 -7,86
0 0 -0,51 -1,02 -1,53 -2,03 -2,51 -2,98 -3,44 -3,89 -4,33
  0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0 -0,52 -1,05 -1,58 -2,11 -2,65 -3,19 -3,73 -4,27 -4,82
100 5,37 5,92 6,47 7,03 7,59 8,15 8,71 9,27 9,83 10,39
200 10,95 11,51 12,07 12,63 13,19 13,75 14,31 14,88 15,44 16
300 16,56 17,12 17,68 18,24 18,8 19,36 19,92 20,48 21,04 21,6
400 22,16 22,72 23,29 23,86 24,43 25 25,57 26,14 26,71 27,28
500 27,85 28,43 29,01 29,59 30,17 30,75 31,33 31,91 32,49 33,08
600 33,67 34,26 34,85 35,44 36,04 36,64 37,25 37,85 38,47 39,09
700 39,72 40,35 40,98 41,62 42,27 42,92 43,57 44,23 44,89 45,55
800 46,22 46,89 47,57 48,25 48,94 49,63 50,32 51,02 51,72 52,43

Периодически у многих клиентов возникают проблемы с определением типа термопары, когда нет описательных характеристик и необходимо подобрать замену или аналог. Решить ее довольно просто, главное знать принципы классификации термопар. В системе классификации термоэлементов есть цветовая маркировка изоляции проводников.

Например, европейская классификация по сплавам для термопар Тип L (Fe-CuNi) и Тип J (Fe-CuNi) одинаковая, очень важно понимать что они не взаимозаменяемые и напряжение на выходе при одной и той же температуре у этих термопар будет разное. Таблица стандартов по цветовой маркировке изоляции проводов будет очень полезна в определении типа термопары, если нет никакой маркировки.

WS/O – Компактная метеостанция

Также необходимо отметить разновидность исполнения сенсорной части (горячего спая) термопар. Они бывают с изолированным и неизолированным рабочим спаем.

WS/O – Компактная метеостанция

Показатель быстродействия при измерении температуры у неизолированной термопары выше, чем у изолированной. Но при этом усложняется схема подключения и требуются изолированные модули ввода. Поскольку разница в быстродействии не столь существенна, в основном используются термопары с изолированным спаем.

Как и все измерители температуры, термопары имеют классификацию по точности.

Для примера классы точности Тип K и Тип J, самых распространенных в использовании термопар

Класс 1: ±1.5 °C или ±0.004 x T (Тип K: -40 до +1000 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Класс 2: ±2.5 °C или ±0.0075 x T (Тип K: -40 до +1200 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Технические характеристики наиболее популярных термоэлектрических преобразователей (термопар) в соответствии с ГОСТ 3044 приведены в таблице:







Тип термопары НСХ термопары Материал положительного термоэлектрода Материал отрицательного термоэлектрода Диапазон измеряемых температур, °C Рабочий диапазон температур, °C

ТХК

Тип L

XK (L) Сплав хромель НХ9,5 (90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав копель МНМц 43-0,5 (56% Cu + 44% Ni) -200…800 -200…600

ТХA

Тип K

ХА (K) Сплав хромель НХ9,5(90,5% Ni + 9,5% Cr) Сплав алюмель НМц АК 2-2-1 (94,5% Ni + 5,5% Al, Si, Mn, Co) -200…1300 -200…1000

ТЖК

Тип J

ЖК (J) Железо (Fe) Сплав константан (55% Cu + 45% Ni, Mn, Fe) -200…900 -200…700

ТПП

Тип S

ПП (S) Сплав платинородий ПР-10 (90% Pt + 10% Rh) Платина (Pt) 0…1600 0…1300

ТПР

Тип B

ПР (B) Сплав платинородий ПР-30 (70% Pt + 30% Rh) Сплав платинородий ПР-6 (94% Pt + 4% Rh) 300…1800 300…1600

Многие клиенты заблуждаются в том, что если типу термопары соответствует рабочий диапазон, например, 1200оС, то все модели термопары с этим типом будут работать в данном диапазоне. Незащищенный спай термопары быстро выгорит, и термопара выйдет из строя. Именно поэтому, сообразно задачам в измерении и рабочим диапазонам, есть разные по конструктиву и степени защиты модели термопар. Самой распространенной защитой для спая/термопары является металлический чехол или гильза из сплава Инконель 600 (2.4816, жаропрочный сплав на никелевой основе). Изоляцией для спая служит окись магния (MgO), сжатая под давлением. Такая защита делает термопару устойчивой к самым экстремальным условиям эксплуатации (повышенное давление, вибрация, сотрясения), позволяет выдерживать высокие механические нагрузки и обеспечивает долгий срок службы термопары, а также в зависимости от диаметра позволяет термопаре быть гибкой.

Ярким примером такой термопары, которая достаточно универсальна в своем прикладном характере, является термопара в жаропрочной оболочке MKG/E:

Поскольку сферы применения термопар очень многогранны, то и модификации термопар имеют достаточное многообразие.

Например, для измерения температуры вязких веществ в экструдерах или измерении температуры подшипников, часто используются байонетные термопары. Такие, как BF1/T или BF2/T.

В пищевой промышленности часто используются прокалывающие термопары, для измерения температуры продукта. Это может быть просто необходимым условием, чтобы соблюдать технологический процесс.

Обращаем ваше внимание на то, что очень часто для сохранения точности в измерении температуры посредством термопар, требуются особые компоненты для их подключения, это коннекторы и компенсационный кабель.



Коннектор для термопар Тип K, J

Модель: ST/E

Коннектор для термопар

  • TE-разъем папа/мама
  • размер Мини/Стандарт

Предназначены для быстрого и надежного подсоединения термопар к измерительным приборам большинства производителей измерительной техники. Подсоединение имеет полярность.читать подробнее…



Компенсационный кабель для термопар

Модель: ALK/E

Коннектор для термопар

  • для термопар Тип К, J, L
  • силиконовая изоляция (-50…+200°C)
  • стекловолоконная изоляция (-50…+400°C)
  • ПВХ изоляция (-30…+105°C)

Подключение термопар (термоэлектрических преобразователей) к функциональным и вторичным приборам происходит посредством компенсационных проводов.читать подробнее…

Термопары самых различных модификаций Вы сможете найти в нашем каталоге, это позволит решить вам задачи по измерению температуры с уверенностью в надежности и качестве.

Важно отметить, что немецкая компания FuehlerSysteme может изготовить для вас термопары по вашим чертежам и с учетом ваших пожеланий, в том числе в минимальных количествах, небольшими партиями, ведь ни для кого не секрет, что термопары очень часто требуется подобрать под индивидуальные нужды клиента.

Нам по силам: изменить диаметр и длину измерительной части, увеличить до необходимого длину кабеля и подобрать его изоляцию. Возможно изготовление индивидуальных модификаций по вашим чертежам.

 Коннектор для термопар

Область применения термопар очень широка, и, как правило, заменить их нельзя никаким другим прибором. Вот лишь некоторые из способов использования термопар:

  • промышленность и наука: с помощью термопар измеряется температура печи, выхлопных газов, дизельных двигателей, газотурбинных и паротурбинных установках и прочих промышленных процессов, в том числе автоматизированных; многие термопары подходят даже для работы в агрессивных средах, а также для использования при очень высоких температурах, например, с их помощью можно измерить температуру расплавленного металла;
  • быт: температура газовых котлов, водонагревателей, других отопительных приборов, паяльников, электроутюгов, электрокаминов;
  • наука и медицина: измерение температуры органов и тканей человека или животного.

Почти каждый и нас в той или иной степени сталкивается с применением термопар, поэтому полезно иметь о них хотя бы общее представление. Надеемся , что данная статья была полезна для вас, но если у вас остались вопросы, то мы с радостью ответим на них по телефонам по телефонам 8 (800) 500-09-67 и 8 (812) 340-00-57.

Термопары и термокомпенсационные провода: ТЕРМОЭЛЕМЕНТ

Термопары и термокомпенсационные провода


Для измерения температурных показателей нагревательного устройства термопарой, ее следует подсоединить к вторичному измеряющему устройству. Измерительное устройство зачастую устанавливается на некотором расстоянии от термопары. Обычную медь в качестве проводов для подключений применять не рекомендуется. При совмещении медных проводков с выводами термопары измерительные данные будут иметь большую погрешность. Для таких целей прибегают к использованию специальных удлиненных проводов, которые в паре с соответствующими электродами исключают вероятность погрешности. Можно использовать провода, состоящие из таких же материалов, как и электроды термопары, или другие материалы, развивающие в заданном температурном интервале аналогичную термо-ЭДС, что и термопара. Данные приспособления относятся к компенсаторным материалам. Следует отметить, что в условиях использования проводков с такого же сплава, как и электроды термопары, обеспечивается более точное измерение.


Положительный электрод термопары ЖК и отрицательный электрод термопары типа ХА имеют магнитные свойства.


Термопара ТПР не требует установки компенсационного провода, в условиях повышенной температуры окружающей среды необходимо применение жаропрочного кабеля категории КМЖ 2х1, в состав которого входят медные жилы.


Подключая любой тип термопары, следует обращать внимание на полярность. Несоблюдение полярности в условиях перегрева свободных концов термоэлектрического преобразователя приведет к увеличению коэффициента погрешности. Чтобы избежать ошибки в процессе определения полярности и выборе типа удлиненного провода, производители выпускают их в виде двухжильных кабелей с разной расцветкой оболочки каждой отдельной жилы. Цвет провода зависит от цвета изолятора либо обозначается цветной нитью на оплетке. Помимо всех этих обозначений, у некоторых проводов положительные электроды маркируют продольной полоской по всей его длине.


Технические характеристики компенсационных проводов


Зависимо от температурных условий, для которых предназначен тот или иной вид термопары изоляция удлинительных кабелей/проводов производится из разных материалов. Для осуществления правильного подбора кабеля или провода важно точно знать производимую термическую нагрузку и условия, в которых будет производиться эксплуатация. От температуры эксплуатации зависит подбор маркировки.


Для проводов ПТВ, ПТГВВ, ПТВВ используют виниловый изоляционный материал, относящийся к ПВХ-пластикатам. Такой тип изоляции способен выдержать температуру до 70 градусов. Специально изготовленный пластикат с характеристиками высокой теплостойкости можно эксплуатировать при температурной нагрузке до 105 градусов.


Провода ПТФФ и ПТФФГ требуют более стойкого изолятора, поэтому в данном случае используют фторопласты, выдерживающие температуры до 200 градусов, а специального производства фторопласты способны выдерживать даже температуры до 250 градусов. Такую температурную нагрузку способен выдерживать еще и силикон, который сравнительно с фторопластом обладает еще и мягкими свойствами, что позволяет снизить угол сгибания провода.


Технические характеристики компенсационных проводов


Провода и кабели КТМСЭ и ККМСЭ производят с изоляцией из стеклонити, способной выдерживать 400 градусов температуры. Стеклонити, обладающие высокими показателями термостойкости можно использовать при 650 градусах.


Маркировки проводов СФКЭ, КТМСФЭ, КТСФЭ выпускаются в эксплуатацию с комбинированными изоляторами из стеклонити и фторопласта. Температурную нагрузку в таком случае определяет материал, обладающий меньшими значениями выдержки.


Если в маркировке кабеля есть обозначение «Г» то, это значит, что кабель обладает гибкостью, а жила состоит из семи или даже больше проволок. Такая конструкция отлично подходит для нестационарных прокладок и удобна при монтаже.


Обозначение «Э» говорит о том, что между слоями изоляции кабеля или провода нанесен экран, выполняющий защиту от помех электромагнитного характера, которые способны влиять на показания термопары. Экран обычно изготавливают из луженой меди либо нержавеющего металла. Стальной экран способен не только производить защиту от помех, но и повышает стойкость кабеля к механическим повреждениям.

Термопары-Типы термопар — J, K, E, T, N, B, R, S

Хромель {90% никеля и 10% хрома} Alumel {95% никеля, 2% марганца, 2% алюминия и 1% кремния}

Твитнуть

Type K Thermocouple Color Code

Термопара типа K

Это наиболее распространенный тип термопар, обеспечивающий самый широкий диапазон рабочих температур. Термопары типа K обычно работают в большинстве случаев, поскольку они сделаны на основе никеля и обладают хорошей коррозионной стойкостью.

• 1. Положительный полюс — немагнитный (желтый) , отрицательный — магнитный (красный).

• 2. Традиционный выбор недрагоценных металлов для высокотемпературных работ.

• 3. Подходит для использования в окислительной или инертной атмосфере при температурах до 1260 ° C (2300 ° F).

• 4. Уязвим к воздействию серы (воздерживаться от воздействия серосодержащих атмосфер).

• 5. Лучше всего работать в чистой окислительной атмосфере.

• 6.Не рекомендуется для использования в условиях частичного окисления в вакууме или при чередовании циклов окисления и восстановления.

Состоит из положительной ветви, состоящей примерно из 90% никеля, 10% хрома и отрицательной ветви, состоящей примерно из 95% никеля, 2% алюминия, 2% марганца и 1% кремния. Термопары типа K являются наиболее распространенными термопарами общего назначения. термопара с чувствительностью примерно 41 мкВ / ° C, хромель положительный по отношению к алюмелю. Это недорогое решение, и предлагается широкий выбор датчиков в диапазоне от -200 ° C до + 1260 ° C / от -328 ° F до + 2300 ° F.Тип K был определен в то время, когда металлургия была менее развита, чем сегодня, и, следовательно, характеристики значительно различаются между образцами. Один из составляющих металлов, никель, является магнитным; Характерной чертой термопар, изготовленных из магнитного материала, является то, что они претерпевают ступенчатое изменение выходной мощности, когда магнитный материал достигает точки отверждения (около 354 ° C для термопар типа K).

Термопары типа K (хромель / константан)

Термопары типа K обычно работают в большинстве случаев, поскольку они сделаны на основе никеля и обладают хорошей коррозионной стойкостью.Это наиболее распространенный тип калибровки датчиков, обеспечивающий самый широкий диапазон рабочих температур. Благодаря своей надежности и точности термопара типа K широко используется при температурах до 2300 ° F (1260 ° C). Этот тип термопары должен быть защищен подходящей металлической или керамической защитной трубкой, особенно в восстановительной атмосфере. В окислительной атмосфере, такой как электрические печи, защита труб не всегда необходима, если подходят другие условия; тем не менее, он рекомендуется для обеспечения чистоты и общей механической защиты.Тип K обычно дольше, чем тип J, потому что проволока JP быстро окисляется, особенно при более высоких температурах.

Type K Thermocouple Color Code

Диапазон температур:
• Провод класса термопары, от −454 ° до 2300 ° F (от −270 до 1260 ° C)

• Провод класса удлинения, от −32 ° до 392 ° F (от 0 до 200 ° C)

• Точка плавления, 2550 ° F (1400 ° C)

Точность (в зависимости от того, что больше):
• Стандарт: ± 2.2C% или ± 0,75%

• Специальные пределы погрешности: ± 1,1C или 0,4%

Отклонения в сплавах могут повлиять на точность термопар. Для термопар типа K первый класс допуска составляет ± 1,5 K в диапазоне от -40 до 375 ° C. Однако отклонения между термопарами одного производства очень малы, и при индивидуальной калибровке можно достичь гораздо более высокой точности.

Изменения в металлургии могут вызвать отклонение калибровки от 1 до 2 ° C за несколько часов, которое со временем увеличится до 5 ° C.Доступен специальный сплав типа K, который может поддерживать особую предельную точность до десяти раз дольше, чем обычный сплав.

.

Microsoft Word — Тип K.docx

% PDF-1.6
%
1 0 объект
>
endobj
84 0 объект
> поток
2017-07-27T13: 40: 36ZPScript5.dll Версия 5.2.22017-07-27T14: 55: 04 + 05: 302017-07-27T14: 55: 04 + 05: 30application / pdf

  • manish
  • Microsoft Word — введите K.docx
  • GPL Ghostscript 8.15uuid: 957402fc-5a6a-45ba-a529-813bb4cb2469uuid: 7d28e35d-b9f5-49d2-827c-a706aa64bd38

    endstream
    endobj
    80 0 объект
    > / Кодирование >>>>>
    endobj
    3 0 obj
    >
    endobj
    4 0 obj
    > / Тип / страница >>
    endobj
    26 0 объект
    > / Тип / страница >>
    endobj
    38 0 объект
    > / Тип / страница >>
    endobj
    48 0 объект
    > / Тип / страница >>
    endobj
    49 0 объект
    > поток
    х \ I ݶ_ ChNǕ * Aa4fYHrK $ _qf (ʂH,
    \ 4, gmfx
    р ^ | zszx / {n7m пер>} s7JrKLdk> X FFL A0Zho6_m ی L% ^ _ о ^ LZ [[/ ysmԚ ^ е Ւ ه 1
    VZ ܍} гХ (PNNy ړ ZZW.I% CsJ ژ] bt # ߧ!: H + k5g 睐 VD * z} m ݰ aBaF $

    `7 G ݢ w ܴ AXkYIeaT \ 8 ܌ GW =] i aB & -x, I (qP8.5p6O \ 2fKezmJ] J

    .

    Термопара, тип K, оболочка | ATO.com

    В качестве датчика температуры термопара обычно используется с индикаторами, регистрирующими приборами и кондиционерами сигналов. Термопара в оболочке также может использоваться в качестве чувствительного элемента для термопары в сборе.

    Спецификация:
    1. Диапазон температур и точность термопары типа S / E / K / J / T

    Категория Тип чувствительного элемента Диаметр оболочки Нормальная рабочая температура Максимальная рабочая температура Допустимое отклонение Δt
    Диапазон измерения Допустимое отклонение
    Платина Родий 10 — Платина S тип ≥Φ3 мм 1100 ℃ 1300 ℃ 0 ~ 1300 ℃ ± 2.5 ℃ или ± 0,75% t
    Никельхром — Медно-никелевый E тип ≥Φ3 мм 600 ℃ 700 ℃ 0 ~ 700 ℃ ± 2,5 ℃ или ± 0,75% t
    Никель хром — Никель кремний K тип ≥Φ3 мм 800 ℃ 950 ℃ 0 ~ 900 ℃ ± 2,5 ℃ или ± 0,75% t
    Железо — константан J тип ≥Φ3 мм 500 ℃ 600 ℃ 0 ~ 600 ℃ Не указано
    Медь — Никель-медь T тип ≥Φ3 мм 350 ℃ 400 ℃ < -200 ℃ Не указано
    -40 ~ 350 ℃ ± 1.0 ℃ или ± 0,75% t

    2. Время теплового отклика термопары

    Диаметр оболочки (мм) Время теплового отклика (с)
    Тип корпуса Тип изоляции
    2,0 0,4 0,5
    3,0 0,6 1,2
    4,0 0,8 2.5
    5,0 1,2 4,0
    6.0 2,0 6,0
    8,0 4,0 8,0

    3. Схема проводов термопары
    Thermocouple wire structure chart
    4. Таблица выбора

    Номер отделения Установочная форма Режим подключения Форма рабочего конца Многоточечный тип Дополнительное устройство Диаметр оболочки Длина оболочки
    B1: Одно ответвление;
    B2: Двойное ответвление
    I1: Без фиксированного устройства;
    I2: Наборы фиксированных карт резьбового соединения;
    I3: Наборы подвижных карт резьбового соединения;
    I4: Наборы фиксированных карт фланца;
    I5: Комплекты подвижных плат фланца
    C0: Простые клеммы;
    C3: Стандартная водонепроницаемая защитная головка;
    C4: Взрывозащищенная головка;
    C5: Стандартный штекер;
    C6: Пробка авиационная;
    C7: портативный;
    C8: Маленькая водонепроницаемая защитная головка;
    C9: Прямой вывод
    W1: Тип изоляции;
    W2: Тип оболочки;
    W3: Тип открытого конца
    M3: 3 балла;
    M4: 4 балла;
    M5: 5 баллов;
    M6: 6 точек
    S: Санитарный патрон;
    H: коллектор тепла
    D3: Φ3;
    D4: Φ4;
    D5: Φ5;
    D6: Φ6;
    D8: Φ8
    Φ3: 50 ~ 15000 мм;
    Φ4: 50 ~ 10000 мм;
    Φ5: 50 ~ 4000 мм;
    Φ6: 50 ~ 2000 мм;
    Φ8: 50 ~ 1000 мм

    5.Схема установки термопары
    Thermocouple installation diagram
    Советы: Преимущества термопары в оболочке
    Термопара в оболочке представляет собой прочную целостность, которая обеспечивается проводом термопары, изоляционным материалом и металлической оболочкой путем растягивания или вращательного обжима. Диаметр оболочки термопары можно обрабатывать маленьким и длинным.

    1. Низкое время тепловой инерции или теплового отклика термопары. Это имеет большое значение для современного промышленного производственного процесса, в котором для обнаружения и контроля используется компьютер.
    2. Экономит материалы, особенно драгоценный металл, тем самым снижая затраты.
    3. Термопара

    4. обладает большой гибкостью, поэтому может применяться для измерения температуры промышленного производственного оборудования сложной конструкции.
    5. Длительный срок службы
    6. Оболочка термопары

    7. имеет благоприятные механические свойства, поэтому она может противостоять сильной вибрации и ударам. Он подходит для измерения температуры производственного оборудования с вибрацией и ударами.
    8. Он устойчив к высокому давлению и имеет хорошую изоляцию при высоких температурах. Таким образом, он подходит для измерения температуры оборудования в процессе промышленного производства с высокой температурой или высоким давлением, либо с тем и другим вместе.

    .

    M6 Термопара с круглым кольцом типа K, длина выводного провода 3 метра | термопара k | термопара k типэфирмопара типа

    Термопара Описание:

    Термопары — очень простые и надежные датчики температуры. Термопары поставляются с различными сочетаниями материалов, что позволяет использовать их в очень широком диапазоне. Различные составы стандартизированы по типам термопар.Различным типам присваиваются названия букв, которые стандартизированы для всей отрасли.

    Термопары производятся во многих различных конфигурациях для множества применений. Диаметр, длина, материал оболочки, длина выводов и материал сенсора — это лишь некоторые из переменных, которые определяют стиль термопары при ее изготовлении. Основными определяющими факторами того, какой тип термопары необходимо использовать в приложении, являются температура, окружающая среда, время отклика и точность.Спай термопары может быть заземленным, незаземленным или незащищенным.

    Термопары просты в использовании, термопары — самые популярные датчики температуры. Они дешевы, взаимозаменяемы, имеют стандартные разъемы и могут измерять широкий диапазон температур.

    Технические показатели термопары:

    PtRh20-Pt

    0-1300 ° C

    Продукт

    Материал проводника

    Тип

    Градация

    0002 Температура эксплуатации ° C (кратковременная) 4 900

    Температура эксплуатации ° C

    Термопара

    PtRh40-Ptrh6

    WRR

    B

    0–1800 ° C

    0–1600 ° C

    PtRh20-Pt

    02

    0-1600 ° C

    0-1300 ° C

    PtRh23-pT

    WRB

    R

    0-1600 ° C

    NiCrSi-NiSi

    WRM

    N

    0-1000 ° C

    0-1000 ° C

    NiCr-NiAl (Si)

    WRN

    K

    0-1200 ° C

    0-900 ° C

    r

    Nr константан

    WRE

    E

    0-700 ° C

    0-600 ° C

    Железо-константан

    WRF

    9000

    0-600 ° C

    0-500 ° C

    Медь-константан

    WRC

    T

    0-400 ° C

    0-350 ° C

    Термическое сопротивление

    Теплостойкость меди

    Cu50

    50-150 ° C

    Cu100

    -50-150 ° C

    Pt100

    4

    0 200-600 ° С

    Фотографии термопар:

    M6 Round Ring K type

    Длина провода 3метр

    M6 ring k thermocouple 4 M6 ring k thermocouple 6 M6 ring k thermocouple 3 /common/upload/144/837/188/172/1448371881724_fileserver010177023055_993865

    Industrial

    Упаковка термопары:

    Добро пожаловать, чтобы связаться с нами для получения более подробной информации, спасибо!

    Topright industrial business card

    ,

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *