Какво представлява термодвойката? Принцип действие, основни видове и типове

Термодвойката е устройство за измерване температурата във всички областиуката и техниката.зи статия съдържа общ преглед термодвойките сзбивка тяхната конструкция и принцип действие. Описанизновидностите термодвойките с техните краткирактеристики и еправена оценка термодвойкатато измервателен уред.

Проектиране термодвойка

Принцип действие термодвойката. Ефект Зеебек

Термодвойката се основава термоелектричния ефект, открит от немския физик Томас Зеебек през 1821 г.

Явлението се основава появата електричество в затворена електрическа верига, когато е изложена определена температура околната среда. Електрическият ток се генерира при температурназлика между два проводника (термодвойки) сзличен състав (разнородни метали или сплави) и се поддържа чрез поддържане техните контактни точки (съединения). Устройството показва измерваната температура екрана свързаното вторично устройство.

Изходнотопрежение и температурата в линейна зависимост. Това означава, че повишаването измерената температура води до по-висока стойност миливолта в свободните краища термодвойката.

Съединението в точката измерване температурата серича "горещо съединение", а свързването проводниците към предавателя - "студено съединение".

Компенсация температурата студеното съединение (CJC)

Компенсацията студеното съединение (CJC) е корекция, която се извършва под формата корекция крайното показание при измерване температурата в точката свързване свободните краища термодвойката. Това се дължи несъответствието между действителната температура студения възел и изчислените показания отблицата залибриране за температурата студения възел при 0°C.

CHS е диференциален метод, при който абсолютното отчитане температурата се получава от известната стойност температурата студения преход (известна ощето референтен преход).

Дизайн термодвойка

При проектирането термодвойката се отчита влияниетокторито "агресивността" външната среда, агрегатното състояние веществото, диапазона измерваните температури и други.

Характеристики конструкцията термодвойката:

1) Двойките проводници се свързват помежду си чрез усукване илинизване с последващо електродъгово заваряване (рядко запояване).

ВАЖНО: Методът усукване не се препоръчва поради бързата загуба свойствата съединението.

2) Електродите термодвойката трябва бъдат електрически изолирани по цялата си дължина, с изключение точката контакт.

3) Методът изолация се избира в зависимост от горната температурна граница.

• До 100-120°C - всякаква изолация;
• До 1300°C - порцеланови тръбички или топчета;
• До 1950°C - Al₂O₃;
• Над 2000°C - MgO, BeO, ThO₂, ZrO₂.

4) Защитенпак.

Материалът трябва е термо- и химически устойчив, с добра топлопроводимост (метал, керамика). Използването обвивката предотвратява корозията в определени среди.

Удължаващи (компенсиращи)бели

Този тип проводник е необходим за удължаване краищата термодвойката до вторично устройство илириера. Проводниците не се използват, ако термодвойката има вграден предавател с унифициран изходен сигнал.й-често срещаното приложение е за стандартен предавател,зположен в главата сензорна клема с унифициран сигнал 4-20 mA, т.нар. "таблет".

Материалът проводника може бъде същияттотериала термодвойката, ной-често се заменя с по-евтин,то се вземат предвид условията, предотвратяващи образуванеторазитни (индуцирани) термоелектрични елементи. Използването удължаващи проводници също може помогне за оптимизиране производството.

Вашите съвети! За определите правилно полярността компенсационните проводници и връзката им с термодвойката, запомнете мнемоничното правило ММ - минусът егнитен. Това означава, че ако вземетекъвто и егнит, минусът компенсацията ще бъдегнитен, зазлика от плюса.

Типове и видове термодвойки

Разнообразието термодвойките се дължизличните комбинации от използвани метални сплави. Изборът термодвойка се основава индустрията и необходимия температурен диапазон.

Термодвойка от хромел-алуминий (TXA)

Положителен електрод: Хромова сплав (90% Ni, 10% Cr).
Отрицателен електрод: алуминиева сплав (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).

Изолационентериал: порцелан, кварц, метални оксиди и др.

Температурен диапазон от -200°C до 1300°C краткосрочно и 1100°C дългосрочно.

Работна среда: инертна, оксидираща (O₂=2-3% илипълно елиминирани), сух водород, краткотраенкуум. В редукционна или окислително-редукционна атмосфера в присъствието защитна обвивка.

Недостатъци: лесно се деформира, обратима нестабилност топлинното ЕМП.

Възможни случаи корозия и крехкост алуминий в присъствието следи от сяра в атмосферата и хром в слабо окисляваща атмосфера ("зелена глина").

Термодвойка от хром-мед (CTC)

Положителен електрод: хромирана сплав (90% Ni, 10% Cr).
Отрицателен електрод: сплав Copel (54,5 % Cu, 43 % Ni, 2 % Fe, 0,5 % Mn).

Температурен диапазон -253°C до 800°C дългосрочно и 1100°C краткосрочно.

Работна среда: Инертна и окислителна, краткотраенкуум.

Недостатъци: изкривяване термодвойката.

Възможно е изпаряване хром при продължителенкуум; реакция с атмосфера, съдържаща сяра, хром, флуор.

Желязно-константна термодвойка (PCT)

Положителен електрод: чисто желязо (мека стомана).
Отрицателен електрод: константна сплав (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn).

Използва се за измервания в редуциращи, инертни икуумни среди. Температурен диапазон от -203°C до 750°C в дългосрочен план и 1100°C в краткосрочен план.

Приложението се основава комбинирано измерване положителни и отрицателни температури. Не е подходящмо за отрицателни температури.

Недостатъци: деформация термодвойката, ниска устойчивост корозия.

Промяна във физико-химичните свойства желязото при 700°C и 900°C. Взаимодейства със сяра и воднири,то образува корозия.

Термодвойка от волфрам и рений (TVR)

Положителен електрод: сплави BP5 (95% W, 5% Rh)/BP5 (BP5 с добавка силициев диоксид и алуминий)/BP10 (90% W, 10% Rh).
Отрицателен електрод: сплави BP20 (80% W, 20% Rh).

Изолация: Керамика от химически чисти метални оксиди.

Характеристиките включват механична якост, температурна устойчивост, ниска чувствителност към замърсяване и лесно производство.

Измерва температури от 1800°C до 3000°C,то долната граница е 1300°C. Измерва се в условия инертенз, сух водород иликуум. Подходящмо за измервания в окислителна среда при бързи процеси.

Недостатъци: лоша възпроизводимост топлинната ЕМП, нестабилност по време облъчване, нестабилна чувствителност в температурния диапазон.

Термодвойка от волфрам-молибден (TM)

Положителен електрод: волфрам (технически чист).
Отрицателен електрод: молибден (технически чист).

Изолация: Алуминиева керамика, защитена с кварцовикрайници.

Инертна, водородна иликуумна среда. Възможни краткосрочни измервания в окислителна среда приличие изолация. Температурният диапазон измерване е между 1400 и 1800°C, аксималнатаботна температура е около 2400°C.

Недостатъци: лоша възпроизводимост и чувствителност термо-EDC, обръщане полярността, крехкост при високи температури.

Термодвойки от платина, родий и платина (PPT)

Положителен електрод: Platinum-Rh (Pt с 10% или 13% Rh)
Отрицателен електрод: платина.

Изолация: Кварц, порцелан (нормален и огнеупорен). До 1400°C - керамика с повишено съдържание Al₂O₃O,д 1400°C - химически чист Al₂O₃.

Максималнаботна температура 1400°C дългосрочно, 1600°C краткосрочно. Обикновено не се извършват измервания при ниски температури.

Работна среда: окислителна и инертна, редуцираща среда приличие екраниране.

Недостатъци: висока цена, нестабилност при облъчване, висока чувствителност към замърсяване (особено платиновия електрод),растване металните зърна при високи температури.

Термодвойки платина-родий-платина-родий (PRT)

Положителен електрод: Pt сплав с 30% Rh.
Отрицателен електрод: Pt сплав с 6% Rh.

Среда: Оксидираща, неутрална икуумна. Използвайте в редуциращи се и съдържащири метални или неметални среди приличие екраниране.

Максималнаботна температура: 1600°C дългосрочно, 1800°C краткосрочно.

Изолация: Керамика от Al₂O₃ Висока чистота Al O керамиката.

По-малко податливи химическо замърсяване ирастване зърната в сравнение с термодвойката от платина и никел.

Електрическа схема за термодвойка

• Свързване потенциометър илилванометър директно към проводници.
• Свързване с помощта компенсационни проводници;
• Свързване с обикновени медни проводници към термодвойка с унифициран изход.

Стандарти за цвят проводниците термодвойките

Оцветената изолация проводниците помага зазграничаване електродите термодвойката един от друг за правилно свързване към клемите. Стандартите сезличават взличните страни, няма специфични обозначения цветовете проводниците.

ВАЖНО: Необходимо е се установи стандартът, използван от компанията, за се предотвратят грешки.

Точност измерването

Точността зависи от вида термодвойката, измервания температурен диапазон, чистотататериала, електрическия шум, корозията, свойствата съединението и производствения процес.

На термодвойките се присвоява клас толеранс (стандартен или специален), който определя доверителния интервал измерването.

ВАЖНО:рактеристиките по време производството се променят по време експлоатацията.

Скорост измерване

Скоростта се определя от способността първичния преобразувател реагира бързо температурните скокове и последващия поток от входни сигнали към измервателния уред.

Фактори, които увеличават отзивчивостта:

1. Правилен монтаж и изчисляване дължината първичния преобразувател;
2. Когато използвате предавател с термоядка,малетесата уреда,то изберете по-малък диаметър термоядката;
3. Намалете до минимум въздушната междина между първичния преобразувател и термояйката;
4. Използване първичен преобразувател с пружина и запълване кухините в термоямката с топлопроводим пълнител;
5. Бързо движеща се среда или среда с по-висока плътност (течност).

Функционално изпитване термодвойка

За проверитеботата, свържете специално измервателно устройство (тестер,лванометър или потенциометър) или измерете изходнотопрежение с миливолтметър. Ако стрелката или цифровият дисплей се колебаят, термодвойката елидна, в противен случай устройството трябва се смени.

Причини за повреда термодвойката:

1. Неизползване защитно екраниращо устройство;
2. Промяна химичния състав електродите;
3. Окислителни процеси, протичащи при високи температури;
4. Повреда измервателния уред и др.

Предимства и недостатъци при използването термодвойки

Предимствата използването това устройство включват:

• Голям диапазон измерване температурата;
• Висока точност;
• Просто идеждно.

Недостатъците:

• Постоянноблюдение студения възел, проверка илибриране контролното оборудване;
• Структурни промени в металите по време производството;
• Зависимост от състава атмосферата,зходи за запечатване;
• Грешки при измерването, дължащи се излагане електромагнитни вълни.

Свързани статии: