особенности, описание, виды и принцип работы термоэлектрических датчиков
Термопара — 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:
Тип 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.- 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.
- 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.
- Тип M. Эти термопары применяются в основном в вакуумных печах. Используются при температурах до +1400 °C.
- Регуляторы 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.
- 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.
- 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.
Тип 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.
Регуляторы 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.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.
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.
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,
- 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.
|  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.
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.
Также необходимо отметить разновидность исполнения сенсорной части (горячего спая) термопар. Они бывают с изолированным и неизолированным рабочим спаем.
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:
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.
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. Область применения термопар очень широка, и, как правило, заменить их нельзя никаким другим прибором. Вот лишь некоторые из способов использования термопар:
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. | |||||||||
классификация, как работает, особенности применения
Термопа́ра — устройство основанное на преобразовании электрического сигнала в показатель температуры при изменении физических параметров веществ, из которых состоит прибор. Термопары широко распространены в промышленности, коммунальном хозяйстве, используются в массе бытовых приборов и автомобилях. От самых простых приборов (которые можно встретить в обычных утюгах) до сложных и дорогих (жаростойкие термопластины для измерения температуры на газовых турбинах) их можно встретить везде, где стоит задача измерения температуры.
Как работает термопара?
Термопара состоит из пары проводников из отличающихся материалов, соединенных между собой только с одной стороны.
Регистрирующие приборы (аналоговые, цифровые) измеряют разницу термо-ЭДС возникающих в местах спайки и на концах проводников.
Действие прибора построено на эффекте Зеебека(термоэлектрической эффект). Представьте две проволоки соединенные между собой двумя спайками. Если нагревать/охлаждать одну спайку, то по кольцу потечет ток. Его вызывает термо-ЭДС, которая возникает за счет разности потенциалов между спайками.
Интересное видео о термопарах от НИЯУ МИФИ смотрите ниже:
При одинаковой температуре спаек сума токов в цепи равна нулю – ток не течет. При отличающихся температурах возникает разность потенциалов между спайками. От интенсивности нагревания/охлаждения зависит и разность потенциалов.
Термо-ЭДС можно измерить. Она пропорциональна изменению разности температур на спайках. Самый простой способ измерения параметров тока в таких условиях – гальванометр (применяется для демонстрации эффекта Зеебека).
В современных сложных термопарах применяются электронные средства преобразования сигнала.
Особенности работы с термопарами для точных и высокоточных измерений
- Недостаток большинства термопар – это необходимость градуировки каждого прибора в отдельности.
Для точных измерений на предприятиях-изготовителях каждая термопара проходит отдельные испытания.
- Необходимо вносить поправку на температуру среды измерительных устройств.
- Термопара должна находиться в одинаковых условиях по всей длине измерительного участка.
- Для определения наиболее точного результата можно использовать рядом с основной термопарой контрольные термопары.
- Для точных измерений используют провода с экранами, для уменьшения наводок: токи, вызываемые термо-ЭДС, незначительны по своей величине.
Ещё одно интересное видео о термопарах смотрите ниже:
Классификация термопар, их свойства и сферы применения
В российском ГОСТе применяется трехбуквенное обозначение кириллицей групп термопар, в международной классификации (МЭК) приняты латинские однобуквенные обозначения.
В большинстве случаев группы термопар соответствуют обеим системам классификации.
В таблице даны обозначения по ГОСТу, в скобках приведены аналоги по МЭК:
| Тип термопары | Материал | Свойства |
| ТХА (К) | Вольфрам + родий | Для работы в нещелочных средах. Измеряет в пределах −250…+2500°С |
| ТНН (N) | Никросил+ нисил | Диапазон температур — 0…1230°С, относится к группе универсальных термопар |
| ТЖК (J) | Железо + константан | -200 до +750°С дешевый и надежный вариант для промышленности. |
| ТМК (Т) | Медь + константан | -250…+ 400°Снедорогие термопары |
| ТХК (L) | Хромель+ копель | наибольшая чувствительностью, но ограничены по диапазону измерений – до 600 °С и очень хрупкие. |
| ТПП (R, S) | Платинородий + платина | Для работы в газовых средах, окисленных средах. Недостаток – чувствительны к примесям, нагарам, требуют стерильных условий производства. |
| ТВР (А-1, А-2, А-3) | Вольфрам + рений | Диапазон измерений -22О0°С в нормальных средах. Сложны в производстве и эксплуатации. |
В таблице приведены наиболее часто встречаемые в сети интернет термопары.
Также существуют другие виды термопар для редких условий работы. Как правило, это штучные приборы, разрабатываемые только под заказ.
Принцип работы термопары, определение, типы и виды термопар, схемы работы термопары, способы подключения
Термопара — термоэлектрический преобразователь — это два разных сплава металла (проводники) которые образуют замкнутую цепь (термоэлемент). Термопара — один из наиболее распространенных в промышленности температурный датчик. Применяется в любых сферах промышленности, автоматики, научных исследованиях, медицине — везде, где нужно измерять температуру. Так же применяется в термоэлектрических генераторах для преобразования тепловой энергии в электрическую.
Действие термопары основано на эффекте, который впервые был открыт и описан Томасам Зеебеком в 1822 г. — термоэлектрический эффект или эффект Зеебека. В замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термоэлектрический эффект (термо-ЭДС), если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т. п.), термопара образует термоэлектрический термометр.
Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов, либо в разрыв одного из них. В среду, которую контролируют, помещают рабочий спай, а свободные концы подсоединяются к измерительному прибору. Чем больше различие между свойствами проводников и тепловой перепад на концах, тем выше термо-ЭДС.
По-простому — термопара это две проволоки из разнородных металлов (например, Хромель и Копель), сваренных или скрученных между собой. Место сварки (скрутки) называется рабочий спай Т1, а места соединения с измерительным прибором Т2 называют холодными спаями. То есть рабочий спай помещают в среду, температуру которой необходимо измерить, а холодные спаи подключают к приборам (милливольтметр). Но надо знать прибор — например, ИРТ 7710 не меряет температуру рабочего спая, он меряет разницу температур холодного и рабочего спаев. Это значит простым милливольтметром (тестером) мы можем узнать, поступает ли сигнал с рабочего спая (есть обрыв или нет), узнать где у термопары плюс (+) а где (-), примерно узнать какой тип термопары (но для этого нужен точный милливольтметр).
Типы, виды термопар
Типы российских термопар приведены в ГОСТ 6616-94.
Почему российские термопары? Термопара ТХК, то есть Хромель-Копель была придумана в СССР и сейчас выпускается только у нас и в странах СНГ. Не известно почему, но везде пишут ХК (L) — в скобках подразумевается международный тип, но это не так — на западе тип L это (Fe-CuNi). Может быть, они чем то и похожи по названию металлов входящих в сплав, но самое главное — у них разные таблицы НСХ. Мы с этим столкнулись, заказывая термопару из Италии. Наш совет — когда закупаете термопарный провод или кабель, сравнивайте таблицы НСХ, т.е. номинальные статические характеристики преобразователя ГОСТ Р 8.585-2001.
Таблица соответствия типов отечественных и импортных термопар
|
Тип температурного датчика |
Сплав элемента |
Российская маркировка температурных датчиков |
Температурный диапазон |
|
|
Термопара типа ТХК — хромель, копель (производства СССР или РФ) |
хромель, копель |
-200 … 800 °C |
|
Термопара типа U |
медь-медьникелевые |
|
-200 … 500 °C |
|
Термопара типа L |
хромель, копель |
ТХК |
-200 … 850 °C |
|
Термопара типа B |
платинородий — платинородиевые |
ТПР |
100 … 1800 °C |
|
Термопара типа S |
платинородий — платиновые |
ТПП |
0 … 1700 °C |
|
Термопара типа R |
платинородий — платиновые |
ТПП |
0 … 1700 °C |
|
Термопара типа N |
нихросил нисил |
ТНН |
-200 … 1300 °C |
|
Термопара типа E |
хромель-константановые |
ТХКн |
0 … 600 °C |
|
Термопара типа T |
медь — константановые |
ТМК |
-200 … 400 °C |
|
Термопара типа J |
железо — константановые |
ТЖК |
-100 … 1200 °C |
|
Термопара типа K |
хромель, алюмель |
ТХА |
-200 … 1300 °C |
Таблица ANSI Code (Американский национальный институт стандартов) и IEC Code (Международная электротехническая комиссия — МЭК)
В настоящее время в её состав входят более 76 стран (наша в том числе).
Градуировочные таблицы для термопар (НСХ)
Стандартная зависимость ТЭДС от температуры (которая в терминологии Российских стандартов называется НСХ) определяется экспериментально по результатам измерений в эталонной лаборатории, полученным для большого количества термопар. При переходе на новую международную шкалу зависимость должна быть пересмотрена. В 1992 г. после принятия шкалы МТШ-90 под руководством института НИСТ (National institute of standards and technology)(США), была проведена большая международная работа по определению функции ТЭДС-температура для эталонных термопар типа S, соответствующей новой международной температурной шкале. Работа проводилась в виде сличений термопар и эталонных высокотемпературных платиновых термометров сопротивления. Результаты, представленные разными странами, анализировались и обобщались. Итогом работы стала новая стандартная функция, принятая в настоящее время в международных и национальных стандартах. Исследование опубликовано в двух статьях:
NEW REFERENCE FUNCTIONS FOR PLATINUM-10% RHODIUM VERSUS PLATINUM (TYPE S) THERMOCOUPLES BASED ON THE ITS-90. PART I: EXPERIMENTAL PROCEDURES, G.W. Burns, G.F. Strouse, B.W. Magnum, M.C. Croarkin, and W.F. Guthrie, National Institute of Standards and Technology, Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry, 1992.
NEW REFERENCE FUNCTIONS FOR PLATINUM-10% RHODIUM VERSUS PLATINUM (TYPE S) THERMOCOUPLES BASED ON THE ITS-90. PART II: RESULTS AND DISCUSSION, G.W. Burns, G.F. Strouse, B.W. Magnum, M.C. Croarkin, and W.F. Guthrie, National Institute of Standards and Technology, Temperature: Its Measurement and Control in Science and Industry, 1992.
НИСТ явился также главным исполнителем по пересмотру таблиц для других типов термопар. Основополагающим источником, устанавливающим стандартные зависимости для термопар из благородных и неблагородных металлов, считается монография НИСТ:
NIST Monogragh 175 “Temperature-Electromotive Force Reference Functions and Tables for the Letter-Designated Thermocouple Types Based on the ITS-90”
На нашем сайте мы приводим НСХ термопар прямо из базы данных НИСТ:
Тип ТПП (S)
Тип ТПП (R)
Тип ТПР (B)
Тип ТХА (K)
Тип ТНН (N)
Тип ТМК (Т)
Тип ТЖК (J)
База данных находится в свободном доступе на сайте НИСТ www.nist.gov
НСХ для хромель-копелевых и медь-копелевых, которые выпускаются только в России, приведены в ГОСТ Р 8.585-2001 «Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования» (скачать текст (pdf)). В 2013 г. вольфрам-рениевые термопары типов А и С были включены в новую редакцию стандарта МЭК 60584-1. Скачать таблицы НСХ для вольфрам-рениевых термопар>> Подробнее о стандартах МЭК см. раздел «Стандарты МЭК».
Удобная компьютерная программа TermoLab позволяет производить прямой и обратный расчет температуры по ТЭДС термопары для всех типов термопар. Программа аттестована в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева». Подробно о программе в разделе «Аттестованное программное обеспечение».
Термопары из чистых металлов
Золото-платиновые и платино-палладиевые термопары являются термопарами повышенной точности и используются в основном в исследовательских лабораториях, а также в системах точного контроля температуры. Для них характерна значительно меньшая термоэлектрическая неоднородность и большая чувствительность по сравнению с платино-родиевыми термопарами. Основой для разработки стандартных функций для термопар стали две публикации НИСТ:
1. Burns G. W., Strouse G. F., Liu B. M., and Mangum B. W., TMCSI, Vol. 6, New York, AIP, 1992, pp. 531-536.
2. Burns G. W., Ripple D. C., Metrologia 1998, 35, pp. 761-780
Стандартные функции и таблицы уже утверждены в стандартах АСТМ и МЭК.(IEC 62460 Temperature — Electromotive force (EMF) tables for pure-element thermocouple combinations.)
Приводим таблицы и функции ТЭДС от температуры.
Термопары Au/Pt
Термопары Pt/Pd
Подробнее о термопарах из чистых металлов см. публикацию Н. П. Моисеевой «Перспективы разработки эталонных термопар из чистых металлов» (Измерительная Техника 2004 г № 9, стр. 46-49)
КИП и Я — записки киповца » Архив блога » Таблица термо-ЭДС стандартных термопар
Автор: admin в рубриках: датчик, калибровка термопар, полезное, термопараОсновные значения термо-ЭДС стандартных термопар.
Градуировочные характеристики преобразователей (свободные концы ТП при 0°С)
Номинальные статические характеристики преобразования, термо-ЭДС, мВ
| Стан- | ДСТУ | ДСТУ | ДСТУ | ДСТУ | ДСТУ | ГОСТ | ДСТУ | ГОСТ | ||
| дарт | ANSI | IEC | IEC | IEC | IEC | IEC,D | ANSI | IEC | ||
| ТП | ТМК | ТМКн | ТЖК | ТХКн | ТХК | ТХК68 | ТХА | ТХА68 | ||
| Т°С | M | M | Т | J | E | L | P | K | ||
| -200 | -6,151 | -5,603 | -7,890 | -8,825 | -9,488 | -9,488 | -5,891 | -5,892 | ||
| -150 | -5,112 | -4,648 | -6,500 | -7,279 | -7,831 | -7,831 | -4,913 | -4,914 | ||
| -100 | -3,718 | -3,379 | -4,633 | -5,237 | -5,641 | -5,641 | -3,554 | -3,553 | ||
| -50 | -1,732 | -2,002 | -1,819 | -2,431 | -2,787 | -3,004 | -3,004 | -1,889 | -1,889 | |
| 0 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 |
| 50 | 1,951 | 2,254 | 2,036 | 2,585 | 3,048 | 3,306 | 3,350 | 1,575 | 2,023 | 2,022 |
| 100 | 4,091 | 4,725 | 4,279 | 5,269 | 6,319 | 6,861 | 6,898 | 3,300 | 4,096 | 4,095 |
| 150 | 6,381 | 6,704 | 8,010 | 9,789 | 10,624 | 10,624 | 5,154 | 6,138 | 6,137 | |
| 200 | 8,777 | 9,288 | 10,779 | 13,421 | 14,561 | 14,570 | 7,115 | 8,138 | 8,137 | |
| 250 | 11,225 | 12,013 | 13,555 | 17,181 | 18,643 | 18,690 | 9,163 | 10,153 | 10,151 | |
| 300 | 13,663 | 14,862 | 16,327 | 21,036 | 22,843 | 22,880 | 11,281 | 12,209 | 12,207 | |
| 350 | 16,002 | 17,819 | 19,090 | 24,964 | 27,135 | 27,130 | 13,454 | 14,293 | 14,292 | |
| 400 | 18,181 | 20,872 | 21,848 | 28,946 | 31,491 | 31,480 | 15,667 | 16,397 | 16,395 | |
| 450 | 20,399 | 24,610 | 32,965 | 35,888 | 35,870 | 17,905 | 18,516 | 18,513 | ||
| 500 | 22,703 | 27,393 | 37,005 | 40,300 | 40,270 | 20,158 | 20,644 | 20,640 | ||
| 550 | 25,095 | 30,216 | 41,053 | 44,710 | 44,670 | 22,414 | 22,776 | 22,772 | ||
| 600 | 27,574 | 33,102 | 45,093 | 49,107 | 49,090 | 24,663 | 24,905 | 24,902 | ||
| 650 | 30,135 | 36,071 | 49,116 | 53,485 | 53,480 | 26,895 | 27,025 | 27,022 | ||
| 700 | 32,769 | 39,132 | 53,112 | 57,841 | 57,820 | 29,101 | 29,129 | 29,128 | ||
| 750 | 35,470 | 42,281 | 57,080 | 62,169 | 62,120 | 31,272 | 31,213 | 31,214 | ||
| 800 | 38,228 | 45,494 | 61,017 | 66,442 | 66,420 | 33,406 | 33,275 | 33,277 | ||
| 850 | 41,036 | 48,715 | 64,922 | 35,502 | 35,313 | 35,314 | ||||
| 900 | 43,884 | 51,877 | 68,787 | 37,556 | 37,326 | 37,325 | ||||
| 950 | 46,768 | 54,956 | 72,603 | 39,565 | 39,314 | 39,310 | ||||
| 1000 | 49,680 | 57,953 | 76,373 | 41,529 | 41,276 | 41,269 | ||||
| 1050 | 52,617 | 60,890 | 43,443 | 43,211 | 43,202 | |||||
| 1100 | 55,574 | 63,792 | 45,308 | 45,119 | 45,108 | |||||
| 1150 | 58,549 | 66,679 | 47,123 | 46,995 | 46,985 | |||||
| 1200 | 61,537 | 69,553 | 48,887 | 48,838 | 48,828 | |||||
| 1250 | 64,530 | 50,599 | 50,644 | 50,633 | ||||||
| 1300 | 67,523 | 52,258 | 52,410 | 52,398 | ||||||
| 1350 | 70,511 | 53,863 | 54,138 | |||||||
| 1400 | 73,503 |
1. P — Platinel 5355 — Platinel 7674. C — Tungsten 5% Rhenium — Tungsten 26% Rhenium
2. НСХ ТСС(I) близка к ТХА(К), с диап. 0-800 С. НСХ ВР(А)-1 находится между (А)-3 и (А)-2 для диап. 0-1800 С, отличие 0,3%.
3. Термопары R, S, ТПП13, ТПП10 и ТПП68 не требуют компенсации свободных концов.
4. Стандарты: IEC — IEC584, DIN IEC584, ANSI — ANSI/ASTM, D — DIN43710, ДСТУ — ДСТУ2837-94, ДСТУ2857-94, ГОСТ — ГОСТ6616-68.
Оставьте отзыв
Что такое термопара: виды, характеристики и принцип работы термопары лабораторных печей
Промышленные и лабораторные печи используются для подготовки и обработки различных материалов. Техника выполняет множество термозадач. Измерить степень прогрева, соответственно контролировать рабочие процессы, легко при помощи термопары. Можно приобрести уже готовый элемент или создать его собственноручно.
Термопары имеют различные граничные показатели, что позволяет подобрать вариант, работающий с определенным температурным диапазоном
Особенности термопары для муфельной печи
Термопара для электропечи – это деталь, позволяющая измерять температуру в различных, в том числе и экстремальных условиях. Выполняется элемент из двух спаянных в одной точке проводников. Проволока изготавливается из спецсплавов. Нагреваясь, основа вырабатывает электричество. Чем выше температура в камере, тем больше милливольт образуется.
Термопара выполняется из двух проводников, которые выполнены из разных сплавов. Соединяются они между собой исключительно с одной стороны
Выпускаются термопары в разном исполнении, отличаться может:
- Толщина электродов.
- Материал проводов.
- Внешняя оболочка.
- Клемника и т.д.
Tермопарная оболочка выполняется как из специализированных сплавов, так и керамики
Конструктивные особенности термопары
Перед тем, как сделать термопару убедитесь, что выбранный способ исполнения подойдет для предполагаемых производственных условий. Тип конструкции напрямую отражается на:
- Максимальной рабочей температуре.
- Среде применения.
- Эксплуатационном сроке.
Из конструктивных особенностей заострить внимание стоит на:
- Соединении. Электродные кончики скручиваются между собой и скрепляются в одной точке. Для этого применяют сварку или пайку. Тугоплавкую проволоку нередко соединяют скруткой, не сваривая. При этом стыковка возможна исключительно в рабочем спае. По длине необходимо оградить провода от взаимодействия.
- Изоляции. Как изолировать электроды, зависит от наибольшего температурного предела. Для максимальной отметки от +100°С до +120°С может применяться любой способ, в том числе и воздушный. Если отметка достигает +1300°С, используют фарфоровые одно- и двухканальные трубки. Пирометрическая керамика не подойдет для более высоких температур, она может размягчиться. В этом случае рекомендуются трубки из окиси алюминия, выдерживающие до +1950°С. Для t° от +2000°С применяют изоляцию из окиси магния или бериллия, а также двуокиси тория или циркония.
- Внешней защите. Обязательно нужно учитывать рабочую среду. Термопару защищают при помощи металлической, керамической или металлокерамической трубки-чехла с закрытым концом. Благодаря ей обеспечивается механическая стойкость элемента, его герметичность.
Создавая электропечь для промышленных целей, важно правильно подобрать защитный материал термопары. Убедитесь, что он сможет выдержать длительное пребывание в граничных температурах. Учитывается степень стойкости к химической среде, газонепроницаемость и теплопроводность
На чем основан принцип работы термопары
Как работает термопара – принцип работы базируется на термоэлектрике. Его действие заключается в следующем:
- Между спаянными элементами образуется контактное отличие потенциалов.
- Когда участки состыкованных в цепь проводов с равным нагревом, сумма разностей – ноль.
- Если спайки имеют не одинаковую отметку нагрева, отличие потенциалов будет зависеть от имеющегося термопоказателя.
Как работает термопара – схема подключения измерителя градации температур в муфельной печи
Показатель пропорциональности – это коэффициент термо-ЭДС. Если отметка 0, значит ток не течет. Если величина выше или ниже ноля – между концами появится перепад потенциалов.
Принцип действия термопары легко рассмотреть на примере эффекта Зеебека. Спайки из сплава с не нулевыми коэффициентами термо-ЭДС, помещены в зону с определенной t° – T1. Получаем напряжение, возникшее между нашими контактами. Возникает другая термоотметка – T2. Показатель будет соответствовать разности температур T1 и T2
Основные виды термопар
Применяются термопары в оборудовании различного назначения. Поэтому для проводников используются разнообразные сплавы, характеристики которых позволяют предельно точно длительно или кратковременно определять температуру в среде.
Согласно ГОСТ термопары делят на категории ТСП, ТНН, ТМК, ТПР, ТМК, ТЖК, ТВР, ТПП, ТХК и ТХА. Их подразделяют на подгруппы, учитывая материалы для проводников и предельные температуры:
|
Тип |
Сплавы |
Максимальная температура |
Свойства |
|
Е |
Константан / Хромель |
+800°С |
Немагнитное соединение, характеризующееся высокой производительностью |
|
J |
Железо / Константан |
+700°С |
Сплав отличается чувствительностью к изменению температур |
|
К |
Алюмель / Хромель |
+1100°С |
Подходит для инертных и неокисляющих атмосфер |
|
М |
Медь / Копель |
+1300°С |
Применяется для вакуумных печей. |
|
N |
Нихросил / Нисил |
+1100°С |
Универсальны, характеризуются высокой стабильностью |
|
В, R, S |
Родий / Платина |
+1700°С |
Используется для вакуумной, газовой и окисленной среды |
Таблица основных классов и характеристики термопар
Как выбрать термопару для муфельной печи
Если Вам необходима термопара для муфельной печи, при выборе подходящей модели обратите внимание на:
- Длину проводника.
- Диаметр измерительного штыря.
- Сечение провода.
- Диапазон температур.
- Стабильность показателей.
При выборе термопары для лабораторных или промышленных муфельных печей, обязательно учитывайте максимальные рабочие температуры и длительность процессов
Как сделать термопару
Независимо от того, создаете вы электропечь своими руками, или заменяете поврежденные элементы, важно соблюдать правила установки всех деталей. Подключение термопары к преобразователю может осуществляться одним из вариантов:
- Дифференциальным. Применяются два спаянных проводника, с разными ЭДС коэффициентами. Преобразователь подсоединяется к месту разрыва одного из электродов.
- Простым. Подключение системы выполняется напрямую к двум термо проводам.
Чтобы дистанционно подключить термопары, необходимо выбрать провода. Есть два основных типа
- Компенсационные. Чаще всего применяют для термопар, выполненных из драгсплавов. Их состав отличается от электродного.
- Удлинительные. Выполняются из материала, используемого для электродов, но имеют иное сечение.
Материалы для термопары имеют свои особенности, достоинства и недостатки. Учитывайте все факторы, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант, для конкретных задач
Если Вам нужна многофункциональная, хорошая муфельная печь обращайтесь в ТД «Лабор». Специалисты компании помогут разобраться во всех деталях и подберут оптимальный вариант оборудования, учитывая все производственные нюансы!