Kas ir termopāra: darba princips un tā pielietojums

1821. gadā fiziķis, proti, Tomass Zēbeks, atklāja, ka tad, kad krustojumam piemērotā temperatūra, savienojuma vienā krustojumā abos galos savienojot divus dažādus metāla vadus, caur strāvu plūst strāva ķēde kas ir pazīstams kā elektromagnētiskais lauks (EML). Ķēdes radīto enerģiju sauc par Zēbeka efektu. Izmantojot Tomasa Zēbeka efektu kā vadlīnijas, abi itāļu fiziķi, proti, Leopoldo Nobili un Maķedonijs Meloni, sadarbojās, lai 1826. gadā izstrādātu termoelektrisko akumulatoru, ko dēvē par termisko reizinātāju. galvanometrs kā arī termopile starojuma aprēķināšanai. Viņa centienu dēļ daži cilvēki atzina Nobili par termopāra atklājēju.

Kas ir termoelements?

Termopāri var definēt kā sava veida temperatūru sensors ko izmanto temperatūras mērīšanai vienā noteiktā punktā EML vai elektriskās strāvas veidā. Šis sensors sastāv no diviem atšķirīgiem metāla vadiem, kas savienoti kopā vienā krustojumā. Šajā krustojumā var izmērīt temperatūru, un metāla stieples temperatūras izmaiņas stimulē spriegumus.

Termopāra

Ierīcē radītais EML daudzums ir ļoti minūte (milivolti), tāpēc ķēdē saražotās e.m.f aprēķināšanai jāizmanto ļoti jutīgas ierīces. Kopējās ierīces, ko izmanto, lai aprēķinātu e.m.f, ir sprieguma balansēšanas potenciometrs un parastais galvanometrs. No šiem diviem balansēšanas potenciometru izmanto fiziski vai mehāniski.

Termopāra darbības princips

The termopāra princips galvenokārt ir atkarīgs no trim efektiem, proti, Zēbeka, Peltiera un Tompsona.

Skatīt beck-effect

Šāda veida iedarbība notiek starp diviem atšķirīgiem metāliem. Kad siltums piedāvā kādu no metāla vadiem, tad elektronu plūsma tiek piegādāta no karstas metāla stieples līdz aukstai metāla stieplei. Tāpēc līdzstrāva stimulē ķēdi.

Peltjē efekts

Šis Peltier efekts ir pretējs Zēbeka efektam. Šis efekts norāda, ka temperatūras starpību var izveidot jebkurš no diviem atšķirīgiem vadītājiem, piemērojot potenciālo variāciju starp tiem.

Tompsona efekts

Šis efekts norāda, ka, savienojoties diviem atšķirīgiem metāliem un, ja tie veido divus savienojumus, temperatūras gradienta dēļ spriegums inducē kopējo vadītāja garumu. Šis ir fizisks vārds, kas parāda temperatūras ātruma un virziena maiņu precīzā stāvoklī.

Termopāra uzbūve

Ierīces konstrukcija ir parādīta zemāk. Tas sastāv no diviem dažādiem metāla vadiem, kas savienoti savienojuma galā. Krustojums domā kā mērīšanas gals. Krustojuma galu klasificē trīs tipos, proti, nepamatotu, iezemētu un atklātu krustojumu.

Termopāra uzbūve

Nepamatots savienojums

Šāda veida krustojumos vadītāji ir pilnībā atdalīti no aizsargvāka. Šīs krustojuma pielietojumi galvenokārt ietver augstspiediena pielietošanas darbus. Galvenais šīs funkcijas izmantošanas ieguvums ir klaiņojošā magnētiskā lauka efekta samazināšana.

Grounded-Junction

Šāda veida krustojumā metāla vadi, kā arī aizsargvāks ir savienoti kopā. Šo funkciju izmanto temperatūras mērīšanai skābā atmosfērā, un tā nodrošina izturību pret troksni.

Atklāts savienojums

Atklātais krustojums ir piemērots vietās, kur nepieciešama ātra reakcija. Šāda veida krustojumu izmanto gāzes temperatūras mērīšanai. Temperatūras sensora izgatavošanai izmantotais metāls būtībā ir atkarīgs no aprēķina temperatūras diapazona.

Parasti termoelements ir veidots ar diviem dažādiem metāla vadiem, proti, dzelzi un konstantu, kas detektora detektoru veido, savienojot vienā krustojumā, kas tiek saukts par karsto krustojumu. Tas sastāv no diviem krustojumiem, vienu krustojumu savieno voltmetrs vai raidītājs kur aukstā un otrā savienojuma vieta ir saistīta ar procesu, ko sauc par karsto savienojumu.

Kā darbojas termoelements?

The termopāra diagramma ir parādīts zemāk esošajā attēlā. Šo ķēdi var uzbūvēt ar diviem dažādiem metāliem, un tie ir savienoti kopā, radot divus krustojumus. Abus metālus ieskauj savienojums, izmantojot metināšanu.

Iepriekšminētajā diagrammā krustojumus apzīmē ar P & Q, un temperatūras apzīmē ar T1 un T2. Kad krustojuma temperatūra neatšķiras viens no otra, ķēdē rodas elektromagnētiskais spēks.

Termopāra ķēde

Ja mērenais krustojums krustojuma galā pārvēršas par ekvivalentu, tad ķēdē rodas ekvivalents, kā arī apgrieztais elektromagnētiskais spēks, un caur to nav strāvas plūsmas. Līdzīgi temperatūra krustojuma galā kļūst nelīdzsvarota, tad potenciālās variācijas izraisa šo ķēdi.

Ķēdē inducētā elektromagnētiskā spēka lielums ir atkarīgs no materiālu veidiem, ko izmanto termopāra ražošanā. Mērinstrumenti aprēķina visu strāvas plūsmu visā ķēdē.

Ķēdē inducēto elektromagnētisko spēku aprēķina pēc šāda vienādojuma

E = a (∆Ө) + b (∆Ө) 2

Kur ∆Ө ir temperatūras starpība starp karstā termopāra savienojuma galu, kā arī termopāra savienojuma atskaites galu, a & b ir konstantes

Termopāra veidi

Pirms diskusijas par termopāra veidiem ir jāņem vērā, ka termopāri ir jāaizsargā aizsargājošā korpusā, lai izolētu no atmosfēras temperatūras. Šis pārklājums ievērojami samazinās korozijas ietekmi uz ierīci.

Tātad, termopāri ir daudz veidu. Ļaujiet mums detalizēti apskatīt tos.

K tips - To sauc arī par niķeļa-hroma / niķeļa-alumīnija termopāra tipu. Tas ir visbiežāk izmantotais veids. Tam ir paaugstinātas uzticamības, precizitātes un lēta iezīmes, un tas var darboties pagarinātos temperatūras diapazonos.

K tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no -454F līdz 2300F (-270⁰C līdz 1260⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 200⁰C)

Šim K tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 2.2C vai +/- 0.75% un īpašās robežas ir +/- 1.1C vai 0.4%

J tips - Tas ir dzelzs / konstantāna maisījums. Tas ir arī visbiežāk izmantotais termopāra veids. Tam ir paaugstinātas uzticamības, precizitātes un lēta iezīmes. Šo ierīci var darbināt tikai zemākos temperatūras diapazonos, un tās darbības laiks ir īss, ja to darbina augstā temperatūru diapazonā.

J tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no -346F līdz 1400F (-210⁰C līdz 760⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 200⁰C)

Šim J tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 2.2C vai +/- 0.75% un īpašās robežas ir +/- 1.1C vai 0.4%

T tips - Tas ir vara / konstantāna sajaukums. T tipa termopāriem ir paaugstināta stabilitāte, un tos parasti izmanto zemākas temperatūras lietojumiem, piemēram, īpaši zemas temperatūras saldētavām un kriogēniem.

T tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no -454F līdz 700F (-270⁰C līdz 370⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 200⁰C)

Šim T tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 1,0C vai +/- 0,75%, un īpašie ierobežojumi ir +/- 0,5C vai 0,4%

E tips - Tas ir niķeļa-hroma / konstantāna maisījums. Tam ir lielāka signāla spēja un uzlabota precizitāte, salīdzinot ar K un J tipa termopāriem, ja tos darbina ar ≤ 1000F.

E tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no -454F līdz 1600F (-270⁰C līdz 870⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 200⁰C)

Šim T tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 1,7C vai +/- 0,5%, un īpašie ierobežojumi ir +/- 1,0C vai 0,4%

N tips - Tas tiek uzskatīts vai nu par Nicrosil, vai Nisil termopāri. N tipa temperatūras un precizitātes līmeņi ir līdzīgi K tipam. Bet šis tips ir dārgāks nekā K tips.

N tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no -454F līdz 2300F (-270⁰C līdz 392⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 200⁰C)

Šim T tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 2.2C vai +/- 0.75% un īpašās robežas ir +/- 1.1C vai 0.4%

S tips - To uzskata vai nu par platīna / rodija, vai par 10% / platīna termopāri. Termopāra S tips ir ārkārtīgi ieviests augstās temperatūras diapazonā, piemēram, Biotech un aptieku organizācijās. Tā tiek izmantota pat mazākas temperatūras diapazonā, pateicoties tā paaugstinātajai precizitātei un stabilitātei.

S tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no -58F līdz 2700F (-50⁰C līdz 1480. gadam⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 200⁰C)

Šim T tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 1,5C vai +/- 0,25%, un īpašās robežas ir +/- 0,6C vai 0,1%

R tips - To uzskata vai nu par platīna / rodija, vai par 13% / platīna termopāri. Termopāra S tips ir ārkārtīgi ieviests lietošanai augstās temperatūras diapazonā. Šis veids ir iekļauts ar lielāku Rodija daudzumu nekā S tips, kas padara ierīci dārgāku. R un S tipa īpašības un veiktspēja ir gandrīz līdzīgas. Tā tiek izmantota pat mazākas temperatūras diapazonā, pateicoties tā paaugstinātajai precizitātei un stabilitātei.

R tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no -58F līdz 2700F (-50⁰C līdz 1480. gadam⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 200⁰C)

Šim T tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 1,5C vai +/- 0,25%, un īpašās robežas ir +/- 0,6C vai 0,1%

B tips - To uzskata vai nu par 30% no platīna rodija vai par 60% no platīna rodija termopāra. To plaši izmanto augstākā temperatūras diapazonā. No visiem iepriekš uzskaitītajiem tipiem B tipam ir visaugstākā temperatūras robeža. Paaugstinātas temperatūras līmenī B tipa termopāram būs lielāka stabilitāte un precizitāte.

B tips

Temperatūras diapazoni ir:

Termopāra klases vads - no 32F līdz 3100F (0⁰C līdz 1700⁰C)

Pagarinātājs (0⁰C līdz 100⁰C)

Šim T tipam ir precizitātes līmenis

Standarta +/- 0,5%

S, R un B tipus uzskata par cēlmetālu termopāriem. Tie ir izvēlēti, jo tie var darboties pat augstās temperatūras diapazonos, nodrošinot lielu precizitāti un ilgu kalpošanas laiku. Bet, salīdzinot ar parasto metālu veidiem, tie ir dārgāki.

Izvēloties termopāri, jāņem vērā daudzi faktori, kas atbilst viņu pielietojumam.

• Pārbaudiet, kādi ir zemās un augstās temperatūras diapazoni, kas nepieciešami jūsu lietojumprogrammai?
• Kāds termopāra budžets jāizmanto?
• Cik procentus izmantot precizitāti?
• Kādos atmosfēras apstākļos termopāri darbojas, piemēram, inertā gāzveida vai oksidējošā
• Kāds ir paredzamais reakcijas līmenis, kas nozīmē, cik ātri ierīcei jāreaģē uz temperatūras izmaiņām?
• Kāds ir nepieciešamais mūža periods?
• Pirms darbības pārbaudiet, vai ierīce ir iegremdēta ūdenī vai nav un kādā dziļuma līmenī?
• Vai termopāra izmantošana būs vai nu periodiska, vai nepārtraukta?
• Vai termopāra tiks pakļauta pagriešanai vai locīšanai visā ierīces kalpošanas laikā?

Kā uzzināt, vai jums ir slikta termopāra?

Lai uzzinātu, vai termoelements darbojas nevainojami, jāveic ierīces pārbaude. Pirms ierīces nomaiņas ir jāpārbauda, ​​vai tā patiešām darbojas vai nedarbojas. Lai to izdarītu, pilnīgi pietiek ar multimetru un pamatzināšanām par elektroniku. Termopāra testēšanai, izmantojot multimetru, galvenokārt ir trīs pieejas, un tās ir izskaidrotas šādi:

Pretestības tests

Lai veiktu šo pārbaudi, ierīce jānovieto gāzes iekārtas līnijā, un nepieciešamā iekārta ir digitālie multimetra un krokodila klipi.

Procedūra - pievienojiet krokodila skavas multimetra sekcijām. Piestipriniet klipus abos termopāra galos, kur viens gals būs salocīts gāzes vārstā. Tagad ieslēdziet multimetru un pierakstiet lasīšanas iespējas. Ja multimetrs parāda omus nelielā secībā, tad termoelements ir ideālā darba stāvoklī. Vai citādi, ja rādījums ir 40 omi vai vairāk, tad tas nav labā stāvoklī.

Atvērtās ķēdes tests

Šeit izmantotais aprīkojums ir krokodila spailes, šķiltavas un digitālais multimetrs. Šeit pretestības mērīšanas vietā tiek aprēķināts spriegums. Tagad ar šķiltavu silda vienu termopāra galu. Kad multimetrs parāda spriegumu 25-30 mV diapazonā, tad tas darbojas pareizi. Vai arī citādi, kad spriegums ir tuvu 20mV, ierīce ir jānomaina.

Slēgtas ķēdes tests

Šeit izmantotais aprīkojums ir krokodila skavas, termopāra adapteris un digitālais multimetrs. Šeit adapteri ievieto gāzes vārsta iekšpusē, un pēc tam termopāri pieliek pie vienas adaptera malas. Tagad ieslēdziet multimetru. Kad rādījums ir diapazonā no 12-15 mV, ierīce ir pienācīgā stāvoklī. Vai arī, ja sprieguma rādījums nokrītas zem 12mV, tas norāda uz bojātu ierīci.

Tātad, izmantojot iepriekš minētās pārbaudes metodes, var uzzināt, vai termoelements darbojas pareizi.

Kāda ir atšķirība starp termostatu un termopāri?

Atšķirības starp termostatu un termopāri ir:

Priekšrocības un trūkumi

Termoelementu priekšrocības ietver šādas.

• Precizitāte ir augsta
• Tas ir izturīgs un to var izmantot tādās vidēs kā skarba, kā arī augsta vibrācija.
• Termiskā reakcija ir ātra
• Temperatūras darbības diapazons ir plašs.
• Plašs darba temperatūras diapazons
• Izmaksas ir zemas un ārkārtīgi konsekventas

Termopāriem ir šādi trūkumi.

• Nelineārā
• Vismaz stabilitāte
• Zems spriegums
• Nepieciešama atsauce
• vismazākā jutība
• Termopāra pārkalibrēšana ir grūta

Pieteikumi

Daži no termopāru pielietojums iekļaujiet sekojošo.

• Tos izmanto kā temperatūras sensorus termostatos birojos, mājās, birojos un uzņēmumos.
• Tos izmanto rūpniecībā dzelzs, alumīnija un metāla metālu temperatūras kontrolei.
• Tos izmanto pārtikas rūpniecībā kriogēniem un zemas temperatūras lietojumiem. Termoelementi tiek izmantoti kā siltumsūknis termoelektriskās dzesēšanas veikšanai.
• Tos izmanto, lai pārbaudītu temperatūru ķīmiskās rūpnīcās, naftas rūpnīcās.
• Tos izmanto gāzes mašīnās, lai noteiktu pilota liesmu.

Kāda ir atšķirība starp RTD un termopāri?

Otra galvenā lieta, kas jāņem vērā termopāra gadījumā, ir tā atšķirība no RTD ierīces. Tātad tabulā izskaidrotas atšķirības starp RTD un termopāri.

Kas ir dzīves ilgums?

The termopāra dzīves ilgums balstās uz lietojumprogrammu, kad tā tiek izmantota. Tātad nevar konkrēti paredzēt termopāra dzīves periodu. Pareizi uzturot ierīci, tai būs ilgs kalpošanas laiks. Tā kā pēc pastāvīgas lietošanas tās var sabojāt novecošanās efekta dēļ.

Tāpēc arī izejas veiktspēja tiks pazemināta, un signāliem būs slikta efektivitāte. Termopāra cena arī nav augsta. Tātad vairāk ieteicams mainīt termopāri ik pēc 2-3 gadiem. Tā ir atbilde uz kāds ir termopāra mūžs ?

Tādējādi tas viss attiecas uz termopāra pārskatu. Visbeidzot no iepriekš minētās informācijas, mēs varam secināt, ka termopāra izeja var aprēķināt, izmantojot izejas ierīces, piemēram, multimetru, potenciometru un pastiprinātāju. Termopāra galvenais mērķis ir izveidot konsekventus un tiešus temperatūras mērījumus vairākos dažādos pielietojumos.