Термопара – пристрій і принцип роботи простою мовою

Практично кожне опалювальне обладнання вимагає застосування додаткових елементів, застережних систему від перегріву. Одним з таких контролерів вважається термопара. Принцип її роботи полягає в регулярному вимірі температурного режиму для підтримки заданого значення.

загальні характеристики

Згідно Номінальних статичних характеристик перетворення ГОСТ Р8.585-2001 термопара – пристрій, що складається з 2-х різнорідних контактують один з одним провідників, призначене для вимірювання температури. При зміні температурного режиму на одній ділянці створюється напруга, внаслідок чого відбувається конвертація температури в електрострум.

термопари

Конструкція елемента влаштована з двох різнотипних провідників, які з’єднуються один з одним в одному вузлі. Існує три типи з’єднань:

  • спайка;
  • ручна скручування;
  • зварювання.

Найчастіше у вигляді проводять електроенергію елементів застосовується металевий провідник, проте зустрічаються випадки, коли замість нього використовують напівпровідникові пристрої.

Параметри пристрою визначає матеріал, з якого виготовлені провідники. Зрозуміло, що будь-який метал утворює опір, значить буде виробляти електрострум. Але для коректної роботи термопари використовуються певні сплави, які видають прогнозовані вступні і точно з мінімальною похибкою визначають залежність між температурою і опором. Для певного діапазону повинен використовувати певний матюкав.

Говорячи простою мовою, термопара, в залежності від матеріалів, з яких складаються провідники, дозволяє визначати температурний режим в різноманітних діапазонах значень. В цілому, термопара визначає температуру орієнтовно від -250 ° С до +2 000 ° С.

ВІДЕО: Вимірювання температури за допомогою термопари

Принцип дії термопари

Незалежно від імені виробника, робота всіх термопар грунтується на термоелектричної схемою, розробленою в 1821 році відомим фізиком Т.І. Зєєбеком. Принцип дії термопари полягає в почерговому з’єднанні двох різновидних перехідника в одне замкнуте кільце. Перший вузол призначений для нагріву, в результаті чого, по кільцю утворюється електричний рушійний заряд, який називається – термо-ЕРС. Під впливом ЕРС-сили, по ланцюжку протікає електрично струм.

Схематична робота пристрою

Сама область нагріву називається вузлом нагрівального призначення, другий кінець позначається як холодний спай.

Щоб виміряти значення мікро або мілівольт електричної рушійної сили, слід роз’єднати кільце і з’єднати його за допомогою мікровольтметр. Кількість мілівольт повністю залежить від інтенсивності нагріву з’єднань і температурного режиму холодного вузла. Принцип роботи простою мовою базується на різниці значень температури двох з’єднувальних спаев, між холодним і гарячим позначенням.

Виходить, що якщо область спаяний двох різних проводів нагріти, то в зоні несоедіненних решт утворюється різнобічний потенціал, вимірюваний спеціальним інструментом. Перетворювачі, розроблені за інноваційними технологіями, що виникла різниця електричної сили переводять в цифрові символи, що позначають температурний режим нагріву з’єднаних вузлами частин.

конструкція пристрою

Пристрій виробляється різних форм і розмірів. Підрозділяється по конструктивному виробництва на два основних типи:

  • термопари, що не мають корпусу;
  • з кожухом, службовцям в якості захисту.

У першому випадку пристрій в місці з’єднання не має закритого корпусу, що виконує захисну функцію від різноманітних впливів зовнішнього навколишнього середовища. Даний вид забезпечує швидке визначення інертності та температурного режиму, не витрачаючи на процес багато часу.

Термопара для котельного обладнання

Другий тип проводиться подібно зонду, який виконаний з металевої труби з хорошою внутрішньою ізоляцією, здатної протистояти високим температурним показниками. Зсередини термопар оснащений термоелектричної системою. Конструкція з захисним корпусом не піддається дії агресивного середовища.

різновиди термопари

Принцип роботи термопара досить простий і зрозумілий, однак, перш ніж створити пристрій своїми руками, слід знати, чим відрізняються такі модифікації як ТХА, TKX, ТПП, МСП, ТПР і ТВР, а також, за якими критеріями і групам вони розподіляються.

  • Група Е – складається з комбінованого матеріалу – хромель-константан. З’єднувальний спай має підвищену продуктивність – більше 69 мкВ / оС, що підходить для криогенного застосування. Крім усього, система не має магнітні властивості, а температурний режим варіюється від – 50 ° С до + 740 ° С.
  • Група J – термоелектрони виробляються з позитивного заліза і негативного типу Константан. Розбіг функціонування даної серії термопара менше, ніж в минулому групі -40 ° С – + 750 ° С, проте показник чутливості вищий – 50 мкв / ° С.
  • Група К – найпоширеніший тип пристроїв, що складається з комбінації матеріалів – алюміній і хромель. Продуктивність системи дорівнює 40 мкВ / ° С, функціонування відбувається в межах температурних показників від – 200 ° С до 1 350 ° С. Слід пам’ятати, що навіть при низькому рівні окислення в діапазоні температури 800-1050 ° С, елемент з хромелю від’єднується і набуває намагнічене стан, що називається «зелена гниль». Даний фактор негативно позначається на функціонуванні регулятора.
  • Група М – застосовується в комплектаціях печей вакуумного виду. Робочі сили варіюються від -260 до + 1400 ° С з максимальною погрішністю в 2 градуси.

Принцип роботи термопари

  • Група N – пристрій випускається для використання в пристроях володіють температурними позначками – 270 і 1300 ° С, що є гарантією хорошої працездатності і стійкості перед окисними процесами. Чутливість не перевищує 40 мкВ / ° С.
  • Групи В, S, R відрізняються стабільною роботою з більш зниженим ЕРС – 10мкВ / ° С. Через погану чутливості, використовується виключно для визначення підвищених температур.
  • Групи В, С, S – перший символ позначає модифікацію, яка підходить для вимірювання температури до 1 800оС, S – 1 600 ° С, С – до 1 500.
  • Ренієві-вольфрамові термопари застосовуються для вимірювання високих температур 25 000 ° С і менше. Також пристрій призначений для усунення окисної атмосфери, яка руйнує матеріал.

Термопари хромель-алюмель

монтаж

Принципової різниці між установкою російського або європейського обладнання немає – схема скрізь однакова. Ми опишемо найпростіший спосіб.

  1. Відкручує гайку всередині нарізного сполучення до газопроводу.
  2. На самій термопарі відкручує компенсаційний гвинт.
  3. В отвір кронштейна вставляєте термопару.
  4. Протріть місце з’єднання ганчіркою різьбове з’єднання і гайку.
  5. Закрутіть з’єднання до упору, але не затягуйте занадто сильно. Якщо є необхідність, можна використовувати прокладку.

Контролер газової плити повинен бути з’єднаний максимально щільно, але щоб його можна було зняти при необхідності.

Термопара для печі

Зверніть увагу на те, щоб обидві труби були спрямовані строго вниз.

Тепер розбираємося, як працює. Кінцевий вимикач завжди розташований на кілька сантиметрів нижче пленуму під автоматом контролю безпеки плити. Коли пленум нагрівається до межі, вимикач дає сигнал на відключення пальника і відразу ж спрацьовує вентилятор. У цей момент відбувається різке зниження температури.

Залежно від телефону, вентилятор не зупиняється. Причиною цього може бути вимкнений контроль вентилятора (подивіться на важіль, він повинен бути на позначці «вкл») або вихід з ладу термостата. Як варіант, може бути встановлений ручний режим замість автоматичного.

Після установки пристрою необхідно перевірити правильність роботи. І якщо настройка відбувається в лабораторних умовах, то калібрувати термопару можна і власноруч.

Для цього знімаєте кришку блоку управління і дивіться на циферблат. З боку вентилятора є 2 датчика, які спочатку налаштовані на 25 ° F. Вам потрібно виставити верхній на 115 ° F, нижній – не менше ніж 90 ° F.

Якщо під час градуювання або калібрування чітко чути запах газу, необхідно перевірити ущільнювачі або викликати служби газу на предмет виявлення витоку.

Переваги і недоліки застосування вимірювача

Температурний датчик, незважаючи на простоту в пристрої, володіє як перевагами, так і недоліками.

плюси:

  • Широкий діапазон температурних режимів, які роблять пристрій найстійкішим контактним датчиком перед високими показниками.
  • В результаті порушення цілісності спаяний можна повністю замінити вузол або створити прямий контакт безпосередньо через вимірювані системи.
  • Простота пристрою, міцність і великий експлуатаційний термін.

Термопара “Арбат”

мінуси:

  • При установці температурного датчика необхідно регулярно контролювати зміни напруги холодних спаїв. Для полегшення завдання потрібно придбати додатковий термистор. Також можна замінити застарілий прилад напівпровідникових сенсором, здатним автоматично вносити зміни в ТЕДС.
  • Схильність до поразки корозією, в результаті чого відбувається термоелектрична недостатність і порушення градуювальних характеристик.
  • Електроди складаються з матеріалів, які не зважають на хімічно інертним, тому при порушенні герметичності корпусу система стає схильною до агресивним процесам довкілля.
  • Довгі термопарниє дроти утворюють електромагнітне поле.
  • Виникають складності в процесі створення вторинного перетворювача сигналів через несуттєвого взаємодії ТЕДС і температурних режимів.
  • Для стабільної роботи з термічної інерцією, обов’язковою умовою термопара вважається забезпечення якісної електроізоляції, заземлення функціонуючих спаев, застережних від виникнення витоку в землю.

ВІДЕО: Порівняння термосопротивления і термопари. Основи вимірювання температури від Emerson

Ссылка на основную публикацию