Онлайн списание за електроника
Статии за електрически ремонт и окабеляване
Навигация на публикации
Има огромни изисквания към материалите за термоелектроди за термодвойки. Основното изискване е създаването на относително голямо термо-е. д.с. (в двойка с друг материал), толкова повече термо-е. толкова по-малко чувствително може да бъде вторичното устройство. Като сравнителен термоелектрод (или, както се казва, конвенционален електрод), понастоящем се приема термоелектричен електрод, изработен от платина. Това се обяснява с факта, че платината има най-висока точка на топене (1779°C), сравнително лесно се извежда в химически чиста форма и има постоянни термоелектрични параметри.
Много важно свойство на термодвойките е взаимозаменяемостта. Термодвойките се считат за взаимозаменяеми, които при подобни температурни условия развиват сходна термо-е. д.с. и, както трябва, може да работи със същото измервателно устройство с дадено калибриране. Два електрода от 1-ва и една и съща сплав не винаги са взаимозаменяеми, на термо-е. д.с. най-малките чужди примеси в сплавта или неправилно отгряване след протягане. Ако термодвойката не е взаимозаменяема, тогава устройството трябва да се калибрира повторно, което е трудно и ненужно.
В зависимост от материала на електродите, термодвойките, които са получили практическо приложение, се разделят на две основни групи: термодвойки от щедри метали и термодвойки от неблагородни метали.
От серийно произвежданите термодвойки две термодвойки принадлежат към първата група: платина-родий - платинена термодвойкаТип CCI (градуиране съгласно GOST 6616-61PP-1). В името на термодвойките обикновено първо се посочва положителният електрод, а вторият е отрицателният електрод. Платина-родий е сплав, съдържаща 90% платина (Pt) и 10% родий (Rh). Термодвойка тип TPR (обозначение за калибриране PR-30/6) се състои от платина-родий (30% родий) и платина-родий (6% родий).
2-ра група включва следните термодвойки: хромел-алумел, хромел-копел и термодвойка от сплав NK-SA. Хромелът е сплав от 89% никел (Ni), 9,8% хром (Cr), 1% желязо (Fe) и 0,2% манган (Mn). Състав на алумела: 94% Ni и 6% Al, Mn, Si. Състав на Copel: 56% Cu и 44% Ni.
Термодвойка тип TPP (платина-родий - платина) може да се използва за измерване на температури до 1600°C за кратко време и до 1300°C за дълго време. Термо-е. д.с. с всичко това, то е равно съответно на 16,71 и 13,13 mV. Предимството на тази термодвойка е стабилността на термоелектрическото свойство (т.е. малки разлики в ЕДС на термодвойката от номиналната стойност, установена от стандарта), взаимозаменяемостта на термоелектродите и най-високата устойчивост на химическа атака дори при високи температури.
Поради високата цена на електродите (платинено-родиеви и платинени), дебелината на жицата е сравнително малка - 0,5 mm. Диаметърът на електродите за термодвойки от неблагородни метали варира от 0,5 до 5 mm.
Термодвойките TPP се използват като контролни термодвойки за проверка на работещи термодвойки, както и за измерване на температури при критични процеси.
Термодвойка тип TPR се използва в същите случаи като термодвойки TPP. Границите на измерване на температурата са 300 - 1600 (1800 ° C за кратко време).
Термодвойка тип THL (хромел - алумел) с краткотрайна употреба ви позволява да измервате най-високата температура от 1300 ° C (емф привсичко това е равно на 52,43 mV). Работната температура, в зависимост от свойствата и химичния състав на черупките, е в диапазона 900 - 1000 o C.
Термодвойка от типа THC (chromel - kopel) с краткотрайна употреба може да определи температури до 800 ° C (emf с всичко това е 66,42 mV); работната температура е 600 ° C (топлинна emf с всичко това е 49,02 mV).
Термодвойките хромел-алумел и хромел-копел са най-разпространените като работни устройства в промишлени пещи.
Термодвойка тип TNS е очарователна, защото термо-е. д.с. практически липсва при температури от 0 до 200°C. При максимална температура (около 1000°C) се развива напр. д.с. 13,39 mv. Съответната характеристика на термодвойката тип TNS е, че температурата на свободния край (студен преход) практически не влияе на точността на нейната работа.
Конструкцията на термодвойките се определя от избора на материал за защитната тръба (арматура) и изолацията. Защитните фитинги трябва да предпазват термодвойката от действието на горещи, химически брутални газове, които разрушават термодвойката. Следователно фитингите за термодвойки трябва да са газонепроницаеми, механично устойчиви, устойчиви на топлина и в същото време да провеждат топлина перфектно. Термодвойките от неблагородни метали са защитени от безшевни железни тръби (за измерване на температури до 600°C) и тръби от неръждаема стомана (за измерване на температури до 1100°C). За защита на благородни метали се използват термодвойки, кварцови и порцеланови тръби. Работните краища на термодвойките са свързани чрез запояване или заваряване, в други части термоелектродите трябва да бъдат изолирани един от друг. Термоелектродите са изолирани с азбест, когато границата на измерване е под 300°C, кварцови тръби или перли (при t до 1000°C), порцеланови тръби илимъниста (при t до 1300 - 1400°C).
На фиг. 1 е показана конструкцията на термодвойка от неблагородни метали.
При обичайния метод за включване на измервателен уред във верига на термодвойка, свободните краища на термодвойката са разположени в нейната глава. Тъй като е доста трудно да се поддържа непроменена и ниска температура на главата в зоната на обикновено високи измервани температури, свободните краища на термодвойката се прехвърлят в зоната на постоянна и ниска температура. За тази цел се използват така наречените компенсаторни проводници. За термодвойки от основен материал компенсаторните проводници са направени от същите материали като самата термодвойка. В термодвойки, изработени от щедри метали, компенсиращите проводници са избрани от материали, които развиват термо-е помежду си при подобни температури. д.с. същата стойност като основната термодвойка. В допълнение, изходящият хладен възел е заобиколен от топлоизолация с най-висока топлинна инерция. Специални компенсационни кутии се използват и за автоматично компенсиране на колебанията в температурата на хладния възел.
За автоматично компенсиране на температурата на свободните краища на термодвойката се използва специално устройство, което се състои от няколко съпротивления, образуващи мостова верига (фиг. 2)
Съпротивленията R1 R2 R3 и R4 са свързани в нестабилен измервателен мост; съпротивленията R1 R2 R3 и RD са изработени от манганинова тел, а съпротивлението R4 е от мед. Стойностите на съпротивлението са избрани по такъв начин, че при околна температура от 20 ° C между точките C и D потенциалната разлика е нула. В този случай мостът не влияе върху стойността на измерената' e. д.с. Когато температурата на средата (свободните краища на термодвойката) се промени, термо-е се променя. д.с. термодвойки: нарастващикогато температурата падне под 20°C и се понижи, когато температурата се повиши над 20°C, стойността на съпротивлението R4 незабавно се променя, което намалява, когато температурата падне под 20°C, и се увеличава, когато температурата се повиши над 20°C. Следователно тези разлики променят потенциалната разлика между точките C и G в различни посоки и всъщност взаимно се компенсират.
Допълнителното съпротивление RD е инсталирано в захранващата верига на моста и има различна стойност за различните материали на термодвойката. Благодарение на това захранващото напрежение на моста, подадено към клеми A и B, се регулира до необходимата стойност за различните термодвойки. Термодвойка T, компенсиращи проводници RK, свързващи проводници RC и миливолтметър mV са включени последователно в диагонала VG.
В допълнение, регулиращо съпротивление RP се врязва във веригата от свързващи проводници, което е създадено, за да регулира съпротивлението на външната лента до стойността, посочена на скалата на миливолтметъра.
Компенсационната кутия се захранва от 4 V DC напрежение. За да направите това, той е свързан към IP източника на захранване - устройство, състоящо се от понижаващ трансформатор, селенов токоизправител и регулируемо съпротивление.