Устройство и принцип работы термопар

Универсальные щупы

Чаще всего в комплекте с мультиметром идут универсальные щупы. Ими можно касаться контактных точек электрических схем, плат, приборов. Контакты таких щупов сделаны в виде заточенных игл. Такие щупы имеют самое широкое применение при использовании мультиметра.

Как всякие универсальные устройства, они имеют недостатки:

  • Относительно высокие сопротивления проводников;
  • Невозможность закрепления на необходимых контактных точках устройств и схем;
  • Не всегда возможно подключиться к компонентам микромонтажа;
  • Слабая термоустойчивость материала изоляции проводов при случайном касании жала паяльника.

Такие комплекты щупов мультиметров, при всех своих недостатках, недороги, поэтому популярны. Они вполне подходят для проведения простых работ, измерения напряжения, тока, «прозвонки» цепей, в местах, где имеется легкий доступ к электрическим или электронным компонентам и системам.

Типы термопары

Термопары конструируются с учетом диапазона измеряемых температур и могут изготавливаться из комбинаций различных металлов. Комбинация используемых металлов определяет диапазон температур, измеряемых термопарой. По этой причине была разработана маркировка с помощью букв для обозначения различных типов термопар. Каждому типу присвоено соответствующее буквенное обозначение, и это буквенное обозначение указывает на комбинацию используемых металлов в данной термопаре.

Буквенные обозначения и диапазон температур для различных типов термопар Типы термопар и диапазон их температур

Когда термопара подключается к электрической цепи, то она не будет работать нормально пока не будет соблюдена полярность при подключении. Плюсовые провода должны быть соединены вместе и подсоединены к плюсовому выводу цепи, а минусовые к минусовому. Если провода перепутать, то рабочий спай и холодный спай не будут в противофазе и показания температуры будут неточными.Одним из способов определения полярности проводов термопары -это определение по цвету изоляции на проводах. Помните, что минусовой провод во всех термопарах — красный.

Цвет изоляции проводов термопар Цвет изоляции проводов термопар

Во многих случаях приходится использовать провода для удлинения протяженности цепи термопары. Цвет изоляции соединительных проводов также несет в себе информацию. Цвет внешней изоляции соединительных проводов — разный, в зависимости от производителя, однако цвет первичной изоляции проводов обычно соответствует кодировке, указанной в таблице выше.

Неисправности термопары

Если термопара выдает неточные показания температуры, и было проверено, что нет ослабленных соединений, то причина может крыться либо в регистрирующем приборе, либо в самой термопаре, первым обычно проверяется регистрирующий прибор, так как приборы чаще выходят из строя, чем термопары.

Более того, если прибор показывает хоть какие-нибудь показания, пусть даже неточные, то, скорей всего, дело не в термопаре. Если термопара неисправна, то обычно она не выдает вообще никакого напряжения, и прибор не будет выдавать никаких показаний. Если показаний на приборе нет совсем, то вероятно дело в термопаре.

Если Вы подозреваете, что термопара вышла из строя, то проверьте ее сигнал на выходе с помощью прибора, который называется милливольтный потенциометр, который используется для измерения малых величин напряжения.

Потенциометр Потенциометр

Описание элемента

Термопара – это практически единственный прибор, измеряющий предельно высокие температуры. Его устанавливают в различное котельное оборудование. Задача элемента – контролировать терморежим, защищая систему от возможного перегрева.

Если в камере сгорания по какой-либо причине отсутствует пламя, термопара автоматически перекрывает подачу газа. То есть это защитный элемент.

Вообще устройство, замеряющее температуру рабочей среды, широко востребовано в разных областях человеческой деятельности: промышленность, медицина и другие сферы, где важна точная температура.

Цены

Стоимость термопары зависит от модели и используемых в ней сплавов. В среднем цены находятся в диапазоне 350-500 рублей. Ниже приведена таблица цен термопар на наиболее популярные модели газовых котлов.

Модель Стоимость, руб.
SIT 200 L=320 мм 0.200.003 для котлов Siberia 11, 11K, 17, 17K 450-550
SIT 200, L=750 мм — АОГВ — АКГВ СЕРИИ EUROSIT 500-560
55mm, M9x1 для Protherm Медведь PLO, Пантера 24 POV 0020027520 650-780
L = 250 для Ariston/Аристон SGA 120 R, 150 R, 200 R 1 500- 1 800
Универсальная термопара 30 mv, 60 sec, 90 cm 350-450

Источники погрешностей измерений

Термопары для высоких температурНа выполнение правильного процесса измерения влияют внешние источники, техническое состояние средств измерения и другие условия. На точность измерения с использованием термоэлектрического преобразователя влияет изменение электродвижущей силы.

Это явление называется термоэлектрической нестабильностью используемых сплавов. В процессе эксплуатации стало известно, что сплавы электродов изменяют свою ЭДС, которая приводит к искажению показаний.

Во время длительной эксплуатации при высоких температурах такие ошибки могут достигать больших величин, что приводит к снижению точности измерений.

Основными причинами нестабильности измерений считаются:

  • взаимодействие термоэлектродов с внешней средой;
  • влияние на датчики изолирующих и защитных устройств;
  • взаимодействие электродов друг с другом;
  • внутренние процессы, которые возникают при изменении температуры;
  • влияние радиации, электромагнитных полей и перепадов давления.

Под воздействием высокой температуры происходит снижение сопротивления изоляции датчиков, которое приводит к искажению измерений. Часто источником возникновения ошибок при замерах становится неправильный выбор термоэлектрода, так как его сопротивление не совпадает с показаниями электрической цепи. Изменение электродвижущей силы по длине термоэлектрического преобразователя тоже приводит к возникновению ошибок при получении показателей.

Видео по теме

https://www.youtube.com/watch?v=YN5VryJaanM

Быстродействие измерения

Быстродействие обуславливается способностью первичного преобразователя быстро реагировать на скачки температуры и следующим за ними потоком входных сигналов измерительного прибора.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Факторы, увеличивающие быстродействие:

  1. Правильная установка и расчет длины первичного преобразователя;
  2. При использовании преобразователя с защитной гильзой необходимо уменьшить массу узла, подобрав меньший диаметр гильз;
  3. Сведение к минимуму воздушного зазора между первичным преобразователем и защитной гильзой;
  4. Использование подпружиненного первичного преобразователя и заполнения пустот в гильзе теплопроводящим наполнителем;
  5. Быстро движущаяся среда или среда с большей плотностью (жидкость).

Проверка работоспособности термопары

Для проверки работоспособности подключают специальный измерительный прибор (тестер, гальванометр или потенциометр) или измеряют напряжение на выходе милливольтметром. При наличии колебаний стрелки или цифрового индикатора термопара является исправной, в противном случае устройство подлежит замене.

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Причины выхода из строя термопары:

  1. Неиспользование защитного экранирующего устройства;
  2. Изменение химического состава электродов;
  3. Окислительные процессы, развивающиеся при высоких температурах;
  4. Поломка контрольно-измерительного прибора и т.д.

Подготовка термоэлектродов к сварке

Если позволяет длина оставшихся несгоревшими термоэлектродов, вместо разрушенного рабочего конца изготавливают новый.


Таблица родов и классов материала.

Если имеется возможность изготовить термопару из новых термоэлектродов, самым тщательным образом про­веряют соответствие материала термоэлектродов изготавли­ваемому термопреобразователю, чтобы убедиться в его качественности.

Для этого на основании нормативных документов уста­навливают род материала, его техническую характеристи­ку, результаты испытания материала ОТК (отделом техни­ческого контроля) завода-изготовителя. При соответствии этих данных техническим требованиям материал может быть использован; в противном случае его подвергают испытаниям.

Для проверки однородности от бухты материала отре­зают кусок термоэлектрода длиной, превышающей необхо­димую для изготовления термопреобразователя, после чего с помощью зажимов к концам термоэлектрода подключают короткие медные соединительные провода. Зажимы опускают в теплоизоляционные сосуды с тающим льдом (0°С) и определяют однородность материала термоэлектрода.

Для определения рода материала и его класса от бухты отрезают около 0,5 м термоэлектрода и сваривают его с таким же куском платиновой проволоки марки «Экстра». Рабочий конец полученной термопары помещают в паровой термостат с температурой 100°С, а свободные концы отводят в теплоизоляционные сосуды с тающим льдом (0°С) и соединяют медными проводами с потенцио­метром. По термо-ЭДС, развиваемой термопарой, опреде­ляют род и класс материала (табл. 1).

По внешнему виду хромель от алюмеля отличается незначительно, однако хромель более тверд, чем алюмель, что легко определяется при изгибании, и, кроме того, алюмель магнитен в отличие от немагнитного хромеля.

Удовлетворяющий техническим требованиям материал разрезают на куски соответствующей длины и сваривают из них термопару.

При нарезке длина термоэлектрода должна быть несколь­ко большей, чем необходимо для размещения в арматуре: это нужно для закрепления концов термоэлектродов в зажимах головки термопреобразователя.

Преимущества

  1. Прочность и надежность конструкции.Простой процесс изготовления.Спай датчика можно заземлять или соединять с объектом измерения.Широкий интервал эксплуатационных температур, что позволяет считать термоэлектрические датчики наиболее высокотемпературными из контактных видов.

Термопара для газовой плиты

В повседневности вокруг человека проводники, изоляторы, электроника функционирует, используя иной подход. Попробуем заглянуть внутрь, приподнимем занавес. Заодно отметим, что такое термопара для газовой плиты, зачем нужна. В умелых руках пригодится.

Замена комплектующих

Перед тем как заменить термопару, попробуйте почистить. Характерный признак неисправности таков:

  • нажимается кнопка;
  • загорается пламя;
  • огонь горит, пока палец лежит на кнопке.

Стоит убрать руку, пламя исчезает. Следует наждаком почистить головку датчика, расположенную под рассекателем.

Если действие бессильно помочь, производится замена термопары газовой плиты. Электромагнитный клапан рассчитан на срабатывание при достижении напряжением некоторого уровня.

При невозможности достать оригинальную запчасть, вспомните факт. Порог срабатывания найдете в технических параметрах электромагнитного клапана.

Разумеется, после сборки систему следует проверить на работоспособность.

Мнение эксперта

Романова Ксения Петровна

Эксперт в области дизайна интерьера, а также руководитель салона по продаже тканей

Отметим малоизвестный факт: тип форсунки определен давлением газа магистрали. Учитывают при переходе с природного газа (метан) на баллонный.

У последнего давление выше, диаметр форсунки уже. Где взять изделия заменить старые.

Газовая плита комплектуется двумя наборами форсунок. Производитель учитывает возможность перехода на новый тип топлива.

Для производства замены входит в комплект специальный торцовый ключ.

к содержанию ↑

Похожие темы:

Термопара(термоэлектрическийпреобразователь температуры) —термоэлемент, применяемый в

измерительныхи преобразовательных устройствах, атакже в системах автоматизации.

Ustrojstvo-i-printsip-raboty-termopar3.jpg

Международныйстандарт на термопары МЭК60584(п.2.2) дает следующее определениетермопары:

Термопара— пара проводников из различныхматериалов, соединенных на одном концеи формирующих

частьустройства, использующего термоэлектрическийэффект для измерения температуры.

Ustrojstvo-i-printsip-raboty-termopar4.jpg

Дляизмерения разности температур зон, нив одной из которых не находится вторичныйпреобразователь

(измерительтермо-ЭДС), удобно использоватьдифференциальную термопару: двеодинаковых термопары,

соединенныхнавстречу друг другу. Каждая из нихизмеряет перепад температур между своимрабочим

Ustrojstvo-i-printsip-raboty-termopar5.jpg

спаеми условным спаем, образованным концамитермопар, подключёнными к клеммамвторичного

преобразователя,но вторичный преобразователь измеряетразность. их сигналов, таким образом,две

термопарывместе измеряют перепад температурмежду своими рабочими спаями.

Ustrojstvo-i-printsip-raboty-termopar6.jpg

Принципдействия основан на эффектеЗеебека или, иначе, термоэлектрическомэффекте.

Когда концы проводника находятсяпри разных температурах, между нимивозникает разность потенциалов,пропорциональная разности температур.Коэффициент пропорциональности называюткоэффициентом термоэдс. У разных металловкоэффициент термоэдс разный и,соответственно, разность потенциалов,возникающая между концами разныхпроводников, будет различная. Помещаяспай из металлов с отличными коэффициентамитермоэдс в среду с температурой Т1,мы получим напряжение между противоположнымиконтактами, находящимися при другойтемпературе Т2,котороебудет пропорционально разности температурT1и Т2.

Виды

Наиболее распространёнными являются следующие виды термопар:

1. Хромель-алюмелиевые (ТХА). Это датчики общего назначения.

Их применяют в качестве различных щупов. Они отличаются небольшой стоимостью и большим температурным диапазоном: – 270 ÷ + 13720С. Не рекомендуется применять их в атмосфере, имеющей повышенное содержание серы, влияющей на оба электрода.

Ustrojstvo-i-printsip-raboty-termopar13.jpg2.

Хромель-копелевые (ТХК). Работают в жидких и газообразных средах, являющихся химически неагрессивными в температурном диапазоне: – 200 ÷ + 8000С. Данными датчиками замеряют температуру различных поверхностей, к примеру, поверхность брони домен.

3. Железо-константановые (ТЖКн). Данные термопары являются не такими популярными, как термопары ТХА, однако они являются недорогими и способны функционировать в разреженной атмосфере.

Температурный диапазон: – 210 ÷ +12000С. Но если температуры  > 7600C, эффективность термопар снижается по причине перемены магнитных характеристик железа. Возможно формирование ржавчины на железном выводе по причине наличия конденсата.

Ustrojstvo-i-printsip-raboty-termopar14.jpg4.

Платинородиево-платиновые (ТПР, ТПП). Термопары, изготовленные из дорогостоящих материалов, характеризуются стабильностью показаний и низкой чувствительностью (примерно 10 мкВ/°C). Их используют для осуществления высокотемпературных измерений (> 3000C).

5. Вольфрам-рениевые термопары.

Применяются для высокотемпературных измерений (< 25000C). При использовании этих термопар нужно устранить окислительную атмосферу, которая разрушает проволоку. Для них применяют особые герметичные конструкции чехлов, которые заполнены инертным газом.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом