Kas yra termoelementas: darbo principas ir jo taikymas

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





1821 m. Fizikas, būtent „Thomas Seebeckas“, atskleidė, kad kai jungties abiejuose jungties galuose sujungiami du skirtingi metaliniai laidai, kai sankryžai bus taikoma temperatūra, srovė tekės per grandinė kuris yra žinomas kaip elektromagnetinis laukas (EML). Grandinė pagaminta energija vadinama Seebecko efektu. Remdamiesi Thomaso Seebecko efektu kaip gaire, abu italų fizikai, būtent Leopoldo Nobili ir Macedonio Melloni, bendradarbiavo kurdami termoelektrinę bateriją 1826 m., Vadinamą terminiu daugikliu. galvanometras taip pat termopilį radiacijai apskaičiuoti. Dėl jo pastangų kai kurie žmonės nustatė, kad Nobili yra termoporos atradėjas.

Kas yra termoelementas?

Termoelementą galima apibrėžti kaip tam tikrą temperatūrą jutiklis kuri naudojama matuoti temperatūrą viename konkrečiame taške EML arba elektros srovės pavidalu. Šis jutiklis susideda iš dviejų nepanašių metalinių laidų, sujungtų kartu vienoje sankryžoje. Šioje sankryžoje galima išmatuoti temperatūrą, o metalinės vielos temperatūros pokytis stimuliuoja įtampą.




Termoelementas

Termoelementas

Įrenginyje sukurto EMF kiekis yra labai minutinis (milivoltais), todėl norint apskaičiuoti grandinėje pagamintą e.m.f reikia naudoti labai jautrius prietaisus. Paprasti prietaisai, naudojami apskaičiuojant e.m.f, yra įtampos balansavimo potenciometras ir įprastas galvanometras. Iš šių dviejų balansavimo potenciometras naudojamas fiziškai arba mechaniškai.



Termoporos darbo principas

termoporos principas daugiausia priklauso nuo trijų efektų, būtent Seebeck, Peltier ir Thompson.

Žr. „Beck-effect“

Šio tipo poveikis pasireiškia tarp dviejų nepanašių metalų. Kai šiluma pasiūlo bet kurį iš metalinių laidų, tada elektronų srautas tiekiamas nuo karštos metalinės vielos iki šaltos metalinės vielos. Todėl nuolatinė srovė stimuliuoja grandinę.


Peltier efektas

Šis Peltier efektas yra priešingas Seebeck efektui. Šis efektas teigia, kad temperatūros skirtumas gali susidaryti tarp bet kurių dviejų nepanašių laidininkų, taikant potencialų svyravimą tarp jų.

Thompsono efektas

Šis poveikis teigia, kad kai du skirtingi metalai sujungiami kartu ir jei jie sudaro dvi jungtis, įtampa sukelia bendrą laidininko ilgį dėl temperatūros gradiento. Tai fizinis žodis, parodantis temperatūros greičio ir krypties pokytį tikslioje padėtyje.

Termoporos statyba

Prietaiso konstrukcija parodyta žemiau. Jį sudaro du skirtingi metaliniai laidai, kurie sujungiami sujungimo gale. Jungtis galvoja kaip matavimo galą. Sankryžos galas skirstomas į tris tipus, būtent nepagrįstą, įžemintą ir atvirą sankryžą.

Termoelementų konstrukcija

Termoelementų konstrukcija

Nepagrįsta jungtis

Šio tipo sankryžoje laidininkai yra visiškai atskirti nuo apsauginio dangčio. Šioje sankryžoje daugiausia naudojami aukšto slėgio taikymo darbai. Pagrindinis naudojimasis šia funkcija yra sumažinti išklydusio magnetinio lauko efektą.

„Grounded-Junction“

Šio tipo sankryžoje metaliniai laidai, taip pat apsauginis dangtis, yra sujungti. Ši funkcija naudojama temperatūrai rūgščioje atmosferoje matuoti, ji suteikia atsparumą triukšmui.

Exposed-Junction

Veikiama sankryža taikoma tose vietose, kur reikia greitai reaguoti. Šio tipo sankryža naudojama dujų temperatūrai matuoti. Temperatūros jutiklio gamybai naudojamas metalas iš esmės priklauso nuo skaičiuojamojo temperatūros diapazono.

Paprastai termoelementas yra suprojektuotas su dviem skirtingais metaliniais laidais, būtent geležimi ir konstantanu, kuris aptinka elementą sujungiant vienoje sankryžoje, kuri vadinama karšta sankryža. Tai susideda iš dviejų sankryžų, viena jungtis sujungta voltmetru ar siųstuvas kur šalta jungtis ir antroji sankryža yra susietos procese, kuris vadinamas karštuoju sujungimu.

Kaip veikia termoelementas?

termoporos schema yra parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje. Ši grandinė gali būti pastatyta dviem skirtingais metalais, ir jie sujungiami generuojant dvi sankryžas. Du metalai yra sujungti suvirinimo būdu.

Aukščiau pateiktoje diagramoje sankryžos žymimos P & Q, o temperatūros - T1 ir T2. Kai sandūros temperatūra nesiskiria viena nuo kitos, tada grandinėje atsiranda elektromagnetinė jėga.

Termoporos grandinė

Termoporos grandinė

Jei sankryžos gale esantis vidutinis klimatas virsta ekvivalentu, tai ekvivalentas, taip pat ir atvirkštinė elektromagnetinė jėga, susidaro grandinėje, o srovės srautas per jį nėra. Panašiai temperatūra sankryžos gale išsibalansuoja, tada potenciali variacija sukelia šią grandinę.

Grandinės sukeltos elektromagnetinės jėgos dydis priklauso nuo medžiagų, naudojamų termoporoms gaminti, rūšių. Matavimo įrankiais apskaičiuojamas visas srovės srautas visoje grandinėje.

Kontūre sukelta elektromagnetinė jėga apskaičiuojama pagal šią lygtį

E = a (∆Ө) + b (∆Ө) 2

Kur ∆Ө yra temperatūros skirtumas tarp karšto termoporos jungties galo ir etaloninio termoporos jungties galo, a & b yra konstantos

Termoelementų tipai

Prieš pradedant diskusijas apie termoporų tipus, reikia atsižvelgti į tai, kad termoporą reikia apsaugoti apsauginiame korpuse, kad būtų izoliuota nuo atmosferos temperatūros. Ši danga žymiai sumažins korozijos poveikį įrenginiui.

Taigi, yra daugybė porų. Pažvelkime į juos išsamiai.

K tipas - Tai taip pat vadinama termoelemento tipo nikelio-chromo / nikelio-aliuminio tipo. Tai dažniausiai naudojamas tipas. Jis pasižymi padidinto patikimumo, tikslumo ir nebrangumo savybėmis ir gali veikti esant ilgesniam temperatūros diapazonui.

K tipas

K tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo -454F iki 2300F (-2700C iki 12600C)

Prailginimo laidas (00C iki 2000C)

Šio K tipo tikslumo lygis yra

Standartinė +/- 2.2C arba +/- 0.75%, o specialiosios ribos yra +/- 1.1C arba 0.4%

J tipas - Tai geležies / Konstantano mišinys. Tai taip pat dažniausiai naudojamas termoelementų tipas. Jis pasižymi padidinto patikimumo, tikslumo ir nebrangumo savybėmis. Šis prietaisas gali būti valdomas tik esant mažesniam temperatūros diapazonui, o jo veikimo laikas aukštoje temperatūrų diapazone yra trumpas.

J tipas

J tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo -346F iki 1400F (-2100C iki 7600C)

Prailginimo laidas (00C iki 2000C)

Šio J tipo tikslumo lygis yra

Standartinė +/- 2.2C arba +/- 0.75%, o specialiosios ribos yra +/- 1.1C arba 0.4%

T tipas - Tai Vario / Konstantano mišinys. T tipo termoelementai turi didesnį stabilumą ir paprastai naudojami žemesnės temperatūros reikmėms, pavyzdžiui, ypač žemos temperatūros šaldikliams ir kriogenikams.

T tipas

T tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo -454F iki 700F (-2700C iki 3700C)

Prailginimo laidas (00C iki 2000C)

Šio tipo T tikslumo lygis yra

Standartinė +/- 1,0C arba +/- 0,75%, o specialiosios ribos yra +/- 0,5C arba 0,4%

E tipas - Tai yra nikelio-chromo / konstantano mišinys. Jis pasižymi didesniu signalo sugebėjimu ir didesniu tikslumu, palyginti su K ir J tipo termoelementų, kai jie veikia esant ≤ 1000F.

E tipas

E tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo -454F iki 1600F (-2700C iki 8700C)

Prailginimo laidas (00C iki 2000C)

Šio tipo T tikslumo lygis yra

Standartinė +/- 1,7C arba +/- 0,5%, o specialiosios ribos yra +/- 1,0C arba 0,4%

N tipas - Tai laikoma „Nicrosil“ arba „Nisil“ termoelementu. N tipo temperatūros ir tikslumo lygiai yra panašūs į K tipo. Tačiau šis tipas yra brangesnis nei K tipo.

N tipas

N tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo -454F iki 2300F (-2700Nuo C iki 3920C)

Prailginimo laidas (00C iki 2000C)

Šio tipo T tikslumo lygis yra

Standartinė +/- 2.2C arba +/- 0.75%, o specialiosios ribos yra +/- 1.1C arba 0.4%

S tipas - Tai laikoma platinos / rodžio arba 10% / platinos termoelementu. S tipo termoporos yra labai pritaikytos aukšto temperatūros diapazonui, pavyzdžiui, „Biotech“ ir vaistinių organizacijose. Dėl padidinto tikslumo ir stabilumo jis netgi naudojamas mažesnėms temperatūrų sritims.

S tipas

S tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo -58F iki 2700F (-500Nuo 1480 m0C)

Prailginimo laidas (00C iki 2000C)

Šio tipo T tikslumo lygis yra

Standartinė +/- 1,5 C arba +/- 0,25%, o specialiosios ribos yra +/- 0,6 C arba 0,1%

R tipas - Tai laikoma Platinos / Rodžio arba 13% / Platinos termoelementu. S tipo termoporos yra ypač pritaikytos aukštų temperatūrų diapazonams. Ši rūšis yra su didesniu nei S tipo rodžiu kiekiu, todėl prietaisas yra brangesnis. R ir S tipo savybės ir veikimas yra beveik panašūs. Dėl padidinto tikslumo ir stabilumo jis netgi naudojamas mažesnėms temperatūrų sritims.

R tipas

R tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo -58F iki 2700F (-500Nuo 1480 m0C)

Prailginimo laidas (00C iki 2000C)

Šio tipo T tikslumo lygis yra

Standartinė +/- 1,5 C arba +/- 0,25%, o specialiosios ribos yra +/- 0,6 C arba 0,1%

B tipas - Tai laikoma 30% Platinum Rhodium arba 60% Platinum Rhodium termoporos. Tai plačiai naudojama aukštesnio temperatūros diapazone. Iš visų aukščiau išvardytų tipų B tipo temperatūra yra aukščiausia. Esant padidėjusiai temperatūrai, B tipo termoelementas išlaikys didesnį stabilumą ir tikslumą.

B tipas

B tipas

Temperatūros diapazonai yra:

Termoporos laidas - nuo 32F iki 3100F (00C iki 1700 m0C)

Prailginimo laidas (00C iki 1000C)

Šio tipo T tikslumo lygis yra

Standartinis +/- 0,5%

S, R ir B tipai laikomi tauriųjų metalų termoporomis. Jie pasirenkami, nes jie gali veikti net esant aukštai temperatūrai, užtikrindami didelį tikslumą ir ilgą tarnavimo laiką. Tačiau, palyginti su netauriųjų metalų tipais, jie yra brangesni.

Renkantis termoporą, reikia atsižvelgti į daugelį veiksnių, tinkančių jų pritaikymui.

  • Patikrinkite, kokie yra žemos ir aukštos temperatūros diapazonai, reikalingi jūsų programai?
  • Kokį termoporos biudžetą naudoti?
  • Kiek procentų tikslumo reikia naudoti?
  • Kokiomis atmosferos sąlygomis termoelementas veikia, pavyzdžiui, inertinis dujinis arba oksiduojantis
  • Kokio reakcijos lygio tikimasi, o tai reiškia, kad prietaisas turi greitai reaguoti į temperatūros pokyčius?
  • Koks yra gyvenimo laikotarpis, kurio reikia?
  • Prieš atlikdami operaciją patikrinkite, ar prietaisas panardintas į vandenį, ar ne ir kokio gylio lygio?
  • Ar termoporos naudojimas bus su pertrūkiais ar ištisinis?
  • Ar termoelementas bus sukamas ar lankstomas visą prietaiso tarnavimo laiką?

Kaip sužinoti, ar turite blogą termoporą?

Norint sužinoti, ar termoelementas veikia puikiai, reikia atlikti prietaiso bandymą. Prieš keisdami prietaisą, turite patikrinti, ar jis tikrai veikia. Norėdami tai padaryti, visiškai pakanka multimetro ir pagrindinių elektronikos žinių. Termoporos testavimui naudojant multimetrą daugiausia yra trys būdai, kurie paaiškinami taip:

Atsparumo bandymas

Norint atlikti šį bandymą, prietaisas turi būti dedamas į dujų prietaisų liniją, o reikalinga įranga yra skaitmeniniai multimetro ir krokodilo spaustukai.

Procedūra - prijunkite krokodilo spaustukus prie multimetro sekcijų. Pritvirtinkite spaustukus ant abiejų termoporos galų, kur vienas galas bus sulankstytas į dujų vožtuvą. Dabar įjunkite multimetrą ir užsirašykite skaitymo parinktis. Jei multimetras rodo omus maža tvarka, termoelementas yra nepriekaištingos būklės. Arba, kai rodmuo yra 40 omų ar daugiau, tada jis nėra geros būklės.

Atviros grandinės testas

Čia naudojama įranga yra krokodilo spaustukai, žiebtuvėlis ir skaitmeninis multimetras. Čia vietoj varžos matavimo skaičiuojama įtampa. Dabar, kai žiebtuvėlis sušildo vieną termoporos galą. Kai multimetras rodo įtampą 25-30 mV diapazone, jis veikia tinkamai. Arba, kai įtampa yra artima 20mV, prietaisą reikia pakeisti.

Uždaros grandinės bandymas

Čia naudojama įranga yra krokodilo spaustukai, termoporos adapteris ir skaitmeninis multimetras. Čia adapteris dedamas į dujų vožtuvo vidų, o tada termoelementas dedamas į vieną adapterio kraštą. Dabar įjunkite multimetrą. Kai rodmenys yra 12-15 mV diapazone, prietaisas yra tinkamos būklės. Arba, kai įtampos rodmuo nukrenta žemiau 12 mV, tai rodo sugedusį prietaisą.

Taigi, naudojant minėtus bandymo metodus, galima sužinoti, ar termoelementas veikia tinkamai, ar ne.

Koks skirtumas tarp termostato ir termoporos?

Termostato ir termoporos skirtumai yra šie:

Funkcija Termoelementas Termostatas
Temperatūros diapazonas-454 iki 32720FNuo -112 iki 3020F
Kainų diapazonasMažiauAukštas
StabilumasSuteikia mažiau stabilumoUžtikrina vidutinį stabilumą
JautrumasTermoelementai turi mažiau jautrumoTermostatas siūlo geriausią stabilumą
LinijiškumasVidutinisVargšas
Sistemos kainaAukštasVidutinis

Privalumai ir trūkumai

Termoelementų privalumai yra šie.

  • Tikslumas didelis
  • Jis yra tvirtas ir gali būti naudojamas tokiose aplinkose kaip atšiauri ir didelė vibracija.
  • Terminė reakcija yra greita
  • Darbinės temperatūros diapazonas yra platus.
  • Platus darbinės temperatūros diapazonas
  • Kaina yra maža ir labai pastovi

Termoelementų trūkumai yra šie.

  • Netiesiškumas
  • Mažiausiai stabilumo
  • Žema įtampa
  • Būtina pateikti nuorodą
  • mažiausias jautrumas
  • Termoporos perkalibravimas yra sunkus

Programos

Kai kurie iš termoporų pritaikymas įtraukti šiuos dalykus.

  • Jie naudojami kaip temperatūros jutikliai termostatuose biuruose, namuose, biuruose ir įmonėse.
  • Jie naudojami pramonėje kontroliuojant geležies, aliuminio ir metalo metalų temperatūrą.
  • Jie naudojami maisto pramonėje kriogeninėms ir žemos temperatūros reikmėms. Termoelementai naudojami kaip šilumos siurblys termoelektriniam aušinimui atlikti.
  • Jie naudojami temperatūros bandymui chemijos gamyklose, naftos gamyklose.
  • Jie naudojami dujų mašinose bandomajai liepsnai aptikti.

Koks skirtumas tarp RTD ir termoporos?

Kitas svarbiausias dalykas, į kurį reikia atsižvelgti termoelemento atveju, yra tai, kuo jis skiriasi nuo RTD įrenginio. Taigi lentelėje paaiškinami RTD ir termoporos skirtumai.

MTTP Termoelementas
RTD yra plačiai tinkamas matuoti mažesnį temperatūros diapazoną, kuris yra tarp (-200 ° C)0C iki 5000C)Termoelementas tinka matuoti aukštesnį temperatūros diapazoną, kuris yra tarp (-180 ° C)0C iki 23200C)
Minimaliam perjungimo diapazonui jis pasižymi didesniu stabilumuJie turi minimalų stabilumą, be to, rezultatai nėra tikslūs, kai bandomi kelis kartus
Jis turi didesnį tikslumą nei termoelementasTermoelementas turi mažiau tikslumo
Jautrumo diapazonas yra didesnis ir netgi gali apskaičiuoti minimalius temperatūros pokyčiusJautrumo diapazonas yra mažesnis ir jais negalima apskaičiuoti minimalių temperatūros pokyčių
RTD prietaisai turi gerą atsako laikąTermoelementai suteikia greitą atsaką nei RTD
Išvestis yra linijinės formosIšvestis yra netiesinės formos
Tai yra brangesni nei termoelementaiTai ekonomiški nei RTD

Kas yra gyvenimo trukmė?

termoporos gyvenimo trukmė yra pagrįstas programa, kai ji naudojama. Taigi negalima tiksliai numatyti termoporos gyvenimo laikotarpio. Tinkamai prižiūrint prietaisą, jo tarnavimo laikas bus ilgas. Nors po nuolatinio naudojimo jie gali būti pažeisti dėl senėjimo.

Be to, dėl to sumažės išvesties našumas, o signalai bus blogai efektyvūs. Termoelemento kaina taip pat nėra didelė. Taigi labiau siūloma modifikuoti termoporą kas 2-3 metus. Tai yra atsakymas į kokia yra termoporos gyvenimo trukmė ?

Taigi visa tai yra termoporos apžvalga. Pagal aukščiau pateiktą informaciją galime padaryti išvadą, kad termoporos išėjimas galima apskaičiuoti naudojant tokius metodus kaip multimetras, potenciometras ir stiprintuvas pagal išvesties įtaisus. Pagrindinis termoporos tikslas yra sukurti nuoseklius ir tiesioginius temperatūros matavimus keliais skirtingais atvejais.