Принцип работы термопар

Работа термопар основана на принципах термоэлектрической теории: как упоминалось выше, когда температура на горячем конце изменяется относительно температуры на холодном конце, замкнутая цепь, состоящая из разнородных металлических проводов, будет генерировать изменение напряжения.
Чтобы получить более интуитивное представление о функции этого принципа, можно представить, что, когда кастрюля с плоским дном ставится на газовую плиту, тепловая энергия быстро передается вдоль ручки к низкотемпературному концу руки. На самом деле таким способом передается и электрическая энергия, но эффект не столь очевиден.
Причина этого в том, что между двумя «конечными точками» цепи существует разница температур: когда разница температур между конечными точками создает электродвижущую силу, генерируется ток, и термопары используют прилагаемый вольтметр для измерения тока. Если известно, что термопара имеет стабильную начальную температуру на низкотемпературном конце, она может использовать эти показания напряжения для расчета точных показаний температуры на горячем конце.
Еще один момент, на который следует обратить внимание, заключается в том, что если температура двух конечных точек одинакова, электродвижущая сила, генерируемая в каждой конечной точке, будет компенсировать друг друга, в результате чего чистый ток, протекающий через конечные точки, будет равен нулю.
Тип термопары
Как упоминалось ранее, на современном рынке продаются различные типы термопар, предназначенные для решения различных сценариев применения или экологических проблем, особенно в разных температурных диапазонах. Их обычно обозначают буквами, а наиболее распространенными марками термопар являются J, K, L, N и T.
Эти буквы предназначены для обозначения различных комбинаций металлов, используемых в клеммах термопар. Это напрямую повлияет на общую температурную чувствительность и безопасный диапазон работы оборудования.
В этом разделе руководства мы познакомим вас с некоторыми различными типами и конфигурациями термопар, чтобы понять условия их использования и температурный диапазон.
Термопара типа К
Наиболее часто используемый тип во многих отраслях и ведомствах. Термопара типа K состоит из различных проволок на основе никеля (обычно из сплава хрома/алюминия), что представляет собой экономически выгодную термопару, обеспечивающую надежную точность в широком диапазоне рабочих температур.
Термопары типа K обычно используются в диапазоне от -200 до +1260 градусов с точностью стандартного отклонения ± 0,75%.
В термопарах типа К используются материалы на основе никеля, и они имеют широкий спектр потенциального применения, то есть их провода могут быть пригодны для широкого диапазона температур, а также обладают стабильной коррозионной стойкостью и стойкостью к окислению.
Провода термопар типа K обычно состоят примерно из 90% никеля и 10% хрома в качестве положительного электрода и примерно из 95% никеля, 2% алюминия, 2% марганца и 1% кремния в качестве отрицательного электрода.

Термопара J-типа
Это еще один широко используемый тип, диапазон температур которого меньше, чем у термопар типа K (от -40 до +750 градусов), и их общий срок службы также сокращается при частом воздействии высоких температур. Положительный электрод термопары J-типа изготовлен из железной проволоки, отрицательный – из медно-никелевого (константанового) сплава.
Это относительно недорогая термопара многократного применения, особенно подходящая для восстановительных (неокислительных) атмосфер и вакуума, способная считывать данные со многих старых типов оборудования и инертных материалов. Однако железо в термопаре J-типа легко окисляется, и не рекомендуется использовать этот тип, если термопару необходимо подвергать воздействию влаги.
Термопары5
Термопара N-типа
Проволока изготовлена ​​из сплава никель-хром-кремний-никель-кремний (никель, хром и кремний) с диапазоном рабочих температур от -270 до +1300 градусов и многими характеристиками, аналогичными термопарам K-типа.
Но их цена немного выше, чем у термопар типа К, поскольку они устраняют определенные проблемы, с которыми могут столкнуться термопары типа К в определенных условиях, и представляют собой недавно разработанный продукт. Кроме того, термопары N-типа могут обеспечить лучшую стабильность для ядерных применений и по сравнению с термопарами K-типа они более устойчивы к экстремально высоким температурам.
Термопары6
Термопара Т-типа
Использование проволоки из медного сплава константана с диапазоном температур от -200 до +350 градусов обеспечивает особенно стабильную конфигурацию термопары. Он очень подходит для различных применений при низких и экстремально низких температурах, включая различные лабораторные условия и условия глубокой заморозки, а также может хорошо работать в окислительной атмосфере. Кроме того, он имеет только медный провод, непосредственно контактирующий с зондом, и его также можно использовать для дифференциальных измерений.