Основные технические характеристики термопреобразователей сопротивления

  • Просмотров: 8527
 

Термины и определения

Термоэлектрический эффект - генерирование термоэлектродвижущей силы (термо-ЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов или сплавов, образующих часть одной и той же цепи.
Термопара - два проводника из разнородных материалов, соединенных на одном конце и образующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.
Соединение при измерении (рабочий конец для ТП) - соединение, подлежащее воздействию температуры, которую необходимо измерить.
Соединение при контроле (свободный конец для ТП) - соединение термопары, находящееся при известной температуре, с которой сравнивают измеряемую температуру.
Длина монтажной части -для ТС и ТП с неподвижным штуцером или фланцем - расстояние от рабочего конца защитной арматуры до опорной плоскости штуцера или фланца;
для ТС и ТП с подвижным штуцером или фланцем, а также без штуцера или фланца - расстояние от рабочего конца защитной арматуры до головки, а при отсутствии ее - до мест заделки выводных проводников.

Длина наружной части - расстояние от опорной плоскости неподвижного штуцера или фланца до головки.
Длина погружаемой части - расстояние от рабочего конца защитной арматуры до места возможной эксплуатации при температуре верхнего предела измерения.
Диапазон измеряемых температур - интервал температур, в котором выполняется регламентируемая функция термопреобразователя по измерению.
Рабочий диапазон - интервал температур, измеряемых конкретным термопреобразователем и находящийся внутри диапазона измеряемых температур.
Номинальное значение температуры применения - наиболее вероятная температура эксплуатации, для которой нормируют показатели надежности и долговечности.
Показатель тепловой инерции - время, необходимое для того, чтобы при внесении ТС или ТП в среду с постоянной температурой разность температур среды и любой точки внесенного в нее преобразователя стала равной 0,37 того значения, которое будет в момент наступления регулярного теплового режима.
Допуск - максимально допустимое отклонение от номинальной зависимости сопротивления (ТС) или ЭДС (ТП) от температуры, выраженное в градусах Цельсия.
Чувствительный элемент (ЧЭ) - элемент термопреобразователя, воспринимающий и преобразующий тепловую энергию в другой вид энергии для получения информации о температуре.
Измерительный ток ТС - ток, вызывающий изменение сопротивления ТС при 0°С не более 0,1% его номинального значения.

Термопреобразователи сопротивления, основные технические характеристики

Тип ТС

Класс допуска

Допускаемое отклонение сопротивления от номинального значения при 0°С, %

Значение W100

Диапазон измеряемых температур, °С

Предел допускаемого отклонения сопротивления от НСХ, °С

Номинальное

Наименьшее допускаемое

Платиновый (ТСП)

А

0,05

1,3850

1,3910

1,3845

1,3905

-220…+850

±(0,15 + 0,002 |t|)

В

0,1

1,3850

1,3910

1,384

1,390

-220…+1100

±(0,3 + 0,005 |t|)

С

0,2

1,3850

1,3910

1,3835

1,3995

-100…+300

±(0,6 + 0,008 |t|)

Медный (ТСМ)

А

0,05

1,4260

1,4280

1,4255

1,4275

-50…+120

±(0,15 + 0,002 |t|)

В

0,1

1,4260

1,4280

1,4250

1,4270

-200…+200

±(0,25 + 0,0035 |t|)

С

0,2

1,4260

1,4280

1,4240

1,4260

-200…+200

±(0,5 + 0,0065 |t|)


Схемы соединений внутренних проводников ТС с ЧЭ и их условные обозначения

 
Схемы соединений внутренних проводниковПри использовании схемы 2 (двухпроводная схема) сопротивление соединительных проводов ТС не должно превышать 0,1% номинального значения сопротивления термопреобразователя при 0°С.

В двухпроводной схеме к сопротивлению ЧЭ добавлено сопротивление соединительных проводников, что приводит к сдвигу характеристики при 0°С и уменьшению W100.

На практике эта проблема решается за счет измерительного прибора, к которому подключается ТС, путем задания соответствующих корректировок по смещению и наклону характеристики.

Термопреобразователь с двухпроводной схемой подключения внутренних проводников может подключаться к прибору по трехпроводной схеме с использованием трехжильного кабеля.

При использовании термопреобразователей сопротивления с трехпроводной схемой подключения, прибор автоматически вычитает из сопротивления полной цепи сопротивление соединительных проводов. Сопротивление внутренних проводов и жил кабеля при этом должны быть между собой одинаковы.

Если входная электрическая схема прибора представляет собой мост, в одно плечо которого подключается ТС, то достаточно, чтобы были одинаковы сопротивления двух проводов: 1 и 2.
Мостовая схема подключения ТС

Мостовая схема подключения ТС

Наиболее точные ТС имеют четырехпроводную схему подключения. Для этой схемы не требуется равенство в сопротивлениях проводников. Каждый конкретный тип термопреобразователя имеет свой более узкий по сравнению с приведенным в таблице основных характеристик диапазон измеряемой температуры. Это связано с технологией сборки ТС и применяемыми при этом материалами.

Необходимо помнить, что для точного измерения температуры вся погружаемая часть ТС должна находиться в измеряемой среде.






Преобразователи термоэлектрические, основные технические характеристики

Тип ТП

Класс допуска

Диапазон измеряемых температур, °С

Предел допускаемого отклонения от НСХ, °С

Хромель-копелевый ХК (L)

2

-40…+300

+300…+800

±2,5

±0,0075 |t|

3

-200…-100

-100…+100

±0,015 |t|

±2,5

Хромель-алюмелевыый ХА (K)

1

-40…+375

+375…+1000

±1,5

±0,004|t|

2

-40…+333

+333…+1200

±2,5

±0,0075 |t|

3

-200…-167

-167…+40

±2,5

±0,0075 |t|

 

Термопара хромель-алюмель ХА(K) обладает наиболее близкой к прямой термоэлектрической характеристикой. Термоэлектроды изготовлены из сплавов на никелевой основе. Хромель (НХ9,5) содержит 9...10%Сг; 0,6...1,2%Со; алюмель (НМцАК) - 1,6...2.4%Al, 0,85...1,5%Si, 1,8...2,7%Mn, 0.6...1.2%Со. Алюмель светлее и слабо притягивается магнитом; этим он отличается от более темного в отожженном состоянии совершенно немагнитного хромеля.
Благодаря высокому содержанию никеля хромель и алюмель лучше других неблагородных металлов по стойкости к окислению. Учитывая почти линейную зависимость термо-ЭДС термопары хромель - алюмель от температуры в диапазоне 0...1000°С, ее часто применяют в терморегуляторах.

Термопара хромель-копель ХК(L) обладает большей термо-ЭДС, чем термопара ХА(K), но уступает по жаростойкости и линейности характеристики. Копель (МНМц 43-0,5) - серебристо-белый сплав на медной основе, содержит 42,5-44,0%(Ni+Со), 0,1-1,0%Mn. Даже в сухой атмосфере при комнатной температуре на его поверхности быстро образуется окисная пленка, в дальнейшем удовлетворительно предохраняющая сплав от дальнейшего окисления.

Номинальные статические характеристики термопар приведены в ГОСТ Р 8.585-2001.

Схемы включения

Рабочий конец термопары погружается в среду, температуру которой требуется измерить. Свободные концы подключаются к вторичному прибору. Если температура свободных концов постоянна и известна, то подключение может быть сделано медным проводом, а если не постоянна и неизвестна, то оно выполняется специальными удлинительными (компенсационными) проводами. В качестве последних используются два провода из различных материалов. Провода подбираются так, чтобы в паре между собой они имели такие же термоэлектрические свойства, как и рабочая термопара. При подсоединении к термопаре компенсационные провода удлиняют ее и дают возможность отвести холодный спай до измерительного прибора.

Удлинительные провода

Стандартные удлинительные провода маркируются. При включении этих проводов в цепь ТП необходимо соблюдать полярность, иначе при измерениях возникает погрешность, равная удвоенной погрешности, которую старались устранить с помощью удлинительных проводов. Промышленность выпускает удлинительные провода в виде скомплектованного (двухжильного) кабеля с жилами различных цветов.

Основные характеристики термопар и удлинительных проводов

Термопара

Условное обозна-чение НСХ

Материал термоэлектрода

Материал удлинительного

провода, марка и цвет оплетки

ТермоЭДС, мВ при t=100°С, t0=0°C

Сопро-тивление 1 м. Ом для сечения, мм2

положит.

отрицат.

положит.

отрицат.

1

2,5

Платинородий - платина

ПП (R, S)

Платинородий
(90%Pt+10%Rh)

Платина

Медь П,

красный или розовый

Медно-никелевый
(99,4%Сu +0,6%Ni) зеленый

0,64 ± 0,03

0,05

2,5

Платинородий – платино-родий

ПР (B)

Платинородий
(70%Pt+30%Rh)

Платинородий
(94%Pt+6% Rh)

-

-

-

0,05

0,02

Хромель - алюмель

ХА (K)

Хромель
(89%Ni+9,8% Cr+1% Fe+ 0,2% Mn)

Алюмель
(94% Ni+2% Al+ 2,5% Mn+1% Si+ 0,5% Fe)

Медь М,

красный или разовый

Константан (42%Ni+58%Cu), коричневый

4,10 ± 0,16

0,52

0,02

Хромель - копель

ХК (L)

To же

Копель
(55%Cu+45%Ni+Co)

Хромель ХК, фиолетовый

или черный

Копель, желтый, оранжевый

6,95 ± 0,2

1,15

0,21

Железо - копель

ЖК

Железо

То же

Железо ЖК, белый

То же

5,57

0,60

0,46

Медь - копель

МК (M)

Медь

То же

Медь МК, красный или розовый

То же

4,76

0,50

0,24

Медь - константан

МКт (T)

Медь

Константан
(42%Ni+58%Cu)

То же

Константан, коричневый

или черный

4,10 ± 0,16

0,52

0,20

Вольфрам - рений-

вольфрам - рений

ВР

(A1, A2, A3)

Вольфрам-рений

Вольфрам-рений

То же

Медно -никелевыи
синий или голубой

1,33 ± 0,03

0,20

0,21

Вольфрам - молибден

ВМ

Вольфрам

Молибден

То же

Медно- никелевыи (99,7%Cu+ 0,3%Ni)

0,40 ± 0,03

0,05

0,04

 

В связи с высокой стоимостью термопарных кабелей по сравнению, например, с медными при значительной удаленности прибора от датчика более целесообразно в ряде случаев присоединение датчика к прибору осуществлять четырехжильным медным кабелем. При этом две жилы кабеля подключаются к термоэлектродам термопары, а две - к термосопротивлению, контролирующему температуру свободных концов термопары. Как в этом случае, так и при подключении термопары непосредственно к зажимам прибора, необходимо обеспечить хороший тепловой контакт термосопротивления с выводами термопары.

При измерении температуры до +600°С более предпочтительным является использование термопары ХК(L), имеющей в 1,5…2 раза большую термо-ЭДС, чем ХА(K).

С другой стороны, для ТП ХК(L) не существует недорогого термокомпенсационного провода. Пэтому при большой удаленности датчика от прибора лучше применять ТП ХА(K) и удлинительный провод МК.

Сравнительные характеристики ТП и ТС

В данной таблице приведены сравнительные эксплуатационные характеристики термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобразователей («+» - преимущество, «-» - недостаток).

Тип

преобразователя

Характеристики

Диапазон

измеряемой

температуры

Точность измерения

Инерционность

Цена преобразователя

Цена подсоединения преобразователя

ТП

+

-

+

+

-

ТС

-

+

-

 

 

Powered by module Blog | News | Reviews | Gallery ver.: 4.32.5 Lightspeed (Commercial license) (opencartadmin.com)