Termoparovi To su uređaji koji se široko koriste u industriji za mjerenje temperature. Zahvaljujući svojoj svestranosti, niskoj cijeni i robusnosti, termoparovi su postali jedna od najpopularnijih opcija za precizno praćenje i mjerenje temperature u različitim okruženjima. Njegov dizajn i rad temelje se na jednostavnim fizičkim principima, ali s primjenama od industrijskih procesa do znanstvenih istraživanja.
Postoji nekoliko vrste termoparova, svaki dizajniran za različite temperaturne raspone i uvjete okoline. U ovom ćemo članku detaljno istražiti različite vrste termoparova, njihove primjene, ključne značajke i kako odabrati najprikladniji na temelju okoliša i specifičnih potreba mjerenja.
Što je termoelement?
Un termopar To je senzor koji mjeri temperaturu spojem dva različita metalna vodiča. Ovi vodiči stvaraju napon koji varira s temperaturnom razlikom između krajeva senzora, omogućujući određivanje točne temperature na mjernoj točki. Ova pojava se zove Seebeckov učinak, što je osnova rada termoparova.
Princip rada
Kao što smo spomenuli, termoelement se temelji na Seebeckov učinak. Kada se dva metala dovedu u kontakt i podvrgnu temperaturnoj razlici, oni stvaraju napon. Jedan kraj termoelementa je u kontaktu s objektom čija se temperatura mjeri ( vruće lijepljenje), dok se drugi kraj drži na poznatoj temperaturi, kao što je sobna temperatura (the hladna unija).
Ovaj generirani napon se pretvara u korisno očitanje temperature. Važno je napomenuti da je izlazni signal iz termoparova vrlo malen, obično u milivoltima, pa je za prevođenje tog signala u upravljivu brojku potreban krug pojačanja.
Vrste termoparova
Postoji nekoliko vrsta termoparova ovisno o materijalima koji čine vodiče, a svaka vrsta ima jedinstvena svojstva u pogledu raspona temperature i točnosti. U nastavku opisujemo one najčešće.
Termopar tipa K
Termopar tipa K Najčešći je u industriji. Sastoji se od kombinacije nikal-krom (Chromel®) kao pozitivan element i nikal-aluminij (Alumel®) kao negativni element. Idealan je za mjerenje temperatura u širokom rasponu od -200°C do 1250°C.
Ova vrsta termoelementa posebno je korisna u okruženjima u kojima dolazi do oksidacije i atmosfere visoke temperature. Njegova niska cijena i trajnost čine ga izvrsnom opcijom za široku industrijsku primjenu.
Termopar tipa J
Termopar tipa J Poznat je po svojoj upotrebi u okruženjima gdje se temperature kreću od -210°C do 760°C. Sastoji se od Hierro kao pozitivni vodič i konstantan (legura bakra i nikla) kao negativni vodič.
To je jedan od jeftiniji termoparovi i pogodan je za okruženja koja ne prelaze 760°C, jer željezo brzo oksidira na višim temperaturama. Stoga je idealan za aplikacije koje zahtijevaju jeftin senzor i umjerene temperature.
T tip termoelementa
El T tip termoelementa Izvrstan je za mjerenja niskih temperatura, poput onih u rasponu od -200°C do 350°C. Njegovi se pokretači sastoje od bakar s pozitivne strane i konstantan s negativne strane. Jedan je od najboljih u smislu stabilnosti i preciznosti pri radu u neekstremnim kriogenim ili atmosferskim rasponima.
Termoparovi od plemenitih metala: tipovi R, S i B
Ovo vrste termoparova Uglavnom su izrađeni od plemenitih metala kao što je platina, što ih čini idealnim za primjene koje zahtijevaju mjerenje vrlo visokih temperatura, do 1700°C. Vrlo su precizni i stabilni, ali i skupi.
Termopar tipa R koristi kombinaciju platina-rodij kao vozači. Pogodan je za temperature do 1450°C i vrlo je stabilan, što ga čini prikladnim za laboratorije i okruženja visoke preciznosti.
El termopar tipa S Sličan je tipu R, ali je njegov omjer platine i rodija malo drugačiji, što ga čini prikladnim za primjene koje zahtijevaju visoku razinu stabilnosti i izdržljivosti.
Termopar tipa B Ističe se sposobnošću mjerenja ekstremno visokih temperatura, do 1700°C, bez potrebe za kompenzacijom u hladnom spoju do 50°C. To ga čini korisnim u visokorizičnim industrijskim primjenama i neprijateljskim okruženjima.
Termopar tipa N
El Termopar tipa N Razvijen je kao evolucija tipa K, a karakterizira ga veća otpornost na oksidaciju i stabilnost na visokim temperaturama. Koristi legure od nikrosil y nisil, što mu omogućuje rad u rasponima do 1280°C.
Ova vrsta termoelementa idealan je izbor za aplikacije koje zahtijevaju visoku otpornost na toplinsku degradaciju i dugotrajnu izdržljivost.
Rasponi i granice pogreške termopara
Norma IEC 60584-1 utvrđuje različite temperaturne raspone i ograničenja pogreške za svaku vrstu termoelementa. Iako variraju ovisno o promjeru žice i uvjetima okoline, općenito govoreći, može se definirati sljedeće:
- Tip J: -210°C do 760°C, s pogreškom od ±2.2°C ili ±0.75%
- Vrsta K: -200°C do 1250°C, s pogreškom od ±2.2°C ili ±0.75%
- T vrsta: -200°C do 350°C, s pogreškom od ±1.0°C ili ±0.75%
- Vrsta N: -200°C do 1280°C, s pogreškom od ±2.2°C ili ±0.75%
Kako odabrati pravi termoelement?
Odaberite odgovarajući termoelement Ovisi o nekoliko čimbenika, kao što je temperaturni raspon koji želite mjeriti, okolina u kojoj će se senzor koristiti i raspoloživi proračun. Važno je uzeti u obzir aspekte kao što su:
- Maksimalna i minimalna temperatura: Svaki tip termoelementa ima određeni radni raspon.
- Radno okruženje: Oksidirajuće, redukcijske, kriogene atmosfere itd. mogu utjecati na trajnost senzora.
- Kemijska otpornost: Neki materijali su osjetljiviji na koroziju, što će utjecati na vijek trajanja senzora.
- Preciznost: Što je veća preciznost, trošak općenito raste, pa je to čimbenik koji treba uravnotežiti s funkcionalnošću.
Uobičajene aplikacije
The termoparovi Koriste se u milijunima aplikacija u raznim industrijama, zbog svoje svestranosti i robusnosti. Neki primjeri uključuju:
- Energetska postrojenja gdje se prate temperature turbina i drugih kritičnih komponenti.
- Istraživački laboratoriji gdje je potrebna velika preciznost u mjerenju na ekstremnim temperaturama, kako visokim tako i niskim.
- Industrijski procesi kao što je tvornička automatizacija, gdje je potreba za toplinskim nadzorom stalna.
Prednosti i nedostaci termoparova
Unatoč širokoj upotrebi, nisu sva okruženja prikladna za termoparove. Analizirajmo njegove prednosti i slabosti.
Prednost
- Robusnost i trajnost čak i u ekstremnim uvjetima.
- Niska cijena u usporedbi s drugim senzorima kao što su RTD.
- Široki raspon temperatura, od kriogenih aplikacija do ugovora na visokim temperaturama.
Nedostaci
- Ograničena preciznost u usporedbi s naprednijim tehnologijama kao što su RTD.
- Osjetljivost na električni šum, posebno u dugim kabelima.
- Treba implementirati kompenzacija hladnog spoja za dobivanje točnih očitanja.
Kada pokušavate odabrati prikladan termoelement za određenu primjenu, bitno je uzeti u obzir sve ove čimbenike, vagajući prednosti koje nudi, poput niske cijene i širokog radnog raspona, u odnosu na njegova ograničenja u točnosti i osjetljivosti na okoliš . Termoparovi su i dalje jedno od najučinkovitijih i najsvestranijih rješenja za mjerenje temperature u vrlo zahtjevnim industrijskim primjenama.