Термоэлектрический преобразователь — термопара
Термопара — термоэлектрический преобразователь — это два разных сплава металла (проводники) которые образуют замкнутую цепь (термоэлемент). Термопара — один из наиболее распространенных в промышленности температурный датчик. Применяется в любых сферах промышленности, автоматики, научных исследованиях, медицине — везде, где нужно измерять температуру. Так же применяется в термоэлектрических генераторах для преобразования тепловой энергии в электрическую.
Действие термопары основано на эффекте, который впервые был открыт и описан Томасам Зеебеком в 1822 г. — термоэлектрический эффект или эффект Зеебека. В замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термоэлектрический эффект (термо-ЭДС), если места контактов поддерживают при разных температурах. Цепь, которая состоит только из двух различных проводников, называется термоэлементом или термопарой. В сочетании с электроизмерительным прибором (милливольтметром, потенциометром и т. п.), термопара образует термоэлектрический термометр.
Измерительный прибор подключают либо к концам термоэлектродов, либо в разрыв одного из них. В среду, которую контролируют, помещают рабочий спай, а свободные концы подсоединяются к измерительному прибору. Чем больше различие между свойствами проводников и тепловой перепад на концах, тем выше термо-ЭДС.
По-простому — термопара это две проволоки из разнородных металлов (например, Хромель и Копель), сваренных или скрученных между собой. Место сварки (скрутки) называется рабочий спай Т1, а места соединения с измерительным прибором Т2 называют холодными спаями. То есть рабочий спай помещают в среду, температуру которой необходимо измерить, а холодные спаи подключают к приборам (милливольтметр). Но надо знать прибор — например, ИРТ 7710 не меряет температуру рабочего спая, он меряет разницу температур холодного и рабочего спаев. Это значит простым милливольтметром (тестером) мы можем узнать, поступает ли сигнал с рабочего спая (есть обрыв или нет), узнать где у термопары плюс (+) а где (-), примерно узнать какой тип термопары (но для этого нужен точный милливольтметр).
Типы, виды термопар
Типы российских термопар приведены в ГОСТ 6616-94.
Почему российские термопары? Термопара ТХК, то есть Хромель-Копель была придумана в СССР и сейчас выпускается только у нас и в странах СНГ. Не известно почему, но везде пишут ХК (L) — в скобках подразумевается международный тип, но это не так — на западе тип L это (Fe-CuNi). Может быть, они чем то и похожи по названию металлов входящих в сплав, но самое главное — у них разные таблицы НСХ. Мы с этим столкнулись, заказывая термопару из Италии. Наш совет — когда закупаете термопарный провод или кабель, сравнивайте таблицы НСХ, т.е. номинальные статические характеристики преобразователя ГОСТ Р 8.585-2001.
Таблица соответствия типов отечественных и импортных термопар
Тип температурного датчика | Сплав элемента | Российская маркировка температурных датчиков | Температурный диапазон |
Термопара типа ТХК - хромель, копель (производства СССР или РФ) | хромель, копель | -200 … 800 °C | |
Термопара типа U | медь-медьникелевые | -200 … 500 °C | |
Термопара типа L | хромель, копель | ТХК | -200 … 850 °C |
Термопара типа B | платинородий - платинородиевые | ТПР | 100 … 1800 °C |
Термопара типа S | платинородий - платиновые | ТПП | 0 … 1700 °C |
Термопара типа R | платинородий - платиновые | ТПП | 0 … 1700 °C |
Термопара типа N | нихросил нисил | ТНН | -200 … 1300 °C |
Термопара типа E | хромель-константановые | ТХКн | 0 … 600 °C |
Термопара типа T | медь - константановые | ТМК | -200 … 400 °C |
Термопара типа J | железо - константановые | ТЖК | -100 … 1200 °C |
Термопара типа K | хромель, алюмель | ТХА |
200 … 1300 °C |
Таблица ANSI Code (Американский национальный институт стандартов) и IEC Code (Международная электротехническая комиссия — МЭК)
В настоящее время в её состав входят более 76 стран (наша в том числе).