Uso correto de fios de compensação de termopar na medição de temperatura

Os fios de compensação do termopar têm sido amplamente utilizados na medição de temperatura do termopar. Se você entender o princípio, a função, o método de ação e as precauções dos fios de compensação de termopar, você poderá utilizar totalmente a função dos fios de compensação do termopar, caso contrário, ele será um incêndio. Na produção industrial, embora os termopares tenham sido amplamente utilizados como sensores de temperatura para medição e controle de temperatura, e as pessoas estejam familiarizadas com eles, se o método de uso correto não for prestado atenção, isso pode causar desvio significativo na medição e controle da temperatura e, em casos graves, causar diretamente perdas econômicas. Portanto, deve ser levado a sério.
1, Introdução ao princípio de medição de temperatura dos termopares
Um circuito composto por dois materiais homogêneos diferentes A e B é chamado de termopar. A. Os pontos de contato conectados nas duas extremidades do material B são representados por J1 e J2, respectivamente. Se a temperatura T1 e T2 dos pontos de contato de J1 e J2 forem diferentes, um potencial elétrico será gerado no circuito, que geralmente é chamado de potencial termoelétrico. Quando a o material de B -Timing, a magnitude do potencial termoelétrico depende da diferença de temperatura entre T1 e T2, expressa pela fórmula como
EAB (T1, T2)=EAB (T1)+EBA (T2)=EAB (T1) -B (T2) (1)
Na fórmula: o material EAB (T1, T2) é um termopar de B tem uma diferença de potencial termoelétrico entre as temperaturas da junção T1 e T2.
EAB (T1) - a o potencial no ponto B quando a temperatura é T1.
EAB (T2), EBA (T1) - A O potencial na temperatura do ponto B T2 é igual em magnitude e oposto no sinal.
In order to unify thermocouple materials and standardize them, relevant national standards have stipulated the composition of thermocouple material A The components of B Purity and provided A The combination form of material B is named with a single letter, such as K-type, S-type, etc. For the convenience of use, the temperature values ​​and potential relationships of various types of thermocouples are unified as the potential values ​​relative to 0C, represented here como t 0 e vários tipos de tabelas de calibração do termopar são feitas para facilitar referência e cálculo.
Comparado à forma na Figura 1, a fórmula (1) é transformada em
EAB (Ti, T2)=EAB (T1, T 0)-EAB (T2, T 0) (2)
A fórmula (2) é a fórmula prática que usamos atualmente, desde que conheçamos T1 T2, EAB (Ti, T 0) e EAB (T2, T 0) podem ser encontrados na tabela de graduação.
Dois fios de compensação de termopar
Em primeiro lugar, vamos analisar a lei de condutores de conexão e a lei de temperatura intermediária dos termopares.
Em aplicações práticas, sempre há uma distância entre medir e controlar instrumentos e termopares. Os materiais C e D no meio também são dois materiais homogêneos. De acordo com a lei do condutor intermediário em termopares, a expressão para a EZ potencial total medida pode ser derivada da seguinte forma:
Ez=EAB (T1, T3)+ECD (T3, T2) (3)
A equação (3) é a lei do condutor de conexão de termopar. Se a conexão não estiver em uma seção, o EZ potencial total também será a soma de cada seção. Na medição, esperamos que o potencial total na extremidade de medição seja o termopara EAB (T1, T2), que é conveniente para controlar a medição do instrumento para impedir que o potencial adicional seja gerado por conexões intermediárias. A expressão é:
EAB (T1, T2)=ez=EAB (T1, T3)+EAB (T3, T2) (4)
Na equação (4), o T3 é referido como a temperatura intermediária, portanto, também é conhecida como a lei da temperatura intermediária. Isso exige que encontremos um determinado CD material, suas características são:
ECD (T3, T2)=EAB (T3, T2) (5)
O material que satisfaz a equação (5) é chamado de fio de compensação do termopar. Como existem muitos tipos de termopares, também existem muitos tipos de fios de compensação de termopar.
3, erros comuns no uso de fios de compensação e erros resultantes
1. Conecte os terminais positivos e negativos do fio de compensação do termopar ao reverso com o termopar
Se os pólos positivos e negativos do fio de compensação do termopar estiverem conectados ao reverso aos pólos positivos e negativos do termopar, e os pólos positivos e negativos do termopar estiverem conectados corretamente aos pólos positivos e negativos do instrumento, tomando o termopar do tipo K como exemplo. Esse erro é bastante comum nos aplicativos porque, após a conexão, a tendência de mudança de temperatura do objeto controlado é consistente com o instrumento de exibição. Além disso, muitos produtos de fio de compensação de termopar atualmente têm rotulagem não padrão, dificultando a distinção; Alguns fabricantes até rotulam as cores incorretamente. Abaixo está uma análise dos erros causados ​​por essa situação.
Se conectado corretamente, o potencial termoelétrico total recebido pelo instrumento é
Ez=ek (ti, t3)+ekx (t3, t2)=ek (t1, t3)+ek (t3, t2)=ek (t1, t2) (6)
Devido a um erro de conexão, de acordo com a lei dos condutores intermediários, o potencial termoelétrico total recebido pelo instrumento é
Ez=ek (t1, t3)+ekx (t3, t2) (7)
Para os fios de compensação estendidos de KX, existem
E'kx (t3, t2) =- ekx (t3, t2) =-- ek (t3, t2) (8)
Calcule o erro gerado pelo valor de medição do instrumento
Ez'-ez=ek (t1, t3) -ek (t3, t2) -ek (t1, t3) -ek (t3, t2) =-2 ek (t3, t2) (9)
A temperatura próxima ao forno industrial geral é de pelo menos 8 graus superior à temperatura na sala de controle. Portanto, o erro resultante é exatamente o dobro do valor de compensação do fio de compensação. Para termopares do tipo K, o valor potencial diferencial é geralmente em torno de 40c/(μ V) e a temperatura medida é aproximadamente 16 graus menor que a temperatura real. Se a temperatura de controle for ajustada em 600 graus, a temperatura real deve estar em torno de 616 graus.
A partir da análise acima, pode -se observar que, quando os pólos positivos e negativos do fio de compensação do termopar são revertidos, ele não apenas falha em compensar, mas também dobra o erro em comparação a não conectar o fio de compensação. Portanto, a polaridade do fio de compensação deve ser levada em consideração ao conectá -lo.
2. O modelo de fio de compensação usado está incorreto
Se o mesmo tipo de fio de compensação for emparelhado com o mesmo tipo de termopar, os erros ainda ocorrerão se o tipo selecionado de fio de compensação estiver incorreto. Supondo que um termopar do tipo S seja usado, o fio de compensação KX do termopar do tipo K é selecionado.
De acordo com a lei do condutor intermediário, o potencial termoelétrico total recebido pelo instrumento é
E'z (t1, t2)=es (t1, t3)+ekx (t3, t2) (10)
Se o fio de compensação do tipo S for usado corretamente sem considerar o auto-erro do fio de compensação, o potencial total medido pelo instrumento é EZ (T1, T2)=es (t1, t3)+es (t3, t2) (11)
Devido à seleção do fio de remuneração incorreta, o valor de medição do instrumento resultou em erros como mostrado nas equações (10) - (11)
Ez'-ez=ekx (t3, t2) -es (t3, t2) (12)
Se a temperatura de trabalho do termopar do tipo S for de 900 graus e a temperatura ambiente na sala de controle for de 25 graus, ainda de acordo com t 3-- t 2==8}, verifique as tabelas de calibração do par e o k-pair separadamente e obtenha a diferença de potencial como como como
Ekx (t3, t2) -es (t3, t2) =0. 278mv
A temperatura medida pelo instrumento é maior que a temperatura real. Se o instrumento for controlado em 900 graus, o valor real será de apenas 875,1 graus, com um erro de 24,9 graus.
Se a polaridade for revertida novamente na situação acima, o valor da medição do instrumento será maior. Quando o instrumento exibe 900 graus, a temperatura real é de 933,2 graus, com um erro de 33,2 graus.
3. Mistura de fios de compensação com fios comuns
Em aplicações práticas, é frequentemente descoberto que os fios comuns são usados ​​para conectar os fios de compensação devido ao seu comprimento insuficiente ou uma seção do fio comum é conectada após a quebra do fio de compensação.
4, precauções para usar fios de compensação
1. Seleção de fios de compensação
O fio de compensação deve ser selecionado corretamente de acordo com o tipo de termopar usado e a ocasião em que é usado.
2. Conexão de contato
Tente manter a temperatura dos dois pontos de contato o mais próximo possível do terminal do termopar. A temperatura no ponto de conexão com o terminal do instrumento deve estar o mais próximo possível. Em áreas onde há um ventilador no gabinete de instrumentos, os pontos de contato devem ser protegidos para impedir que o ventilador sopra diretamente nos pontos de contato.
3. Use comprimento
Como o sinal do termopar é muito baixo, no nível do microvolt, se usado a uma longa distância, a atenuação do sinal e a forte interferência elétrica no ambiente podem causar distorção do sinal do termopar, resultando em medição e controle de temperatura imprecisos. Em casos graves, as flutuações de temperatura podem ocorrer durante o controle. Com base na experiência, geralmente é melhor controlar o comprimento do fio de compensação do termopar dentro de 15 metros. Se exceder 15 metros, é recomendável usar um transmissor de temperatura para transmitir o sinal. O transmissor de temperatura converte o valor potencial correspondente à temperatura em corrente direta para transmissão e possui forte capacidade anti-interferência.