Controle de temperatura de termopares

O termopar é um tipo de elemento de detecção de temperatura. Ele mede diretamente a temperatura e converte o sinal de temperatura em um sinal de potencial termoelétrico, que é então convertido na temperatura do meio medido através de instrumentos elétricos (instrumentos secundários). O princípio básico da medição da temperatura é que dois condutores com diferentes composições formam um circuito fechado. Quando houver um gradiente de temperatura nas duas extremidades, a corrente fluirá através do circuito e haverá uma força eletromotiva - força termoelétrica - entre as duas extremidades,
Este é o chamado efeito Seebeck. Quando um terceiro material metal é conectado a um circuito de termopar, desde que a temperatura dos dois contatos do material seja a mesma, o potencial termoelétrico gerado pelo termopar permanecerá inalterado e não será afetado pela conexão do terceiro metal ao circuito. Portanto, ao usar termopares para medição de temperatura, um instrumento de medição pode ser conectado para medir o potencial termoelétrico, e a temperatura do meio medida pode ser determinada.
Dois condutores homogêneos com diferentes composições são eletrodos termoelétricos, com a extremidade de temperatura mais alta como extremidade de trabalho e a extremidade da temperatura mais baixa como extremidade livre, que geralmente é a uma temperatura constante. Crie uma tabela de calibração de termopar com base na relação funcional entre potencial termoelétrico e temperatura; A tabela de calibração é obtida sob a condição de uma temperatura final livre de 0 e diferentes termopares têm diferentes tabelas de calibração.

Princípio de trabalho do sensor de temperatura do termopar

Dois condutores com diferentes composições (chamados fios de termopar ou eletrodos termoelétricos) são conectados nas duas extremidades para formar um circuito. Quando a temperatura da junção é diferente, uma força eletromotiva é gerada no circuito, que é chamada de efeito termoelétrico, e essa força eletromotiva é chamada de potencial termoelétrico. Os termopares usam esse princípio para medição de temperatura, onde a extremidade usada diretamente para medir a temperatura do meio é chamada de extremidade de trabalho (também conhecida como extremidade de medição), e a outra extremidade é chamada de extremidade fria (também conhecida como extremidade compensadora); Conecte a extremidade fria ao instrumento de exibição ou instrumento de correspondência e o instrumento de exibição indicará o potencial termoelétrico gerado pelo termopar.

Os termopares são na verdade conversores de energia que convertem energia térmica em energia elétrica e medem a temperatura usando o potencial termoelétrico gerado. Em relação ao potencial termoelétrico dos termopares, os seguintes problemas devem ser observados:
1. A magnitude do potencial termoelétrico gerado por um termopar não está relacionado ao comprimento e ao diâmetro do termopar quando o material é uniforme, mas apenas à composição do material do termopar e à diferença de temperatura nas duas extremidades;

2. O potencial termoelétrico de um termopar é a diferença de função de temperatura entre as duas extremidades da extremidade de trabalho do termopar, em vez da diferença de temperatura entre a extremidade fria e a extremidade de trabalho do termopar;

3. Após a composição dos dois fios do termopar, a magnitude do potencial termoelétrico do termopar está relacionada apenas à diferença de temperatura do termopar; Se a temperatura da extremidade fria do termopar permanecer constante, o potencial termoelétrico que entra no termopar será apenas uma função de valor único da temperatura final de trabalho.

Seleção da precisão da medição de termopar e faixa de medição de temperatura

Dois materiais diferentes de condutores ou semicondutores A e B são soldados para formar um circuito fechado, como mostrado na figura. Quando há uma diferença de temperatura entre os dois pontos de fixação 1 e 2 dos condutores A e B, uma força eletromotiva é gerada entre eles, resultando em uma corrente de uma certa magnitude no circuito. Esse fenômeno é chamado efeito termoelétrico. Os termopares funcionam utilizando esse efeito.

A seleção de termopares deve basear -se em uma consideração abrangente da faixa de temperatura operacional, precisão necessária, atmosfera operacional, desempenho do objeto medido, tempo de resposta e benefícios econômicos.

1. A seleção da atmosfera para termopares do tipo S e B é adequada para fortes atmosferas oxidantes e fracas redutoras, enquanto os termopares do tipo J e T são adequados para atmosferas de oxidação e redução fracas. Se um tubo de proteção com boa travestia for usado, os requisitos para a atmosfera não serão muito rigorosos.

2. A seleção da precisão da medição e da faixa de medição de temperatura geralmente se baseia no uso de termopares do tipo B quando a temperatura está entre 1300 ~ 1800 graus e a precisão necessária é relativamente alta; O requisito de precisão não é alto e a atmosfera permite o uso de termopares de tungstênio em rênio. Geralmente, os termopares de tungstênio em rênio são selecionados para temperaturas acima de 1800 graus; Termopares do tipo S e termopares do tipo N estão disponíveis para uso em temperaturas que variam de 1000 a 1300 graus, que requerem alta precisão; Os termopares do tipo K e N são geralmente usados ​​abaixo de 1000 graus, enquanto os termopares do tipo E são geralmente usados ​​abaixo de 400 graus; A 250 graus e medições negativas de temperatura, geralmente são usados ​​os termopares do tipo T. Em baixas temperaturas, os termopares do tipo T são estáveis ​​e têm alta precisão.

3. A seleção de durabilidade e capacidade de resposta térmica: termopares com diâmetros de arame maiores têm melhor durabilidade, mas uma resposta mais lenta. Para termopares com maior capacidade de calor, a resposta é mais lenta. Ao medir as temperaturas com grandes gradientes, o controle de temperatura é ruim sob controle de temperatura. É necessário ter um tempo de resposta rápido e um certo grau de durabilidade, portanto, escolher um boneco blindado é mais adequado.

4. A seleção de termopares com base nas propriedades e estados do objeto medido

A medição da temperatura de objetos vibratórios, objetos vibratórios e vasos de alta pressão requer alta resistência mecânica, são necessários tubos de proteção para atmosferas com poluição química e é necessário alto isolamento na presença de interferência elétrica.

5. Precauções

A profundidade de inserção do termopar é muito pequena: não deve ser menor que 8-10 vezes o diâmetro externo de sua luva protetora (exceto para produtos especiais)

◆ Termopar [1] Pressão nominal: geralmente refere -se à pressão externa estática que o tubo protetor pode suportar e se romper à temperatura de trabalho.

◆ Resistência do isolamento: Quando a temperatura do ar ambiente é {{0}} grau e a umidade relativa é inferior a 80%, a resistência ao isolamento é maior ou igual a 5 megohms (tensão 100V). Termopares com caixas de junção à prova de respingos têm uma resistência de isolamento maior ou igual a 0,5 megohms (tensão 100V) quando a temperatura relativa é 93 ± 3 graus

◆ Resistência do isolamento em altas temperaturas: Para termopares, a resistência ao isolamento (por metro) entre o eletrodo quente (incluindo o tipo de ramificação duplo) e o tubo protetor, bem como entre os eletrodos quentes de ramificação dupla, devem ser maiores que os valores especificados na tabela abaixo.