Стандартные термоэлектрические преобразователи
Любые два разнородные проводника могут образовывать термопару, но не любая термопара может использоваться для практических температурных измерений. К материалам для термопар (термоэлектродным материалам) предъявляется ряд требований: жаропрочность, химическая стабильность, воспроизводимость материалов (для обеспечения взаимозаменяемости термопар), заключающаяся в одинаковой зависимости термоЭДС термопары от температуры.
В таблице 4 приведены основные стандартные промышленные темопреобразователи.
Таблица 4
|
Зависимость развиваемой термопреобразователем термоЭДС от температуры рабочего спая t при нулевой температуре свободных концов
t0 = 0 °C (т.е. Е(t,0) = f(t)) называется номинальной статической характеристикой преобразователя (НСХ). Она задается в виде градуировочных таблиц или формул и обозначается условным символом в русском и международном обозначении. В соответствии с ГОСТ Р50431-92 в настоящее время для обозначения НСХ должны использоваться только латинские буквы. На условных графических изображениях положительный электрод обозначается тонкой линией, отрицательный - толстой.
На рис.13 показаны НСХ основных типов промышленных термопар.
| Рис. 13. Номинальные статические характеристики различных типов термопар |
В реальных условиях эксплуатации термопар температура свободных спаев обычно не равна нулю. Более того, эта температура может изменяться при изменении режима работы установки и в зависимости от погодных условий. Это приводит к варьированию показаний вторичного прибора пропорционально изменению температуры свободных концов термопары. Очевидно, что для устранения этой погрешности измерения температуры следует вынести свободные спаи в зону с постоянной температурой с помощью стандартных удлиняющих или компенсационных проводов и скорректировать показания на величину этой температуры.
Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды термопары, но с более низкими требованиями по качеству материалов. Компенсационные провода изготавливаются из совершенно других материалов, чем термоэлектроды и применяются для термопар из благородных металлов.
В качестве примера рассмотрим два варианта подключения термоэлектрического преобразователя ко вторичному прибору (рис.14). Предположим, что измеряется температура некоторого объекта, имеющего температуру 300 °С. Температура свободных концов термопары В и С равна 100 °С. Температура в месте установки вторичного прибора равна 30 °С, поэтому температура на его входных контактах D и E также будет равна 30 °С. В первом случае (рис.14,а) соединение термопары с прибором выполнено медным монтажным проводом длиной L1, следовательно свободные концы термопары находятся в точках В и С. Показания прибора будут равны 200 °С. Во втором случае (рис.14,б) соединение выполнено проводами с проводами из тех же материалов, что и электроды термопары. Очевидно, что при таком подключении свободные концы термопары находятся в точках D и E, т.е. на входных контактах измерительного прибора. Показания прибора будут равны 270 °C.
При использовании удлиняющих проводов следует строго соблюдать полярность подключения. Например, нельзя хромелевый электрод удлинять константановым, а алюмелевый медным.
Характеристики удлиняющих проводов приведены в таблице 5.
 а) б) Рис. 14. Применение удлиняющих проводов |
Таблица 5
| НСХ | Наименование пары жил | Обозначение | Максимальная рабочая температура, °С | Погрешность, °С |
| К | Медь – константан | М | 5,5 | |
| К | Медь – титан / медь – никель | МТ – НМ | 4,9 | |
| L | Хромель / копель | ХК | 3,3 | |
| R | Медь / сплав ТП | П | 2,4 | |
| А | Медь / медь - никель | М – МН | 4,2 |