Uso correcto de los cables de compensación de termopar en la medición de la temperatura

Los cables de compensación de termopar se han utilizado ampliamente en la medición de la temperatura del termopar. Si comprende el principio, la función, el método de acción y las precauciones de los cables de compensación de termopar, puede utilizar completamente la función de los cables de compensación de termopar, de lo contrario, se verá contraproducente. En la producción industrial, aunque los termopares se han utilizado ampliamente como sensores de temperatura para la medición y control de la temperatura, y las personas están familiarizadas con ellos, si no se presta atención al método de uso correcto, puede causar una desviación significativa en la medición y el control de la temperatura, y en casos severos, causan directamente pérdidas económicas. Por lo tanto, debe tomarse en serio.
1, Introducción al principio de medición de temperatura de los termopares
Un circuito compuesto por dos materiales homogéneos diferentes A y B se llama termopar. A. Los puntos de contacto conectados en ambos extremos del material B están representados por J1 y J2 respectivamente. Si la temperatura T1 y T2 de los puntos de contacto de J1 y J2 son diferentes, se generará un potencial eléctrico en el circuito, que generalmente se conoce como un potencial termoeléctrico. Cuando A el material de B - Timing, la magnitud del potencial termoeléctrico depende de la diferencia de temperatura entre T1 y T2, expresada por la fórmula como
EAB (T1, T2)=EAB (T1)+EBA (T2)=EAB (T1) -EAb (T2) (1)
En la fórmula: el material EAB (T1, T2) es A el termopar de B tiene una diferencia de potencial termoeléctrico entre las temperaturas de unión T1 y T2.
EAB (T1) - A El potencial en el punto B cuando la temperatura es T1.
EAB (T2), EBA (T1): A El potencial a la temperatura del punto B T2 es igual en magnitud y opuesto en signo.
Para unificar los materiales de termopar y estandarizarlos, los estándares nacionales relevantes han estipulado la composición del material termopar que los componentes de la pureza B y proporcionan una forma combinada del material B se nombra con una sola letra, como K-type, t-type, etc. para la conveniencia de uso, los valores de temperatura y las relaciones potenciales de varios tipos de termocoujos se unifican a los valores potenciales a los valores potenciales a la creación de los valores potenciales de {2}}} Representado aquí como T 0, y varios tipos de tablas de calibración de termopar se realizan para fácil referencia y cálculo.
En comparación con la forma en la Figura 1, la fórmula (1) se transforma en
EAB (Ti, T2)=EAB (T1, T 0)-EAB (T2, T 0) (2)
La fórmula (2) es la fórmula práctica que utilizamos actualmente, siempre que sepamos T1 T2, EAB (TI, T 0) y EAB (T2, T 0) se pueden encontrar en la tabla de graduación.
Dos cables de compensación de termopar
En primer lugar, analicemos la ley de conductores de conexión y la ley de temperatura intermedia de los termopares.
En aplicaciones prácticas, siempre hay una distancia entre medir y controlar instrumentos y termopares. Los materiales C y D en el medio también son dos materiales homogéneos. Según la ley del conductor intermedio en termopares, la expresión para el potencial total medido se puede derivar de la siguiente manera:
EZ=EAB (T1, T3)+ECD (T3, T2) (3)
La ecuación (3) es la ley del conductor de conexión de termopar. Si la conexión no está en una sección, el potencial total EZ también es la suma de cada sección. En la medición, esperamos que el potencial total en el extremo de medición sea el termopar EAB (T1, T2), que es conveniente para controlar la medición del instrumento para evitar que el potencial adicional se genere mediante conexiones intermedias. La expresión es:
EAB (T1, T2)=EZ=EAB (T1, T3)+EAB (T3, T2) (4)
En la ecuación (4), T3 se conoce como la temperatura intermedia, por lo tanto, también se conoce como la ley de temperatura intermedia. Esto requiere que encontremos un determinado CD de material, sus características son:
ECD (T3, T2)=EAB (T3, T2) (5)
El material que satisface la ecuación (5) se llama alambre compensador del termopar. Debido a que hay muchos tipos de termopares, también hay muchos tipos de cables de compensación de termopar.
3, errores comunes en el uso de cables de compensación y los errores resultantes
1. Conecte los terminales positivos y negativos del cable de compensación de termopar en reversa con el termopar
Si los polos positivos y negativos del cable de compensación del termopar se conectan en reversa a los polos positivos y negativos del termopar, y los polos positivos y negativos del termopar se conectan correctamente a los polos positivos y negativos del instrumento, tomando el termopar de tipo K como ejemplo. Este error es bastante común en las aplicaciones porque después de la conexión, la tendencia de cambio de temperatura del objeto controlado es consistente con el instrumento de visualización. Además, muchos productos de alambre de compensación de termopar que actualmente tienen etiquetado no estándar, lo que dificulta la distinga; Algunos fabricantes incluso etiquetan los colores incorrectamente. A continuación se muestra un análisis de los errores causados ​​por esta situación.
Si está conectado correctamente, el potencial termoeléctrico total recibido por el instrumento es
Ez=ek (ti, t3)+ekx (t3, t2)=ek (t1, t3)+ek (t3, t2)=ek (t1, t2) (6)
Debido a un error de conexión, según la ley de los conductores intermedios, el potencial termoeléctrico total recibido por el instrumento es
Ez=ek (t1, t3)+ekx (t3, t2) (7)
Para los cables de compensación extendidos KX, hay
E'kx (t3, t2) =- ekx (t3, t2) =-- ek (t3, t2) (8)
Calcule el error generado por el valor de medición del instrumento
Ez'-ez=ek (t1, t3) -ek (t3, t2) -ek (t1, t3) -ek (t3, t2) =-2 ek (t3, t2) (9)
La temperatura cerca del horno industrial general es al menos 8 grados más alta que la temperatura en la sala de control. Por lo tanto, el error resultante es exactamente el doble del valor de compensación del cable de compensación. Para termopares de tipo K, el valor potencial diferencial generalmente es de alrededor de 40 ° C/(μ V), y la temperatura medida es aproximadamente 16 grados más bajo que la temperatura real. Si la temperatura de control se establece en 600 grados, la temperatura real debe ser de alrededor de 616 grados.
A partir del análisis anterior, se puede ver que cuando los polos positivos y negativos del cable de compensación de termopar se invierten, no solo no puede compensar, sino que también duplica el error en comparación con no conectar el cable de compensación. Por lo tanto, la polaridad del cable de compensación debe tenerse en cuenta al conectarlo.
2. El modelo de cable de compensación utilizado es incorrecto
Si el mismo tipo de cable de compensación se combina con el mismo tipo de termopar, aún se producirán errores si el tipo seleccionado de cable de compensación es incorrecto. Suponiendo que se utiliza un termopar de tipo S, se selecciona el cable de compensación KX del termopar de tipo k.
Según la ley del conductor intermedio, el potencial termoeléctrico total recibido por el instrumento es
E'Z (t1, t2)=es (t1, t3)+ekx (t3, t2) (10)
Si el cable de compensación de tipo S se usa correctamente sin considerar el autocruz del cable de compensación, el potencial total medido por el instrumento es EZ (T1, T2)=ES (T1, T3)+ES (T3, T2) (11) (11)
Debido a la selección del cable de compensación incorrecto, el valor de medición del instrumento dio como resultado errores como se muestra en las ecuaciones (10) - (11)
Ez'-Ez=ekx (t3, t2) -es (t3, t2) (12)
Si la temperatura de trabajo del termopar de tipo S es de 900 grados y la temperatura ambiente en la sala de control es de 25 grados, aún según T 3-- t 2==8 grado, verifique las mesas de calibración de pares S y pares de K, y obtenga la diferencia de potencial como la diferencia de potencial como
Ekx (t3, t2) -es (t3, t2) =0. 278mv
La temperatura medida por el instrumento es más alta que la temperatura real. Si el instrumento se controla a 900 grados, el valor real es de solo 875.1 grados, con un error de 24.9 grados.
Si la polaridad se invierte nuevamente en la situación anterior, el valor de medición del instrumento será mayor. Cuando el instrumento muestra 900 grados, la temperatura real es de 933.2 grados, con un error de 33.2 grados.
3. Mezcla de cables de compensación con cables ordinarios
En aplicaciones prácticas, a menudo se encuentra que los cables ordinarios se usan para conectar cables de compensación debido a su longitud insuficiente, o una sección de cable ordinario se conecta después de que se rompe el cable de compensación.
4, precauciones para usar cables de compensación
1. Selección de cables de compensación
El cable de compensación debe seleccionarse correctamente de acuerdo con el tipo de termopar utilizado y la ocasión en que se usa.
2. Conexión de contacto
Intente mantener la temperatura de los dos puntos de contacto lo más cerca posible del terminal de termopar. La temperatura en el punto de conexión con el terminal del instrumento debe estar lo más cerca posible. En áreas donde hay un ventilador en el gabinete de instrumentos, los puntos de contacto deben protegerse para evitar que el ventilador sople directamente a los puntos de contacto.
3. Use la longitud
Debido a que la señal del termopar es muy baja, a nivel de microvoltio, si se usa a larga distancia, la atenuación de la señal y la fuerte interferencia eléctrica en el entorno pueden causar distorsión de la señal de termopar, lo que resulta en una medición y control de temperatura inexactos. En casos severos, las fluctuaciones de temperatura pueden ocurrir durante el control. Según la experiencia, generalmente es mejor controlar la longitud del cable de compensación de termopar en 15 metros. Si supera los 15 metros, se recomienda usar un transmisor de temperatura para transmitir la señal. El transmisor de temperatura convierte el valor potencial correspondiente a la temperatura en corriente continua para la transmisión, y tiene una fuerte capacidad anti-interferencia.