Control de temperatura de termopares

El termopar es un tipo de elemento de detección de temperatura. Mide directamente la temperatura y convierte la señal de temperatura en una señal de potencial termoeléctrico, que luego se convierte en la temperatura del medio medido a través de instrumentos eléctricos (instrumentos secundarios). El principio básico de la medición de la temperatura es que dos conductores con diferentes composiciones forman un circuito cerrado. Cuando hay un gradiente de temperatura en ambos extremos, la corriente fluirá a través del circuito, y habrá una fuerza electromotriz (fuerza termoeléctrica, entre los dos extremos,
Este es el llamado efecto Seebeck. Cuando un tercer material metálico está conectado a un circuito termopar, siempre que la temperatura de los dos contactos del material sea el mismo, el potencial termoeléctrico generado por el termopar permanecerá sin cambios y no se verá afectado por la conexión del tercer metal al circuito. Por lo tanto, al usar termopares para la medición de la temperatura, se puede conectar un instrumento de medición para medir el potencial termoeléctrico, y se puede determinar la temperatura del medio medido.
Dos conductores homogéneos con diferentes composiciones son electrodos termoeléctricos, con el extremo de temperatura más alto como extremo de trabajo y el extremo de temperatura más bajo como extremo libre, que generalmente está a una temperatura constante. Cree una tabla de calibración de termopar basada en la relación funcional entre el potencial termoeléctrico y la temperatura; La tabla de calibración se obtiene bajo la condición de una temperatura final libre de 0 grado, y diferentes termopares tienen diferentes tablas de calibración.

Principio de trabajo del sensor de temperatura de termopar

Dos conductores con diferentes composiciones (llamadas cables termopar o electrodos termoeléctricos) están conectados en ambos extremos para formar un circuito. Cuando la temperatura de la unión es diferente, se genera una fuerza electromotriz en el circuito, que se llama efecto termoeléctrico, y esta fuerza electromotriz se llama potencial termoeléctrico. Los termopares usan este principio para la medición de la temperatura, donde el extremo utilizado directamente para medir la temperatura del medio se llama extremo de trabajo (también conocido como el extremo de medición), y el otro extremo se llama extremo frío (también conocido como el extremo compensador); Conecte el extremo en frío al instrumento de visualización o al instrumento coincidente, y el instrumento de visualización indicará el potencial termoeléctrico generado por el termopar.

Los termopares son en realidad convertidores de energía que convierten la energía térmica en energía eléctrica y miden la temperatura utilizando el potencial termoeléctrico generado. Con respecto al potencial termoeléctrico de los termopares, se deben tener en cuenta los siguientes problemas:
1. La magnitud del potencial termoeléctrico generado por un termopar no está relacionada con la longitud y el diámetro del termopar cuando el material es uniforme, sino solo con la composición del material del termopar y la diferencia de temperatura en ambos extremos;

2. El potencial termoeléctrico de un termopar es la diferencia en la función de temperatura entre los dos extremos del extremo de trabajo del termopar, en lugar de la diferencia de temperatura entre el extremo frío y el extremo de trabajo del termopar;

3. Después de determinar la composición de los dos cables de termopar, la magnitud del potencial termoeléctrico del termopar solo se relaciona con la diferencia de temperatura del termopar; Si la temperatura del extremo frío del termopar permanece constante, el potencial termoeléctrico que ingresa al termopar es solo una función de valor único de la temperatura final de trabajo.

Selección de precisión de medición de termopar y rango de medición de temperatura

Dos materiales diferentes de conductores o semiconductores A y B se soldan juntos para formar un circuito cerrado, como se muestra en la figura. Cuando hay una diferencia de temperatura entre los dos puntos de fijación 1 y 2 de los conductores A y B, se genera una fuerza electromotriz entre ellos, lo que resulta en una corriente de cierta magnitud en el circuito. Este fenómeno se llama efecto termoeléctrico. Los termopares funcionan utilizando este efecto.

La selección de termopares debe basarse en una consideración integral del rango de temperatura operativa, la precisión requerida, la atmósfera operativa, el rendimiento del objeto medido, el tiempo de respuesta y los beneficios económicos.

1. La selección de la atmósfera para los termoferentes de tipo S y de tipo B es adecuada para atmósferas oxidantes y débiles reductoras débiles, mientras que las termoferencias de tipo J y de tipo T son adecuados para atmósferas oxidantes y reductoras débiles. Si se utiliza un tubo protector con buena vitalidad, los requisitos para la atmósfera no son muy estrictos.

2. La selección de precisión de medición y rango de medición de temperatura generalmente se basa en el uso de termopares de tipo B cuando la temperatura está entre 1300 ~ 1800 grados y la precisión requerida es relativamente alta; El requisito de precisión no es alto, y la atmósfera permite el uso de termopares de renio de tungsteno. En general, se seleccionan termopares de henio de tungsteno para temperaturas superiores a 1800 grados; Los termopares de tipo S y los termopares de tipo N están disponibles para su uso a temperaturas que varían de 1000 a 1300 grados, que requieren alta precisión; Los termopares de tipo K y tipo N se usan generalmente por debajo de 1000 grados, mientras que las termopares de tipo E generalmente se usan por debajo de 400 grados; Con mediciones de 250 grados y temperatura negativa, generalmente se usan termopares de tipo T. A bajas temperaturas, los termopares de tipo T son estables y tienen alta precisión.

3. La selección de durabilidad y capacidad de respuesta térmica: los termopares con diámetros de alambre más grandes tienen una mejor durabilidad, pero una respuesta más lenta. Para termopares con mayor capacidad de calor, la respuesta es más lenta. Al medir temperaturas con grandes gradientes, el control de temperatura es pobre bajo control de temperatura. Se requiere tener un tiempo de respuesta rápido y un cierto grado de durabilidad, por lo que elegir un títere blindado es más adecuado.

4. La selección de termopares basados ​​en las propiedades y estados del objeto medido

La medición de la temperatura de los objetos vibrantes, los objetos vibrantes y los vasos de alta presión requieren alta resistencia mecánica, se requieren tubos protectores para las atmósferas con la contaminación química, y se requiere un alto aislamiento en presencia de interferencia eléctrica.

5. Precauciones

La profundidad de inserción del termopar es muy pequeña: no debe ser menor que 8-10 veces el diámetro exterior de su manga protectora (a excepción de productos especiales)

◆ Termocouple [1] Presión nominal: generalmente se refiere a la presión externa estática que el tubo protector puede soportar y romperse a la temperatura de trabajo.

◆ Resistencia de aislamiento: cuando la temperatura del aire ambiente es {{0}}} y la humedad relativa es inferior al 80%, la resistencia a aislamiento es mayor o igual a 5 megohms (voltaje 100V). Los termopares con cajas de unión a prueba de salpicaduras tienen una resistencia de aislamiento de mayor o igual a 0.5 megohms (voltaje 100V) cuando la temperatura relativa es de 93 ± 3 grados

◆ Resistencia al aislamiento a altas temperaturas: para los termopares, la resistencia de aislamiento (por metro) entre el electrodo caliente (incluido el tipo de rama doble) y el tubo de protección, así como entre los electrodos calientes de doble rama, debe ser mayor que los valores especificados en la tabla de abajo.