Polski
Termopary to czujniki pomiaru temperatury, które generują napięcie zmieniające się wraz z temperaturą. Termopary zbudowane są z dwóch przewodów wykonanych z różnych metali. Przewody drutowe są zespawane ze sobą, aby utworzyć złącze. Gdy temperatura zmienia się od złącza do końców przewodów, w złączu pojawia się napięcie.
Kombinacje różnych metali powodują różnorodne reakcje napięciowe. Prowadzi to do różnych typów termopar stosowanych dla różnych zakresów temperatur i dokładności. Wybór termopary często jest funkcją zakresu temperatury pomiaru wymaganego w danym zastosowaniu. Inne kwestie obejmują dokładność temperatury, trwałość, warunki użytkowania i oczekiwaną żywotność.
Efekt Seebecka to zjawisko termoelektryczne, które polega na wytworzeniu siły elektromotorycznej (termoelektrycznej) w obwodzie składającym się z dwóch różnych metali, stopów metali lub półprzewodników, gdy ich złącza mają różną temperaturę. Napięcie termoelektryczne generowane przez termopary zmienia się wraz ze zmianami temperatury, przy czym mierzona jest wyższa temperatura, gdy wytwarzane jest wyższe napięcie termoelektryczne. Napięcie termoelektryczne generowane przez termopary zależy nie tylko od mierzonej temperatury, ale także od materiałów, z których wykonane są przewody termopary.
| Typ termopary | Symbol | Materiał | Temperatura stosowania | Oznaczenia barwne wg PN-EN 60584-3 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Biegun + | Biegun - | Biegun + | Biegun - | |||
| Fe-CuN | J | Fe | CuNi | -40 ÷ 750°C | czarny | biały |
| Cu-CuNi | T | Cu | CuNi | -40 ÷ 350°C | brązowy | biały |
| NiCr-NiAl | K | NiCr | NiAl | -40 ÷ 1200°C | zielony | biały |
| NiCr-CuNi | E | NiCr | CuNi | -40 ÷ 900°C | fioletowy | biały |
| NiCrSi-NiSi | N | NiCrSi | NiSi | -40 ÷ 1200°C | różowy | biały |
| Pt10Rh-Pt | S | Pt10Rh | Pt | 0 ÷ 1600°C | pomarańczowy | biały |
| Pt13Rh-Pt | R | Pt13Rh | Pt | 0 ÷ 1600°C | pomarańczowy | biały |
| Pt30Rh-Pt6Rh | B | Pt30Rh | Pt6Rh | 600 ÷ 1800°C | szary | biały |
Temperatura stosowania określa granicę, dla której została określona tolerancja błędu, zaś maksymalna temperatura stosowania została przedstawiona w normie PN-EN 60584-1 w postaci maksymalnych wartości napięcia.
Oznaczenia barwne termoelementów odnoszą się jednakowo do przewodów kompensacyjnych. Poniżej zostały umieszczone wskazówki pomocne w rozpoznawaniu typu drutu termoparowego. Wskazówki te są pomocne w przypadku gdy druty termoelementów nie zostały oznaczone barwą.
Termopary występują w kilku różnych typach konstrukcji, jak pokazano w poniższej tabeli. Druty termoelementów są chronione warstwą izolacji i często są odizolowane od obudowy zewnętrznej aby chronić spoinę pomiarową.
Spoina termopary jest w pełni odizolowana od płaszcza, który jest szczelnie zaspawany. Jest to standardowy rodzaj spoiny ze względu na możliwość stosowania termopar w pobliżu urządzeń mogących wytwarzać pole elektromagnetyczne, które powoduje zakłócenia przy innych rodzajach spoin pomiarowych.
Spoina termopary połączona z denkiem, które jest szczelnie zaspawane z płaszczem. Zapewnia to krótki czas reakcji na zmianę temperatury, przy zachowaniu ochrony na zewnętrzne czynniki środowiska (ciecze, gazy).
Spoina termopary jest szczelnie wyeksponowana z płaszcza, zapewnia to bardzo szybki czas reakcji na zmianę temperatury. Brak ochrony drutów termoparowych w kontakcie z cieczami i gazami. Maksymalna temperatura pracy +400ºC.
Termopara z wyeksponowaną spoiną zapewnia szybką reakcję czujnika poprzez bezpośrednie przekazywanie ciepła z mierzonego obiektu.
W uziemionej termoparze spoina jest przyspawana do osłony. Często osłona ta wykonana jest z metalu, co również pozwala na przenoszenie ciepła, ale zapewnia dodatkową ochronę w trudnych warunkach. Jednakże, ponieważ termopara jest przyspawana do metalowej osłony, istnieje kontakt elektryczny. To sprawia, że pomiar jest podatny na zakłócenia elektromagnetyczne.
Nieuziemiona termopara jest izolowana od osłony, dodając warstwę izolacji pomiędzy termoparą i mierzonym przedmiotem. Ten typ termopary ma najwolniejszą reakcję na zmiany temperatury, ponieważ zawiera warstwę izolacyjną.
Jak wspomniano, zarówno uziemione, jak i wyeksponowane spoiny pomiarowe reagują szybciej na temperaturę ze względu na doskonałe przenoszenie ciepła przez kontakt metalowy. Jednakże w przypadku bezpośredniego kontaktu z metalem istnieje kontakt elektryczny pomiędzy obwodem pomiarowym a wszystkim, co styka się z termoparą. Może to powodować problemy z pętlą masy podczas pomiaru. Jeżeli masa obwodu ma inny potencjał elektryczny niż styk termopary, wówczas obwód pomiarowy może zostać uszkodzony. Może to powodować różne problemy, w tym błędne pomiary, a nawet uszkodzenie obwodu. W przypadku korzystania z odsłoniętej lub uziemionej termopary należy upewnić się, że styk termopary nie zakłóca sygnału ani integralności pomiaru.
English