Η αρχή λειτουργίας και σχεδιασμού ενός θερμοστοιχείου είναι εξαιρετικά απλή. Αυτό οδήγησε στη δημοτικότητα αυτής της συσκευής και στην ευρεία χρήση της σε όλους τους κλάδους της επιστήμης και της τεχνολογίας. Το θερμοστοιχείο έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση θερμοκρασιών σε ένα ευρύ φάσμα - από -270 έως 2500 βαθμούς Κελσίου. Η συσκευή υπήρξε απαραίτητος βοηθός για μηχανικούς και επιστήμονες εδώ και δεκαετίες. Λειτουργεί αξιόπιστα και άψογα, και οι μετρήσεις θερμοκρασίας είναι πάντα αληθινές. Απλώς δεν υπάρχει μια πιο τέλεια και ακριβής συσκευή. Όλες οι σύγχρονες συσκευές λειτουργούν βάσει της αρχής του θερμοστοιχείου. Δουλεύουν σε δύσκολες συνθήκες.
Εκχώρηση θερμοστοιχείου
Αυτή η συσκευή μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρικό ρεύμα και επιτρέπει τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά θερμόμετρα υδραργύρου, είναι ικανό να λειτουργεί σε συνθήκες τόσο πολύ χαμηλών όσο και εξαιρετικά υψηλών θερμοκρασιών. Αυτό το χαρακτηριστικό οδήγησε στην ευρεία χρήση θερμοστοιχείων σε μια μεγάλη ποικιλία εγκαταστάσεων: βιομηχανικοί μεταλλουργικοί φούρνοι, λέβητες αερίου, θάλαμοι κενού για χημική θερμική επεξεργασία, φούρνος για σόμπες αερίου οικιακής χρήσης. Η αρχή λειτουργίας ενός θερμοστοιχείου παραμένει πάντα αμετάβλητη και δεν εξαρτάται από τη συσκευή στην οποία είναι τοποθετημένη.
Η αξιόπιστη και αδιάλειπτη λειτουργία του θερμοστοιχείου εξαρτάται από τη λειτουργία του συστήματος απενεργοποίησης έκτακτης ανάγκης των συσκευών σε περίπτωση υπέρβασης των επιτρεπόμενων ορίων θερμοκρασίας. Επομένως, αυτή η συσκευή πρέπει να είναι αξιόπιστη και να δίνει ακριβείς μετρήσεις, ώστε να μην θέτει σε κίνδυνο τη ζωή των ανθρώπων.
Οφέλη από τη χρήση θερμοστοιχείων
Τα πλεονεκτήματα της χρήσης τέτοιων συσκευών για έλεγχο θερμοκρασίας, ανεξάρτητα από την εφαρμογή, περιλαμβάνουν:
- ένα μεγάλο εύρος δεικτών που μπορούν να καταγραφούν χρησιμοποιώντας ένα θερμοστοιχείο.
- η συγκόλληση του θερμοστοιχείου, το οποίο εμπλέκεται άμεσα στη λήψη μετρήσεων, μπορεί να τοποθετηθεί σε άμεση επαφή με το σημείο μέτρησης ·
- απλή διαδικασία κατασκευής θερμοστοιχείων, αντοχής και αντοχής τους.
Πώς λειτουργεί το θερμοστοιχείο
Ένα θερμοστοιχείο έχει τρία κύρια στοιχεία. Αυτοί είναι δύο αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας από διαφορετικά υλικά, καθώς και ένας προστατευτικός σωλήνας. Τα δύο άκρα των αγωγών (ονομάζονται επίσης θερμοηλεκτρόδια) συγκολλούνται και τα άλλα δύο συνδέονται με ένα ποτενσιόμετρο (συσκευή μέτρησης θερμοκρασίας).
Με απλά λόγια, η αρχή λειτουργίας ενός θερμοστοιχείου είναι ότι η σύνδεση των θερμοηλεκτροδίων τοποθετείται σε ένα περιβάλλον, η θερμοκρασία του οποίου πρέπει να μετρηθεί. Σύμφωνα με τον κανόνα Seebeck, προκύπτει μια πιθανή διαφορά στους αγωγούς (διαφορετικά - θερμοηλεκτρική ενέργεια). Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος, τόσο πιο σημαντική είναι η διαφορά δυναμικού. Κατά συνέπεια, το βέλος της συσκευής αποκλίνει περισσότερο.
Στα σύγχρονα συγκροτήματα μέτρησης, οι ψηφιακοί δείκτες θερμοκρασίας έχουν αντικαταστήσει τη μηχανική συσκευή. Ωστόσο, η νέα συσκευή δεν είναι πάντα ανώτερη στα χαρακτηριστικά της από τις παλιές συσκευές της σοβιετικής εποχής. Στα τεχνικά πανεπιστήμια και στα ερευνητικά ιδρύματα, μέχρι σήμερα χρησιμοποιούν ποτενσιόμετρα πριν από 20-30 χρόνια. Και παρουσιάζουν εκπληκτική ακρίβεια και σταθερότητα μέτρησης.
Τύποι συσκευών
Κάθε τύπος θερμοστοιχείου έχει τη δική του ονομασία και διαιρείται σύμφωνα με το γενικά αποδεκτό πρότυπο. Κάθε τύπος ηλεκτροδίου έχει τη δική του συντομογραφία: TXA, TXK, TBR κ.λπ. Οι μετατροπείς κατανέμονται σύμφωνα με την ταξινόμηση:
- Ο τύπος Ε - είναι ένα κράμα χρωμίου και σταθερού. Το χαρακτηριστικό αυτής της συσκευής θεωρείται υψηλή ευαισθησία και απόδοση. Αυτό είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για χρήση σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.
- J - αναφέρεται σε κράμα σιδήρου και Constantan. Διαθέτει υψηλή ευαισθησία, η οποία μπορεί να φτάσει τους 50 μV / ° C.
- Ο τύπος Κ θεωρείται το πιο δημοφιλές κράμα χρωμίου / αλουμινίου. Αυτά τα θερμοστοιχεία μπορούν να ανιχνεύσουν θερμοκρασίες που κυμαίνονται από -200 ° C έως +1350 ° C. Οι συσκευές χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα που βρίσκονται σε μη οξειδωτικές και αδρανείς συνθήκες χωρίς σημάδια γήρανσης. Όταν χρησιμοποιείτε συσκευές σε ένα μάλλον όξινο περιβάλλον, το χρώμιο διαβρώνεται γρήγορα και καθίσταται άχρηστο για τη μέτρηση της θερμοκρασίας με ένα θερμοστοιχείο.
- Τύπος M - αντιπροσωπεύει κράματα νικελίου με μολυβδαίνιο ή κοβάλτιο. Οι συσκευές μπορούν να αντέξουν έως και 1400 ° C και χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις που λειτουργούν σύμφωνα με την αρχή των κλιβάνων κενού.
- Τύπος N - συσκευές nichrosil-nisil, η διαφορά των οποίων θεωρείται ανθεκτικότητα στην οξείδωση. Χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση θερμοκρασιών από -270 έως +1300 ° C.
Θα είναι ενδιαφέρον για εσάς: Η συσκευή, η αρχή λειτουργίας και η εφαρμογή του υπερσυμπιεστή
Υπάρχουν θερμοστοιχεία κατασκευασμένα από κράματα ροδίου και λευκόχρυσου. Ανήκουν στους τύπους B, S, R και θεωρούνται οι πιο σταθερές συσκευές. Τα μειονεκτήματα αυτών των μετατροπέων περιλαμβάνουν υψηλή τιμή και χαμηλή ευαισθησία.
Σε υψηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιούνται ευρέως συσκευές από κράματα ρήνου και βολφραμίου. Επιπλέον, ανάλογα με τον σκοπό και τις συνθήκες λειτουργίας τους, τα θερμοστοιχεία μπορούν να είναι βυθισμένα και επιφανειακά.
Σχετικά με το σχεδιασμό, οι συσκευές έχουν στατική και κινητή ένωση ή φλάντζα. Οι θερμοηλεκτρικοί μετατροπείς χρησιμοποιούνται ευρέως σε υπολογιστές, οι οποίοι συνήθως συνδέονται μέσω θύρας COM και έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό της θήκης.
Εφέ Seebeck
Η αρχή της λειτουργίας ενός θερμοστοιχείου βασίζεται σε αυτό το φυσικό φαινόμενο. Η ουσία είναι η εξής: εάν συνδέσετε δύο αγωγούς κατασκευασμένους από διαφορετικά υλικά (μερικές φορές χρησιμοποιούνται ημιαγωγοί), τότε ένα ρεύμα θα κυκλοφορήσει κατά μήκος ενός τέτοιου ηλεκτρικού κυκλώματος.
Επομένως, εάν η σύνδεση των αγωγών θερμανθεί και ψυχθεί, η βελόνα ποτενσιόμετρου θα ταλαντευτεί. Το ρεύμα μπορεί επίσης να ανιχνευθεί από ένα γαλβανόμετρο συνδεδεμένο στο κύκλωμα.
Σε περίπτωση που οι αγωγοί είναι κατασκευασμένοι από το ίδιο υλικό, τότε η ηλεκτροκινητική δύναμη δεν θα εμφανιστεί, αντίστοιχα, δεν θα είναι δυνατή η μέτρηση της θερμοκρασίας.
Διάγραμμα σύνδεσης θερμοστοιχείου
Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι για τη σύνδεση οργάνων μέτρησης σε θερμοστοιχεία είναι η λεγόμενη απλή μέθοδος, καθώς και η διαφοροποιημένη. Η ουσία της πρώτης μεθόδου έχει ως εξής: η συσκευή (ποτενσιόμετρο ή γαλβανόμετρο) συνδέεται απευθείας με δύο αγωγούς. Με τη διαφοροποιημένη μέθοδο, όχι ένα, αλλά και τα δύο άκρα των αγωγών συγκολλούνται, ενώ ένα από τα ηλεκτρόδια «σπάει» από τη συσκευή μέτρησης.
Είναι αδύνατο να μην αναφέρουμε τη λεγόμενη απομακρυσμένη μέθοδο σύνδεσης ενός θερμοστοιχείου. Η αρχή της λειτουργίας παραμένει αμετάβλητη. Η μόνη διαφορά είναι ότι τα καλώδια επέκτασης προστίθενται στο κύκλωμα. Για τους σκοπούς αυτούς, ένα συνηθισμένο καλώδιο χαλκού δεν είναι κατάλληλο, καθώς τα καλώδια αντιστάθμισης πρέπει απαραιτήτως να είναι κατασκευασμένα από τα ίδια υλικά με τους αγωγούς θερμοστοιχείου.
Μειονεκτήματα της μέτρησης της θερμοκρασίας με ένα θερμοστοιχείο
Τα μειονεκτήματα της χρήσης ενός θερμοστοιχείου περιλαμβάνουν:
- Η ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση της θερμοκρασίας της "ψυχρής" επαφής του θερμοζεύγους. Αυτό είναι ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό του σχεδιασμού των οργάνων μέτρησης που βασίζονται σε ένα θερμοστοιχείο. Η αρχή λειτουργίας αυτού του σχήματος περιορίζει το πεδίο εφαρμογής του. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία στο σημείο μέτρησης.
- Παραβίαση της εσωτερικής δομής των μετάλλων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ενός θερμοστοιχείου.Το γεγονός είναι ότι, ως αποτέλεσμα της επιρροής του εξωτερικού περιβάλλοντος, οι επαφές χάνουν την ομοιογένεια τους, γεγονός που προκαλεί σφάλματα στους δείκτες θερμοκρασίας που λαμβάνονται.
- Κατά τη διάρκεια της μέτρησης, η ομάδα επαφών ενός θερμοστοιχείου εκτίθεται συνήθως σε αρνητικές περιβαλλοντικές επιδράσεις, οι οποίες προκαλούν διαταραχές κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Αυτό απαιτεί και πάλι σφράγιση των επαφών, γεγονός που προκαλεί πρόσθετο κόστος συντήρησης για τέτοιους αισθητήρες.
- Υπάρχει κίνδυνος ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων να επηρεάσουν το θερμοστοιχείο, το οποίο έχει σχεδιαστεί με μια μακρά ομάδα επαφών. Αυτό μπορεί επίσης να επηρεάσει τα αποτελέσματα της μέτρησης.
- Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει παραβίαση της γραμμικής σχέσης μεταξύ του ηλεκτρικού ρεύματος που προκύπτει στο θερμοστοιχείο και της θερμοκρασίας στο σημείο μέτρησης. Αυτή η κατάσταση απαιτεί βαθμονόμηση του εξοπλισμού ελέγχου.
Υλικά αγωγών
Η αρχή της λειτουργίας ενός θερμοστοιχείου βασίζεται στην εμφάνιση πιθανής διαφοράς στους αγωγούς. Επομένως, η επιλογή υλικών ηλεκτροδίων πρέπει να προσεγγιστεί πολύ υπεύθυνα. Η διαφορά στις χημικές και φυσικές ιδιότητες των μετάλλων είναι ο κύριος παράγοντας στη λειτουργία ενός θερμοζεύγους, η συσκευή και η αρχή λειτουργίας των οποίων βασίζονται στην εμφάνιση ενός EMF αυτο-επαγωγής (πιθανή διαφορά) στο κύκλωμα.
Τα τεχνικά καθαρά μέταλλα δεν είναι κατάλληλα για χρήση ως θερμοστοιχείο (με εξαίρεση το σίδερο ARMKO). Χρησιμοποιούνται συνήθως διάφορα κράματα μη σιδηρούχων και πολύτιμων μετάλλων. Τέτοια υλικά έχουν σταθερά φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά, έτσι ώστε οι μετρήσεις θερμοκρασίας να είναι πάντα ακριβείς και αντικειμενικές. Η σταθερότητα και η ακρίβεια είναι βασικές ιδιότητες στην οργάνωση του πειράματος και στη διαδικασία παραγωγής.
Επί του παρόντος, τα πιο συνηθισμένα θερμοστοιχεία είναι των ακόλουθων τύπων: E, J, K.
Η αρχή της λειτουργίας και της δομής των θερμοστοιχείων
Το θερμοστοιχείο αποτελείται από δύο αγωγούς και ένα σωλήνα που χρησιμεύει ως προστασία για τα θερμοηλεκτρόδια. Τα θερμοηλεκτρόδια αποτελούνται από βασικά και ευγενή μέταλλα, συνήθως κράματα, στερεωμένα το ένα στο άλλο στο ένα άκρο (άκρο εργασίας ή θερμή σύνδεση), έτσι σχηματίζουν ένα από τα μέρη της συσκευής. Τα άλλα άκρα του θερμοστοιχείου (ανυψωτικά ή ψυχρή σύνδεση) συνδέονται με τον μετρητή τάσης. Ένα EMF εμφανίζεται στη μέση δύο μη συνδεδεμένων ακροδεκτών, η τιμή εξαρτάται από τη θερμοκρασία του άκρου εργασίας.
Πανομοιότυποι θερμικοί μετατροπείς σε συνδυασμό παράλληλα κλείνουν το κύκλωμα, σύμφωνα με τον κανόνα Seebeck, θα εξετάσουμε περαιτέρω αυτόν τον κανόνα, σχηματίζεται διαφορά δυναμικού επαφής ή θερμοηλεκτρικό αποτέλεσμα μεταξύ τους, ηλεκτρικά φορτία εμφανίζονται στους αγωγούς όταν αγγίζουν, προκύπτει μια πιθανή διαφορά μεταξύ τα ελεύθερα άκρα τους, και εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας. Μόνο όταν η θερμοκρασία μεταξύ των θερμοηλεκτροδίων είναι η ίδια, η διαφορά δυναμικού είναι ίση με το μηδέν.
Για παράδειγμα: Τοποθετώντας μια διασταύρωση με συντελεστές διαφορετικούς από το μηδέν, σε δύο δοχεία βρασμού με υγρό, η θερμοκρασία του πρώτου είναι 50 και η δεύτερη είναι 45, τότε η διαφορά δυναμικού θα είναι 5.
Η διαφορά δυναμικού καθορίζεται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των πηγών. Εξαρτάται επίσης το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται τα ηλεκτρόδια θερμοστοιχείων. Παράδειγμα: Ένα θερμοστοιχείο Chromel-Alumel έχει συντελεστή θερμοκρασίας 41 και ένα Chromel-Constantan έχει συντελεστή 68.
Θερμοστοιχείο τύπου Κ
Αυτός είναι ίσως ο πιο κοινός και ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος θερμοστοιχείου. Ένα ζευγάρι χρωμίου - αλουμινίου λειτουργεί εξαιρετικά σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από -200 έως 1350 βαθμούς Κελσίου. Αυτός ο τύπος θερμοστοιχείου είναι πολύ ευαίσθητος και ανιχνεύει ακόμη και ένα μικρό άλμα στη θερμοκρασία. Χάρη σε αυτό το σύνολο παραμέτρων, το θερμοστοιχείο χρησιμοποιείται τόσο στην παραγωγή όσο και στην επιστημονική έρευνα. Αλλά έχει επίσης ένα σημαντικό μειονέκτημα - την επίδραση της σύνθεσης της ατμόσφαιρας εργασίας. Έτσι, εάν αυτός ο τύπος θερμοστοιχείου θα λειτουργήσει σε περιβάλλον CO2, τότε το θερμοστοιχείο θα δώσει λανθασμένες ενδείξεις.Αυτή η δυνατότητα περιορίζει τη χρήση αυτού του τύπου συσκευής. Το σχήμα και η αρχή λειτουργίας του θερμοστοιχείου παραμένουν αμετάβλητα. Η μόνη διαφορά είναι στη χημική σύνθεση των ηλεκτροδίων.
Τύποι θερμοστοιχείων
Οι τεχνικές απαιτήσεις για θερμοστοιχεία καθορίζονται από το GOST 6616-94. Τυπικοί πίνακες για θερμοηλεκτρικά θερμόμετρα - ονομαστικά χαρακτηριστικά στατικής μετατροπής (NSC), τάξεις ανοχής και εύρη μέτρησης δίνονται στο πρότυπο IEC 60584-1.2 και στο GOST R 8.585-2001.
- πλατίνα-ρόδιο-πλατίνα - TPP13 - Τύπος R
- πλατίνα-ρόδιο-πλατίνα - TPP10 - Τύπος S
- πλατίνα-ρόδιο-πλατίνα-ρόδιο - TPR - Τύπος Β
- iron-constantan (σίδηρος-χαλκός-νικέλιο) TLC - Τύπος J
- χαλκός-Constantan (χαλκός-χαλκός-νικέλιο) TMKn - Τύπος Τ
- nichrosil-nisil (νικέλιο-χρώμιο-νικέλιο-νικέλιο-πυρίτιο) TNN - Τύπος Ν.
- χρώμιο-αλουμίνιο - TXA - Τύπος Κ
- chromel-constantan TChKn - Τύπος Ε
- chromel-copel - THK - Τύπος L
- χαλκός-copel - TMK - Τύπος Μ
- silkh-silin - ТСС - Τύπος Ι
- βολφράμιο και ρήνιο - βολφράμιο ρήνιο - TVR - Τύπος A-1, A-2, A-3
Η ακριβής σύνθεση κράματος θερμοστοιχείων για θερμοστοιχεία βασικών μετάλλων δεν αναφέρεται στο IEC 60584-1. НСХ για θερμοστοιχεία χρωμοστοιχείου therm και θερμοστοιχεία βολφραμίου-ρήνου ορίζονται μόνο στο GOST R 8.585-2001. Δεν υπάρχουν δεδομένα θερμοστοιχείων στο πρότυπο IEC. Για το λόγο αυτό, τα χαρακτηριστικά των εισαγόμενων αισθητήρων που κατασκευάζονται από αυτά τα μέταλλα ενδέχεται να διαφέρουν σημαντικά από τα οικιακά, για παράδειγμα, τα εισαγόμενα τύπου L και τα οικιακά THK δεν είναι εναλλάξιμα. Ταυτόχρονα, κατά κανόνα, ο εισαγόμενος εξοπλισμός δεν έχει σχεδιαστεί για το εγχώριο πρότυπο.
Το πρότυπο IEC 60584 βρίσκεται υπό αναθεώρηση. Έχει προγραμματιστεί να εισαγάγει στα τυπικά θερμοζεύγη βολφραμίου-ρήνου τύπου Α-1, για τα οποία το NSX θα αντιστοιχεί στο ρωσικό πρότυπο και τον τύπο Γ σύμφωνα με το πρότυπο ASTM [6].
Το 2008, η IEC παρουσίασε δύο νέους τύπους θερμοστοιχείων: χρυσό-πλατίνα και πλατίνα-παλλάδιο. Το νέο πρότυπο IEC 62460 δημιουργεί τυποποιημένους πίνακες για αυτά τα θερμοζεύγη καθαρού μετάλλου. Δεν υπάρχει ακόμη παρόμοιο ρωσικό πρότυπο.
Έλεγχος λειτουργίας θερμοστοιχείου
Εάν το θερμοστοιχείο αποτύχει, δεν μπορεί να επισκευαστεί. Θεωρητικά, μπορείτε φυσικά να το διορθώσετε, αλλά αν η συσκευή θα εμφανίσει την ακριβή θερμοκρασία μετά από αυτό είναι μια μεγάλη ερώτηση.
Μερικές φορές η αποτυχία ενός θερμοστοιχείου δεν είναι προφανής και προφανής. Συγκεκριμένα, αυτό ισχύει για θερμοσίφωνες αερίου. Η αρχή λειτουργίας ενός θερμοστοιχείου παραμένει η ίδια. Ωστόσο, παίζει ελαφρώς διαφορετικό ρόλο και δεν προορίζεται για την απεικόνιση των μετρήσεων θερμοκρασίας, αλλά για τη λειτουργία της βαλβίδας. Επομένως, για να ανιχνευθεί μια δυσλειτουργία ενός τέτοιου θερμοστοιχείου, είναι απαραίτητο να συνδέσετε μια συσκευή μέτρησης (ελεγκτής, γαλβανόμετρο ή ποτενσιόμετρο) σε αυτήν και να θερμάνετε τη σύνδεση του θερμοστοιχείου. Για να το κάνετε αυτό, δεν είναι απαραίτητο να το κρατήσετε σε ανοιχτή φωτιά. Αρκεί απλώς να το πιέσετε σε μια γροθιά και να δείτε αν το βέλος της συσκευής θα παρεκκλίνει.
Οι λόγοι για την αποτυχία των θερμοστοιχείων μπορεί να είναι διαφορετικοί. Έτσι, εάν δεν τοποθετήσετε μια ειδική συσκευή θωράκισης στο θερμοστοιχείο τοποθετημένο στον θάλαμο κενού της μονάδας νιτρώματος ιόντων-πλάσματος, τότε με την πάροδο του χρόνου θα γίνει όλο και πιο εύθραυστο έως ότου σπάσει ένας από τους αγωγούς. Επιπλέον, δεν αποκλείεται η πιθανότητα εσφαλμένης λειτουργίας του θερμοζεύγους λόγω αλλαγής στη χημική σύνθεση των ηλεκτροδίων. Εξάλλου, παραβιάζονται οι θεμελιώδεις αρχές του θερμοζεύγους.
Ο εξοπλισμός αερίου (λέβητες, στήλες) είναι επίσης εξοπλισμένος με θερμοστοιχεία. Η κύρια αιτία αποτυχίας του ηλεκτροδίου είναι οξειδωτικές διεργασίες που αναπτύσσονται σε υψηλές θερμοκρασίες.
Στην περίπτωση που οι μετρήσεις της συσκευής είναι σκόπιμα ψευδείς, και κατά τη διάρκεια εξωτερικής εξέτασης, δεν βρέθηκαν αδύναμοι σφιγκτήρες, τότε ο λόγος, πιθανότατα, έγκειται στην αποτυχία της συσκευής ελέγχου και μέτρησης. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να επιστραφεί για επισκευή.Εάν έχετε τα κατάλληλα προσόντα, μπορείτε να προσπαθήσετε να διορθώσετε μόνοι σας το πρόβλημα.
Και σε γενικές γραμμές, εάν η βελόνα ποτενσιόμετρου ή ο ψηφιακός δείκτης εμφανίζουν τουλάχιστον κάποια «σημάδια ζωής», τότε το θερμοστοιχείο είναι σε καλή κατάσταση λειτουργίας. Σε αυτήν την περίπτωση, το πρόβλημα είναι σαφώς κάτι άλλο. Και κατά συνέπεια, εάν η συσκευή δεν αντιδρά με κανέναν τρόπο σε προφανείς αλλαγές στο καθεστώς θερμοκρασίας, τότε μπορείτε να αλλάξετε με ασφάλεια το θερμοστοιχείο.
Ωστόσο, προτού αποσυναρμολογήσετε το θερμοστοιχείο και εγκαταστήσετε ένα νέο, πρέπει να βεβαιωθείτε πλήρως ότι είναι ελαττωματικό. Για να γίνει αυτό, αρκεί να χτυπήσετε το θερμοστοιχείο με έναν συνηθισμένο ελεγκτή, ή ακόμα καλύτερα, να μετρήσετε την τάση στην έξοδο. Μόνο ένα συνηθισμένο βολτόμετρο είναι απίθανο να βοηθήσει εδώ. Θα χρειαστείτε ένα millivolmmeter ή tester με τη δυνατότητα να επιλέξετε μια κλίμακα μέτρησης. Σε τελική ανάλυση, η διαφορά δυναμικού είναι μια πολύ μικρή τιμή. Και μια τυπική συσκευή δεν θα την αισθανθεί ούτε θα την διορθώσει.
Χαρακτηριστικά σχεδίου
Εάν είμαστε πιο σχολαστικοί σχετικά με τη διαδικασία μέτρησης της θερμοκρασίας, τότε αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας θερμοηλεκτρικό θερμόμετρο. Το κύριο ευαίσθητο στοιχείο αυτής της συσκευής είναι ένα θερμοστοιχείο.
Η ίδια η διαδικασία μέτρησης συμβαίνει λόγω της δημιουργίας μιας ηλεκτροκινητικής δύναμης στο θερμοστοιχείο. Υπάρχουν ορισμένα χαρακτηριστικά μιας συσκευής θερμοστοιχείων:
- Τα ηλεκτρόδια συνδέονται σε θερμοστοιχεία για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών σε ένα σημείο χρησιμοποιώντας ηλεκτρική συγκόλληση τόξου. Κατά τη μέτρηση μικρών δεικτών, μια τέτοια επαφή γίνεται με συγκόλληση. Ειδικές ενώσεις σε συσκευές βολφραμίου-ρήνου και βολφραμίου-μολυβδαινίου πραγματοποιούνται με σφιχτές ανατροπές χωρίς πρόσθετη επεξεργασία.
- Η σύνδεση των στοιχείων πραγματοποιείται μόνο στην περιοχή εργασίας, και κατά το υπόλοιπο μήκος είναι απομονωμένα το ένα από το άλλο.
- Η μέθοδος μόνωσης πραγματοποιείται ανάλογα με την ανώτερη τιμή θερμοκρασίας. Με εύρος τιμών από 100 έως 120 ° C, χρησιμοποιείται οποιοσδήποτε τύπος μόνωσης, συμπεριλαμβανομένου του αέρα. Οι σωλήνες ή οι χάντρες από πορσελάνη χρησιμοποιούνται σε θερμοκρασίες έως 1300 ° C. Εάν η τιμή φτάσει τους 2000 ° C, τότε χρησιμοποιείται μονωτικό υλικό από οξείδιο του αργιλίου, μαγνήσιο, βηρύλλιο και ζιρκόνιο.
- Χρησιμοποιείται ένα εξωτερικό προστατευτικό κάλυμμα ανάλογα με το περιβάλλον χρήσης του αισθητήρα στο οποίο μετράται η θερμοκρασία. Είναι κατασκευασμένο με τη μορφή μεταλλικού ή κεραμικού σωλήνα. Αυτή η προστασία παρέχει στεγανοποίηση και προστασία επιφάνειας του θερμοστοιχείου από μηχανική καταπόνηση. Το εξωτερικό κάλυμμα πρέπει να αντέχει σε έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία και να έχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα.
Θα σας ενδιαφέρει Εγκατάσταση ηλεκτρικού πίνακα κάτω από το μετρητή και μηχανήματα
Ο σχεδιασμός του αισθητήρα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες χρήσης του. Κατά τη δημιουργία ενός θερμοστοιχείου, λαμβάνεται υπόψη το εύρος των μετρημένων θερμοκρασιών, η κατάσταση του εξωτερικού περιβάλλοντος, η θερμική αδράνεια κ.λπ.
Οφέλη θερμοζεύγους
Γιατί τα θερμοστοιχεία δεν έχουν αντικατασταθεί από πιο προηγμένους και σύγχρονους αισθητήρες μέτρησης θερμοκρασίας για ένα τόσο μεγάλο ιστορικό λειτουργίας; Ναι, για τον απλό λόγο ότι μέχρι τώρα καμία άλλη συσκευή δεν μπορεί να ανταγωνιστεί με αυτήν.
Πρώτον, τα θερμοζεύγη είναι σχετικά φθηνά. Αν και οι τιμές μπορούν να κυμαίνονται σε μεγάλο εύρος ως αποτέλεσμα της χρήσης ορισμένων προστατευτικών στοιχείων και επιφανειών, συνδέσμων και συνδετήρων.
Δεύτερον, τα θερμοστοιχεία είναι ανεπιτήδευτα και αξιόπιστα, γεγονός που τους επιτρέπει να λειτουργούν επιτυχώς σε επιθετική θερμοκρασία και χημικά περιβάλλοντα. Τέτοιες συσκευές εγκαθίστανται ακόμη και σε λέβητες αερίου. Η αρχή λειτουργίας ενός θερμοστοιχείου παραμένει πάντα η ίδια, ανεξάρτητα από τις συνθήκες λειτουργίας. Δεν θα είναι σε θέση κάθε άλλος τύπος αισθητήρα να αντέχει σε τέτοιες κρούσεις.
Η τεχνολογία για την κατασκευή και κατασκευή θερμοστοιχείων είναι απλή και εύκολη στην πράξη.Σε γενικές γραμμές, αρκεί να στρίψετε ή να συγκολλήσετε τα άκρα των καλωδίων από διαφορετικά μεταλλικά υλικά.
Ένα άλλο θετικό χαρακτηριστικό είναι η ακρίβεια των μετρήσεων και το αμελητέο σφάλμα (μόνο 1 βαθμός). Αυτή η ακρίβεια είναι περισσότερο από αρκετή για τις ανάγκες της βιομηχανικής παραγωγής και για την επιστημονική έρευνα.
Τύποι συνδέσεων θερμοστοιχείων
Η σύγχρονη βιομηχανία παράγει διάφορα σχέδια που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή θερμοστοιχείων:
- με ανοιχτή διασταύρωση.
- με μια απομονωμένη διασταύρωση.
- με γειωμένη σύνδεση.
Ένα χαρακτηριστικό των θερμοστοιχείων ανοικτής διασταύρωσης είναι η χαμηλή αντίσταση σε εξωτερικές επιδράσεις.
Οι ακόλουθοι δύο τύποι κατασκευής μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά τη μέτρηση θερμοκρασιών σε επιθετικά μέσα που έχουν καταστρεπτική επίδραση στο ζεύγος επαφών.
Επιπλέον, επί του παρόντος, η βιομηχανία κυριαρχεί στα σχέδια για την παραγωγή θερμοστοιχείων χρησιμοποιώντας τεχνολογίες ημιαγωγών.
Μειονεκτήματα του θερμοστοιχείου
Δεν υπάρχουν πολλά μειονεκτήματα ενός θερμοστοιχείου, ειδικά σε σύγκριση με τους πλησιέστερους ανταγωνιστές του (αισθητήρες θερμοκρασίας άλλων τύπων), αλλά εξακολουθούν να είναι, και θα ήταν άδικο να σιωπάμε γι 'αυτά.
Έτσι, η διαφορά δυναμικού μετράται σε millivolts. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε πολύ ευαίσθητα ποτενσιόμετρα. Και αν λάβουμε υπόψη ότι οι συσκευές μέτρησης δεν μπορούν πάντα να τοποθετούνται στην άμεση γειτνίαση με τον τόπο συλλογής πειραματικών δεδομένων, τότε πρέπει να χρησιμοποιηθούν ορισμένοι ενισχυτές. Αυτό προκαλεί μια σειρά από ταλαιπωρία και οδηγεί σε περιττά έξοδα στην οργάνωση και την προετοιμασία της παραγωγής.
Τύποι θερμοστοιχείων
- Χρώμιο-αλουμίνιο
... Χρησιμοποιούνται κυρίως στη βιομηχανία. Χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά: ευρύ φάσμα θερμοκρασιών μετρήσεων -200 ... + 13000 ° C, προσιτό κόστος. Δεν έχει εγκριθεί για χρήση σε καταστήματα με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο. - Chromel-copel
... Η εφαρμογή είναι παρόμοια με τον προηγούμενο τύπο, το χαρακτηριστικό είναι η διατήρηση της απόδοσης μόνο σε μη επιθετικά υγρά και αέρια μέσα. Συχνά χρησιμοποιείται για τη μέτρηση θερμοκρασιών σε φούρνους ανοιχτής εστίας. - Σταθερά σιδήρου
... Αποτελεσματική σε μια σπάνια ατμόσφαιρα. - Platinum-rhodium-platinum
... Πιο ακριβά. Χαρακτηρίζονται από σταθερές και ακριβείς μετρήσεις. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση υψηλών θερμοκρασιών. - Βολφράμιο-ρήνιο
... Συνήθως, έχουν προστατευτικά καλύμματα στο σχεδιασμό τους. Ο κύριος τομέας εφαρμογής είναι η μέτρηση μέσων με εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες.
