Термодвойките Те са устройства, широко използвани в индустрията за измерване на температура. Благодарение на тяхната гъвкавост, ниска цена и здравина, термодвойките се превърнаха в една от най-популярните опции за точно наблюдение и измерване на температурата в различни среди. Неговият дизайн и работа се основават на прости физически принципи, но с приложения, вариращи от индустриални процеси до научни изследвания.
Има няколко видове термодвойки, всеки от които е проектиран за различни температурни диапазони и условия на околната среда. В тази статия ще разгледаме в дълбочина различните типове термодвойки, техните приложения, ключови характеристики и как да изберем най-подходящия въз основа на околната среда и специфичните нужди от измерване.
Какво е термодвойка?
Un термодвойка Това е сензор, който измерва температурата чрез съединението на два различни метални проводника. Тези проводници генерират напрежение, което варира в зависимост от температурната разлика между краищата на сензора, което позволява да се определи точната температура в точката на измерване. Това явление се нарича Ефект на Seebeck, което е в основата на работата на термодвойките.
Принцип на работа
Както споменахме, термодвойката се основава на Ефект на Seebeck. Когато два метала се поставят в контакт и са подложени на температурна разлика, те генерират напрежение. Единият край на термодвойката е в контакт с обекта, чиято температура се измерва ( горещо залепване), докато другият край се поддържа при известна температура, като например стайна температура (the студен съюз).
Това генерирано напрежение се преобразува в полезна температура. Важно е да се отбележи, че изходният сигнал от термодвойките е много малък, обикновено в миливолта, така че е необходима верига за усилване, за да се преведе този сигнал в управляема цифра.
Видове термодвойки
Има няколко типа термодвойки в зависимост от материалите, които изграждат проводниците, и всеки тип има уникални свойства по отношение на температурен диапазон и точност. По-долу описваме най-често срещаните.
Термодвойка тип К
Термодвойка тип K Той е най-разпространеният в индустрията. Съставен е от комбинация от никел-хром (Chromel®) като положителен елемент и никел-алуминий (Alumel®) като отрицателен елемент. Той е идеален за измерване на температури в широк диапазон от -200°C до 1250°C.
Този тип термодвойка е особено полезна в среди, където има окислителни и високотемпературни атмосфери. Неговата ниска цена и издръжливост го правят отличен вариант за широко разпространени индустриални приложения.
Термодвойка тип J
Термодвойка тип J Известно е с използването му в среди, където температурите варират от -210°C до 760°C. Съставен е от Йеро като положителен проводник и константан (медно-никелова сплав) като отрицателен проводник.
Той е един от по-евтини термодвойки и е подходящ за среда, която не надвишава 760°C, тъй като желязото се окислява бързо при по-високи температури. Следователно, той е идеален за приложения, които изискват евтин сензор и умерени температури.
T тип термодвойка
El T тип термодвойка Той е отличен за измервания при ниски температури, като тези в диапазона от -200°C до 350°C. Неговите драйвери се състоят от мед от положителната страна и константан от отрицателната страна. Той е един от най-добрите по отношение на стабилност и прецизност при работа в неекстремни криогенни или атмосферни диапазони.
Термодвойки от благороден метал: типове R, S и B
Тези видове термодвойки Те са направени основно от благородни метали като платина, което ги прави идеални за приложения, които изискват измерване на много високи температури, до 1700°C. Те са много прецизни и стабилни, но и скъпи.
Термодвойка тип R използва комбинация от платина-родий като шофьори. Подходящ е за температури до 1450°C и е много стабилен, което го прави подходящ за лаборатории и среди с висока прецизност.
El термодвойка тип S Той е подобен на тип R, но съотношението му платина-родий е малко по-различно, което го прави подходящ за приложения, изискващи високо ниво на стабилност и издръжливост.
Термодвойка тип B Отличава се със способността си да измерва изключително високи температури, до 1700°C, без необходимост от компенсация в студения възел до 50°C. Това го прави полезен при промишлени приложения с висок риск и враждебна среда.
N тип термодвойка
El N тип термодвойка Той е разработен като еволюция на тип К и се характеризира с по-голяма устойчивост на окисление и стабилност при високи температури. Използва сплави от никросил y nisil, което му позволява да работи в диапазони до 1280°C.
Този тип термодвойка е идеален избор за приложения, изискващи висока устойчивост на термично разграждане и дългосрочна издръжливост.
Диапазони и граници на грешката на термодвойка
Стандартът IEC 60584-1 установява различни температурни диапазони и граници на грешки за всеки тип термодвойка. Въпреки че варират в зависимост от диаметъра на жицата и условията на околната среда, най-общо казано, може да се определи следното:
- Тип J: -210°C до 760°C, с грешка от ±2.2°C или ±0.75%
- Тип K: -200°C до 1250°C, с грешка от ±2.2°C или ±0.75%
- T тип: -200°C до 350°C, с грешка от ±1.0°C или ±0.75%
- Тип N: -200°C до 1280°C, с грешка от ±2.2°C или ±0.75%
Как да изберем правилната термодвойка?
Изберете подходяща термодвойка Зависи от няколко фактора, като например температурния диапазон за измерване, средата, в която ще се използва сензорът, и наличния бюджет. Важно е да се вземат предвид аспекти като:
- Максимална и минимална температура: Всеки тип термодвойка има специфичен работен диапазон.
- Entorno de operación: Оксидиращи, редуциращи, криогенни атмосфери и др. могат да повлияят на издръжливостта на сензора.
- Химическа устойчивост: Някои материали са по-податливи на корозия, което ще се отрази на живота на сензора.
- Прецизност: Колкото по-голяма е прецизността, цената обикновено се увеличава, така че е фактор, който трябва да се балансира с функционалността.
Често срещани приложения
Лос термодвойки Те се използват в милиони приложения в различни индустрии, поради тяхната гъвкавост и здравина. Някои примери включват:
- Енергийни растения където се наблюдават температурите на турбините и други критични компоненти.
- Изследователски лаборатории където се изисква голяма прецизност при измерване при екстремни температури, както високи, така и ниски.
- Промишлени процеси като фабрична автоматизация, където нуждата от термичен мониторинг е постоянна.
Предимства и недостатъци на термодвойките
Въпреки че са широко използвани, не всички среди са подходящи за термодвойки. Нека анализираме неговите силни и слаби страни.
Предимство
- Здравина и издръжливост дори при екстремни условия.
- Ниска цена в сравнение с други сензори като RTD.
- Широки температурни диапазони, от криогенни приложения до високотемпературни договори.
Недостатъци
- Ограничена точност в сравнение с по-напреднали технологии като RTD.
- Чувствителност към електрически шум, особено при дълги кабели.
- Необходимост от изпълнение компенсация на студения възел за получаване на точни показания.
Когато се опитвате да изберете подходяща термодвойка за конкретно приложение, от съществено значение е да вземете предвид всички тези фактори, като претеглите предимствата, които предлага, като ниската цена и широкия работен обхват, спрямо ограниченията в точността и чувствителността към околната среда . Термодвойките продължават да бъдат едно от най-ефективните и универсални решения за измерване на температура в промишлени приложения с високи изисквания.