Шта је термоелемент: принцип рада и његове примене

Године 1821. физичар, наиме „Тхомас Сеебецк“ открио је да ће, када су две различите металне жице повезане на оба краја једног споја у кругу када се температура примени на спој, доћи до протока струје кроз коло које је познато као електромагнетно поље (ЕМФ). Енергија коју круг производи назива се Сеебецковим ефектом. Користећи ефекат Тома Сеебецка као смерницу, обојица италијанских физичара, наиме Леополдо Нобили и Мацедонио Меллони, сарађивали су у дизајнирању термоелектричне батерије 1826. године, која се назива топлотни мултипликатор, што је извукло из открића Сеебецкове термоелектричности спајањем галванометар као и термопилом за израчунавање зрачења. Због његовог напора неки људи су идентификовали Нобилија као откривача термоелемента.

Шта је термоелемент?

Термоелемент се може дефинисати као врста температуре сензор која се користи за мерење температуре у једној одређеној тачки у облику ЕМР или електричне струје. Овај сензор се састоји од две различите металне жице које су повезане на једном споју. На овом споју се може мерити температура, а промена температуре металне жице подстиче напоне.

Термоелемент

Количина ЕМФ који се генерише у уређају је врло мала (миливолти), тако да се врло осетљиви уређаји морају користити за израчунавање е.м.ф произведеног у колу. Уобичајени уређаји који се користе за израчунавање е.м.ф су потенциометар за уравнотежење напона и обични галванометар. Од ове две, потенциометар за уравнотежење користи се физички или механички.

Принцип рада термоелемента

Тхе принцип термоелемента углавном зависи од три ефекта, а то су Сеебецк, Пелтиер и Тхомпсон.

Погледајте бецк-ефекат

Ова врста ефекта се јавља код два различита метала. Када топлота нуди било коју металну жицу, тада проток електрона доводи од вруће металне жице до хладне металне жице. Због тога једносмерна струја стимулише коло.

Пелтиер-ефекат

Овај Пелтиеров ефекат је супротан Сеебецковом ефекту. Овај ефекат наводи да се разлика у температури може формирати између било која два различита проводника применом потенцијалних варијација међу њима.

Тхомпсонов ефекат

Овај ефекат наводи да се, како се два различита метала фиксирају заједно и ако формирају два споја, напон индукује укупну дужину проводника због градијента температуре. Ово је физичка реч која показује промену брзине и правца температуре на тачном положају.

Изградња термоелемента

Конструкција уређаја је приказана у наставку. Састоји се од две различите металне жице и оне су повезане на крају споја. Спој мисли као мерни крај. Крај споја је класификован у три типа, и то неуземљен, уземљен и изложен.

Конструкција термопарова

Неутемељени спој

У овој врсти споја, проводници су потпуно одвојени од заштитног поклопца. Примене овог споја углавном укључују радове под високим притиском. Главна предност употребе ове функције је смањење ефекта залуталог магнетног поља.

Уземљени спој

У овој врсти споја, металне жице, као и заштитни поклопац, повезани су заједно. Ова функција се користи за мерење температуре у киселој атмосфери и пружа отпор буци.

Екпосед-Јунцтион

Изложени спој је применљив у областима у којима је потребан брзи одговор. Ова врста споја користи се за мерење температуре гаса. Метал који се користи за израду температурног сензора у основи зависи од прорачунског опсега температуре.

Генерално, термоелемент је дизајниран са две различите металне жице, наиме гвожђем и константаном, које улазе у елемент за детекцију повезивањем на једном споју који је назван врућим спојем. Састоји се од два споја, један спој је повезан волтметром или предајник где је хладни и други спој повезан у процесу који се назива врући спој.

Како функционише термоелемент?

Тхе дијаграм термоелемента приказан је на доњој слици. Ово коло се може изградити са два различита метала, а они су повезани заједно генеришући два споја. Два метала су заваривањем окружена везом.

На горњем дијаграму, спојеви су означени са П & К, а температуре са Т1 и Т2. Када се температура споја међусобно разликује, тада се у колу ствара електромагнетна сила.

Круг термоелемента

Ако се умерена температура на крају споја претвори у еквивалент, тада еквивалент, као и обрнута електромагнетна сила, производи у кругу и кроз њега нема протока струје. Слично томе, температура на крају споја постаје неуравнотежена, а затим потенцијална варијација изазива у овом колу.

Величина електромагнетне силе која се индукује у колу ослања се на врсте материјала који се користе за израду термопарова. Цео проток струје кроз коло се израчунава помоћу мерних алата.

Електромагнетна сила индукована у колу израчунава се следећом једначином

Е = а (∆Ө) + б (∆Ө) 2

Где је ∆Ө температурна разлика између врућег краја споја термоелемента као и референтног краја споја термоелемента, а & б су константе

Врсте термоелемената

Пре него што почнемо са расправом о врстама термоелемената, мора се узети у обзир да термоелемент треба заштитити у заштитном кућишту да би се изоловао од атмосферских температура. Овај покров ће значајно минимизирати утицај корозије на уређај.

Дакле, постоји много врста термоелемената. Хајде да их детаљно погледамо.

Тип К - Ово се назива и термоелементом никал-хром / никл-алумел. То је најчешће коришћени тип. Има карактеристике побољшане поузданости, прецизности и јефтине и може радити у дужим температурним опсезима.

К Типе

Распони температуре су:

Жица за термоелементе - -454Ф до 2300Ф (-270⁰Ц до 1260⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 200⁰Ц)

Овај К-тип има ниво тачности

Стандардни +/- 2,2Ц или +/- 0,75%, а посебна ограничења су +/- 1,1Ц или 0,4%

Тип Ј - Мешавина је гвожђа и константана. Ово је такође најчешће коришћена врста термоелемента. Има карактеристике побољшане поузданости, прецизности и јефтине. Овим уређајем се може руковати само у мањим температурним опсезима и има кратак животни век када се користи при високом опсегу температура.

Ј Типе

Распони температуре су:

Жица термоелемента - -346Ф до 1400Ф (-210⁰Ц до 760⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 200⁰Ц)

Овај тип Ј има ниво тачности

Стандардни +/- 2,2Ц или +/- 0,75%, а посебна ограничења су +/- 1,1Ц или 0,4%

Тип Т - Мешавина је бакра / константана. Термоелемент Т типа има повећану стабилност и генерално се примењује за примене на нижим температурама као што су замрзивачи на ултра ниским температурама и криогеника.

Т Типе

Распони температуре су:

Жица термоелемента - -454Ф до 700Ф (-270⁰Ц до 370⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 200⁰Ц)

Овај тип Т има ниво тачности

Стандардно +/- 1,0Ц или +/- 0,75%, а посебна ограничења су +/- 0,5Ц или 0,4%

Тип Е. - Мешавина је никла-хрома / константана. Има већу способност сигнала и побољшану тачност у поређењу са оном код термопарова типа К и Ј када раде на ≤ 1000Ф.

Е Типе

Распони температуре су:

Жица термоелемента - -454Ф до 1600Ф (-270⁰Ц до 870⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 200⁰Ц)

Овај тип Т има ниво тачности

Стандардно +/- 1,7Ц или +/- 0,5%, а посебна ограничења су +/- 1,0Ц или 0,4%

Тип Н. - Сматра се или термоелементом Ницросил или Нисил. Нивои температуре и тачности типа Н слични су типу К. Али овај тип је скупљи од типа К.

Н Типе

Распони температуре су:

Жица за термоелементе - -454Ф до 2300Ф (-270⁰Ц до 392⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 200⁰Ц)

Овај тип Т има ниво тачности

Стандардни +/- 2,2Ц или +/- 0,75%, а посебна ограничења су +/- 1,1Ц или 0,4%

Врсте - Сматра се или термоелементом Платина / Родијум или 10% / Платина. Термоелемент С тип изузетно је примењен за примену у подручјима високих температура, као што су Биотецх и фармацеутске организације. Користи се чак и за примене у мањим температурним опсезима због повећане прецизности и стабилности.

С Типе

Распони температуре су:

Жица термоелемента - -58Ф до 2700Ф (-50⁰Ц до 1480⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 200⁰Ц)

Овај тип Т има ниво тачности

Стандардно +/- 1,5Ц или +/- 0,25%, а посебна ограничења су +/- 0,6Ц или 0,1%

Тип Р. - Сматра се или термоелементом Платина / Родијум или 13% / Платина. Тип С термоелемента изузетно је примењен за примену на високим температурама. Ова врста укључује већу количину родијума од типа С што уређај чини скупљим. Карактеристике и перформансе типа Р и С су приближно сличне. Користи се чак и за примене у мањим температурним опсезима због повећане прецизности и стабилности.

Р тип

Распони температуре су:

Жица термоелемента - -58Ф до 2700Ф (-50⁰Ц до 1480⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 200⁰Ц)

Овај тип Т има ниво тачности

Стандардно +/- 1,5Ц или +/- 0,25%, а посебна ограничења су +/- 0,6Ц или 0,1%

Тип Б. - Сматра се или 30% термоелемента Платинум Рходиум или 60% Платинум Рходиум. Ово се широко користи у вишим температурама. Од свих горе наведених типова, тип Б има највишу температурну границу. На нивоима повећаних температура, термоелемент типа Б задржава повећану стабилност и тачност.

Тип Б

Распони температуре су:

Жица термоелемента - 32Ф до 3100Ф (0⁰Ц до 1700⁰Ц)

Продужна жица (0⁰Ц до 100⁰Ц)

Овај тип Т има ниво тачности

Стандард +/- 0,5%

Типови С, Р и Б сматрају се термопаровима племенитих метала. Они су изабрани јер могу функционисати чак и на распонима високих температура пружајући велику тачност и дуг век трајања. Али, у поређењу са врстама основних метала, оне су скупље.

Приликом избора термоелемента треба узети у обзир многе факторе који одговарају њиховој примени.

• Проверите који су опсези ниских и високих температура неопходни за вашу апликацију?
• Који буџет термоелемента треба користити?
• Који проценат тачности треба користити?
• У којим атмосферским условима ради термоелемент као што је инертни гасовити или оксидирајући
• Који је ниво одзива који се очекује, што значи да колико брзо уређај треба да реагује на промене температуре?
• Који је животни период који је потребан?
• Пре операције проверити да ли је уређај уроњен у воду или не и до ког нивоа дубине?
• Да ли ће коришћење термоелемента бити испрекидано или континуирано?
• Да ли ће термоелемент бити подвргнут увијању или савијању током целог животног века уређаја?

Како знати да ли имате лош термоелемент?

Да бисте знали да ли термоелемент савршено ради, потребно је извршити тестирање уређаја. Пре него што кренете са заменом уређаја, морате проверити да ли он заиста функционише или не. Да бисте то урадили, мултиметар и основно знање електронике су потпуно довољни. Постоје углавном три приступа испитивању термоелемента помоћу мултиметра, а они су објашњени на следећи начин:

Тест отпора

Да би се извршио овај тест, уређај се мора поставити у линију уређаја за гас, а потребна опрема су дигитални мултиметар и крокодилове копче.

Поступак - Спојите крокодилове копче на одељке у мултиметру. Причврстите копче на оба краја термоелемента где ће један крај бити преклопљен у гасни вентил. Сада укључите мултиметар и забележите опције читања. Ако мултиметар приказује оме у малом редоследу, тада је термоелемент у савршеном радном стању. Иначе, када је очитање 40 ома или више, онда није у добром стању.

Отворени тест круга

Овде се користи опрема за крокодиле, упаљач и дигитални мултиметар. Овде се, уместо мерења отпора, израчунава напон. Сада, упаљачем загрејте један крај термоелемента. Када мултиметар приказује напон у опсегу од 25-30 мВ, тада ради исправно. Иначе, када је напон близу 20мВ, уређај мора бити замењен.

Тест затвореног круга

Овде се користи опрема за крокодиле, адаптер за термоелементе и дигитални мултиметар. Овде се адаптер поставља унутар вентила за гас, а затим се термоелемент поставља на једну ивицу адаптера. Укључите мултиметар. Када је очитање у опсегу од 12-15 мВ, уређај је у исправном стању. Иначе, када очитање напона падне испод 12мВ, то указује на неисправан уређај.

Дакле, користећи горње методе испитивања, може се открити да ли термоелемент ради исправно или не.

Која је разлика између термостата и термоелемента?

Разлике између термостата и термоелемента су:

Предности Мане

Предности термопарова укључују следеће.

• Тачност је велика
• Робустан је и може се користити у окружењима као што су јаке и јаке вибрације.
• Термичка реакција је брза
• Опсег рада температуре је широк.
• Широк опсег радне температуре
• Трошкови су ниски и изузетно конзистентни

Недостаци термопарова укључују следеће.

• Нелинеарност
• Најмање стабилности
• Ниски напон
• Потребна је референца
• најмање осетљивост
• Рекалибрација термоелемента је тешка

Апликације

Неки од примене термопарова укључи следеће.

• Они се користе као температурни сензори у термостатима у канцеларијама, домовима, канцеларијама и предузећима.
• Користе се у индустрији за праћење температура метала у гвожђу, алуминијуму и металу.
• Користе се у прехрамбеној индустрији за криогене и нискотемпературне примене. Термопарови се користе као топлотна пумпа за извођење термоелектричног хлађења.
• Користе се за испитивање температуре у хемијским постројењима, нафтним погонима.
• Они се користе у гасним машинама за откривање пилот пламена.

Која је разлика између РТД и термоелемента?

Друга најважнија ствар коју треба узети у обзир у случају термоелемента је како се разликује од РТД уређаја. Дакле, табеларно објашњавају разлике између РТД и термоелемента.

Шта је животни век?

Тхе животни век термоелемента заснива се на апликацији када се користи. Дакле, не може се посебно предвидети животни период термоелемента. Када се уређај правилно одржава, уређај ће имати дуг животни век. Док се, након континуиране употребе, могу оштетити због ефекта старења.

Такође, због тога ће се излазне перформансе смањити и сигнали ће имати лошу ефикасност. Цена термоелемента такође није висока. Дакле, више се препоручује да се термоелемент модификује сваке 2-3 године. Ово је одговор на колики је век трајања термоелемента ?

Дакле, овде се ради о прегледу термоелемента. Из горе наведених података коначно можемо закључити да је мерење излаз термоелемента може се израчунати употребом метода попут мултиметра, потенциометра и појачала помоћу излазних уређаја. Главна сврха термоелемента је изградња доследних и директних мерења температуре у неколико различитих примена.