Устройство термопары

Термопара (ТХА)– устройство по измерению температуры.

Вообще температуру можно измерять двумя способами: контактным и бесконтактным. ТХА относятся к контактным измерительным устройствам. Принципы их работы основаны на эффекте Зеебека. Основными преимуществами считаются высокоточность измерения большого диапазона температур и надежность.

Термопары делятся на разные группы зависимо от своего состава, а также от точности измерительных данных.

Принцип измерения температуры термопарой.

Принцип работы на основе термоэлектрического эффекта состоит в следующем:

Если соединить два электрода из разных по роду сплавов так, чтобы образовалась замкнутая цепь и воздействовать на спаи разной температурой, то в самой цепи будет проходить постоянный ток.

Электрод, по которому ток проходит от горячего спая к холодному считается положительным, а от холодного к горячему – отрицательным. В названиях термопар на первом месте обозначается положительный электрод.

Определив температурные значения одного из спаев, и измерив, ток либо напряжение цепи, можно узнать температуру второго спая.

Конструкции термопар

ТХА имеют следующие конструктивные особенности:

Концы двух электродов соединяют в одной точке. Соединение производят электродуговой сваркой, при этом электроды изначально скручивают между собой. Электроды, состоящие из тугоплавкого металла, зачастую скручивают без сварки. Они должны соединяться лишь в рабочем спае. Вся остальная длинна, должна быть заизолированной.

Метод изолирования термоэлектродов зависит от максимальных значений температурного предела, при котором будет применена термопара. Если эти температуры не превышают 120 градусов, то в качестве изолятора может быть любой подходящий для этого материал. При значениях до 1300 градусов температуры изолятор изготавливают из фарфоровых трубочек или бусинок. При сверхвысоких температурах изолятор применяют из окисей алюминия, магния, бериллия, либо двуокисей тория, циркония.

Зависимо от рабочей среды в конструкцию термопары может входить защитная наружная трубка-чехол с закрытым окончанием. Трубка может состоять из металла, керамики либо металлокерамики. Чехол должен улучшать механические свойства ТХА, снимать механическое напряжение, обеспечивать защиту от попадания влаги, а иногда и герметичность. Материал, из которого выполнена трубка, должен сохранять свои свойства в условиях повышенных температур, а также обладать высокой химической стойкостью. Защитный чехол не должен быть чувствительным к резким температурным перепадам.

Разделение ТХА по конструктивному исполнению

Зависимо от условий эксплуатации и назначения термопары бывают погружаемыми и поверхностными.

В их конструкцию может входить или не входить защитный чехол. В свою очередь трубка-чехол может быть:

• Стальной и выдерживать температурную нагрузку до 600 0С;
• Состоять из жаростойкого материала и выдерживать до 11000С;
• Фарфоровой – до 13000С;
• Тугоплавкой – до 20000С.

Зависимо от конструкции креплений могут быть с наличием:

• Неподвижного штуцера;
• Подвижного штуцера;
• Подвижного фланца.

Тип защиты выводов от внешней среды:

• Обыкновенная головка;
• Водозащищенная головка;
• Специальная заделка выводных концов (без головки).

ТХА зависимо от сферы применения могут иметь специальную защиту от агрессивного воздействия. Незащищенные устройства обычно используют, когда окружающая среда не наносит никакого вреда электродам.

Герметичное выполнение термопары необходимо при эксплуатации измерителя в условиях перепадов давления и температуры.

По устойчивости к механическим воздействиям:

• Виброустойчивая конструкция;
• Ударопрочная;
• Обычная.

По числу зон контроля температуры:

• Однозонные;
• Многозонные.

По степени тепловой инерции:

• С высокой инерционностью – до 3,5 минут;
• Со средними значениями инерционности – до 60 секунд;
• Малоинерционные – до 40 секунд;
• Ненормированные.

Рабочая часть ТХА может быть произведена в разной длине: начиная от 120 мм. Максимальная длина однозонной термопары составляет 1580 мм, многозонной – 20000 мм.