CC BY
4
Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»
УДК 621.362
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОПАР В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
А. А. Ходенков, Е. К. Васильева, А. И Жилинский
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: ekaterinavasileva 1998@mail.ru*
Данная статья посвящена исследованию устройства, принципа действия и применения термопар в автоматизированных системах.
Ключевые слова: термопара, сплав, термоэлектрический эффект, автоматизация. APPLICATION OF THERMOCOUPLES IN AUTOMATED SYSTEMS A. A. Khodenkov, E. K. Vasilyeva, A. I. Zhilinsky
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail:ekaterinavasileva1998@mail.ru*
This article is devoted to the study of the device, the principle of operation and use of thermocouples in automated systems
Keywords: thermocouple, alloy, thermoelectric effect, automation.
В автоматизации технологических процессов часто возникает необходимость считывать данные об изменениях температуры, для их загрузки в систему управления и дальнейшей обработки. Для этих целей необходимы высокоточные, малоинерционные датчики, способные выдерживать большие температурные нагрузки в определённом диапазоне измерений. Широко распространены такие термоэлектрические преобразователи, как термопары - дифференциальные устройства, преобразующие тепловую энергию в электрическую. Они позволяют осуществлять точные измерения в пределах довольно широких температурных диапазонов [1].
Термопара конструктивно состоит из двух проволок разных сплавов. Концы этих проводников образуют контакт (горячий спай) выполненный скручиванием, с помощью узкого сварочного шва либо сваркой встык. Свободные концы замыкаются на контакты измерительного прибора или соединяются с автоматическим устройством управления. В точках соединения возникает холодный спай [2]. С целью защиты термоэлектродов от агрессивной среды на них надевают керамические бусы, либо помещают в герметичную капсулу, заполненную инертным газом или жидкостью.
В основе принципа работы данного прибора лежит термоэлектрический эффект. Следует заметить, что в определенном диапазоне температур отмечена линейная характеристика, выражающая зависимость напряжения от величины разности температур между точками горячего и холодного спая. Линейность показателей сохраняется лишь в том случае, когда температура в области холодной спайки остается постоянной. Это необходимо принимать во внимание при выполнении градуировок термопар. Если на холодных концах электродов температура будет изменяться, то погрешность измерения может оказаться значительной.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 2
Существует большое количество термопар различных типов и спаев. Все они имеют разные выходные характеристики, которые ранжируют интервал температур, в котором можно применять ту или иную термопару, и соответствующий выходной сигнал напряжения. (см. рисунок). Такая вариативность объясняется тем, что заявленная производителем точность измерений возможна только в определённом диапазоне температур. Именно в этом интервале производитель гарантирует линейную характеристику своего продукта. В других диапазонах зависимость напряжения от температуры может быть нелинейной, а это обязательно отразится на точности. Следует учитывать, что для сплавов, из которых изготовлена термопара, так же существует предельное значение рабочих температур [3].
Зависимости Э.Д.С. от температуры для различных типов термопар.
Таким образом, термопары применяются везде, где требуется измерение температуры в технологической среде: в автоматизированных системах управления, газовых котлах, в металлургии, водонагревательных колонках, конвекторах. Использование этих устройств более чем оправдано. При довольно широком температурном диапазоне они обладают высокой точностью измерений и надежностью, а дешевизна и простота обслуживания обеспечивают спрос [1].
Библиографические ссылки
1. Теплотехнические измерения и приборы. Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов»./Преображенский В.П. 3-е изд., перераб. М.: «Энергия», 1978. - 704 с.
2. Термопары. Типы, характеристики, конструкции, производство/ Никонов H.B. М.: ООО «МТК «МЕТОТЕХНИКА», 2015. - 62 с.
3. Термопара. Виды, устройство, монтаж термопар [электронный ресурс] / URL.: https://eti.su/articles/izmeritelnaya-tehnika _1518.html ( дата обращения: 12.02.2020).
© Ходенков А. А., Васильева Е. К., Жилинский А. И., 2020
