Термопара (термосопротивление) – прибор, который измеряет температуру при помощи напряжения электрического тока. Конструкция состоит из двух проводов разного материала, которые соединены или сварены между собой между собой. Место соединения проводов называется спаем. Термопара генерирует напряжение, равное величине изменения температуры, при воздействии на спай. Термопара подходит для измерения высоких температур до 1700 градусов, она имеет минимальный диаметр зонда, термопару можно использовать без защитной гильзы.
Принцип действия термопары
Термопара пользуется популярностью среди измерительных приборов благодаря надежной конструкции, работе с широким температурным диапазоном и невысокой цене. Термосопротивление работает на основе возникновения термо-ЭДС (электродвижущей силы) в основе, состоящей из двух отличных друг от друга металлов, которые нагреваются до различных температур.
ДЭС появляется только тогда, когда места соединения металлических проводников (спаи) поддерживаются при различном уровне температур. Горячий спай выполняется сваркой, он помещается в среду, где нужно измерить температуру. Холодное соединение замыкают на контактах термопары или соединяют с устройством управления.
При росте или снижении температуры горячего спая благодаря разнице в величине потенциалов проводников образуется термо-ЭДС. Температура холодного соединения должна быть неизменной для предотвращения погрешностей при измерении. Для повышенной точности холодный спай помещают в камеры, где показатели держатся на едином уровне.
Типы и разновидности термосопротивлений
Термопара работает благодаря разности потенциалов проводников, поэтому металлы, из которых сделаны электроды, должны быть с разными характеристиками. Термопары обычно состоят из сплавов цветных и благородных металлов.
Благородные металлы делают измерения более точными из-за устойчивости к окислению и меньшей термоэлектрической однородности. Благородные металлы используют для температур до 1900 градусов, неблагородные подходят для измерения температур до 1400 градусов. При температуре свыше 1900 подойдут только жаростойкие сплавы. Качественная работа прибора и безошибочные измерения возможны только в интервале, обозначенном производителем.
Типы термосопротивлений зависят от физических и химических свойств металла:
- Термопара ТПП. Не подвержена коррозии, идеальна для работы в вакуумной среде, используется в средах с окислителем. Чувствительна к пыли и грязи, которые неизбежны при монтаже или эксплуатации термопары.
- Термопара ТНН. Отличается стабильной термо-ЭДС, устойчива к радиации и окислению электродов. Подходит для температур 0-1230 градусов.
- Термопара ТХК. Проявляет стабильность при показателях до 600 градусов. Подходит для работы в инертных средах и средах с окислителем, но легко деформируется.
- Термопара ТВР. Возможна долгая работа при показателях до 2200 градусов в неокислительных средах. Плохо воспроизводит термо-ЭДС.
- Термопара ТХА. Также как и ТХК подходит для работы в инертных средах и средах окислительных.
Есть много различных термоэлектрических преобразователей, где используют сочетания разных металлов. Сочетания имеют разные характеристики, которые определяют область температур для применения определенной термопары и сигнал напряжения. Чем выше напряжение на выходе, тем больше разрешение измерения и точность полученных результатов.
Область применения термопар
Термосопротивление можно встретить почти во всех сферах жизни – от бытовых печей до самолетов, спутников и космических ракет. Область применения термопар огромна, в большинстве случаев их невозможно заменить никаким иным прибором.
Наиболее популярные способы применения термоэлектрических преобразователей:
- медицина и научные исследования – температурный режим органов и тканей людей и животных;
- промышленность – температура печей, дизельных двигателей, различных промышленных процессов, а также очень высокие температуры расплавленного металла;
- бытовая сфера – температура газовых приборов, водонагревателей, паяльников, каминов, приборов отопления.
Строение и состав проводников зависят от назначения работы термопары – разные металлы служат для разных уровней температур. Термоэлектрические преобразователи используются в основном в автоматических системах, с их помощью осуществляется термоконтроль, в случае повышения температуры срабатывает прибор автоматически отключается.
Плюсы и минусы термоэлектрических преобразователей
Термопары распространены во всех областях благодаря своим явным преимуществам перед другими измерительными приборами:
- постоянство и неприхотливость в работе;
- невысокая стоимость, которая увеличивается только в зависимости наличия благородных металлов, дополнительных элементов и соединений;
- простой механизм изготовления и обслуживания;
- точность измеряемой температуры, разница составляет 1-2 градуса, в высокоточных приборах погрешность минимальна – 0,01 градус;
- работа с экстремальными температурами в агрессивных средах.
Несмотря на все свои достоинства, у термосопротивления есть несколько недостатков:
- воздействию агрессивных сред при не герметичном корпусе термопары;
- необходимый контроль холодного спая;
- эффект «антенны» при большой протяженности проводов термопары;
- зависимость показателей термо-ЭДС от температуры;
- неоднородность проводников, приводящая к процессам, которые изменяют состав сплава термопары.
Все трудности работы с термосопротивлениями исследованы и имеют множество решений. Эксплуатация термопар в той или иной сфере зависит от их характеристик, а в некоторых случаях измерить температуру возможно только термопарой. Подробная классификация и большой опыт работы с этими измерительными приборами помогают в выборе нужной термопары и ее правильной эксплуатации.
Как выбрать термопару
Наиболее часто термоэлектрическое преобразование используется в промышленности, выбирая измерительный прибор для промышленного или любого другого применения нужно обратить внимание на несколько характеристик:
- устойчивость к повреждениям;
- область измерения температур;
- совместимость с применяемой техникой;
- устойчивость к агрессивным средам.
При выборе термопары следует учесть также точность измерений. Наиболее точными считаются приборы из благородных металлов, их единственным недостатком является высокая стоимость. Изделия из неблагородных металлов дешевле, просты в эксплуатации и устойчивы к вибрациям, но ограничены в характеристиках.
Купить термопару в Украине
Купить качественную и недорогую термопару можно в компании Спецавтоматика Украина. Весь модельный ряд термопар доступен на нашем сайте, здесь же можно ознакомиться с информацией о стоимости доставки и гарантии на товар. Фирма оформляет доставку в Киев, Одессу, Винницу, Запорожье, Львов, Херсон, Житомир и Днепр. Жители Харькова и Харьковской области могут забрать товар самостоятельно со склада компании. Цены на весь ассортимент указаны на сайте, оплатить заказ можно через любой банк.