Термопара для измерения температуры расплавленного металла

Обновлено: 05.07.2024

Термопарой, или термоэлектрическим преобразователем, называют устройство для измерения температуры, основой работы которого является термоэлектрический эффект.

В бытовых целях используются в различных приборах, в самых простых и технически сложных: от утюгов, паяльников, холодильников до автомобилей и отопительных котлов. Благодаря большому диапазону измеряемых температур (от -250 о С до +2500 о С) широкое применение термопары нашли в промышленности, коммунальном хозяйстве, науке и медицине. Также термоэлектрические преобразователи работают как часть систем автоматики и управления, снимая и передавая данные об изменениях температуры. Такие датчики отличаются надежностью, невысокой стоимостью, необходимой точностью и низкой инертностью.

Работа термопары основана на свойстве изменения термо-ЭДС (термоэлектродвижущей силы) от повышения или уменьшения температуры. Точность показаний зависит от типа конструкции, соблюдения технологических требований, схемы подключения проводников.

Конструкция термоэлектрического преобразователя обусловлена тепловой инерцией и чувствительностью используемых элементов, условиями применения: диапазоном температур, агрессивностью и агрегатным состоянием среды, необходимостью использовать защиту.

Принцип работы термопары

Принцип действия термопары - термоэлектрический эффект, или эффект Зеебека. Явление это было открыто ученым в 1821 году и состоит в следующем:

в замкнутой цепи из двух разнородных проводников возникает электродвижущая сила (термо-ЭДС), если места их соединения, или спаи, поддерживать при разной температуре. Эффект не возникает в случае использования однородных материалов, а также при одинаковых температурах спаев. Величина термоэлектродвижущей силы зависит от материала проводников и разницы температур контактов, направление тока в контуре - от того, температура какого спая выше.

На практике в термопаре используют проводники из разных сплавов, они также называются термоэлектродами. Один спай, «горячий», выполняют сваркой или скручиванием и помещают в среду с измеряемой температурой; другой, «холодный», замыкается на контакты измерительного прибора или соединяется с устройством автоматического управления. В современных сложных термопарах используются цифровые преобразователи сигнала.

Термо-ЭДС возникает за счет разницы потенциалов между соединениями проводников при интенсивном нагреве или охлаждении горячего спая. Напряжение на холодном спае пропорционально зависит от температуры на горячем. При этом температура на холодном должна быть постоянной, иначе возникает большая погрешность измерений. Для высокой точности холодный контакт помещается в специальные камеры, где температура поддерживается на одном уровне.

Применение термопар и их особенности

Область применения термопар огромна, в первую очередь, благодаря широкому измерительному диапазону температур: от сверхнизких до экстремально высоких. Широкое распространение эти устройства получили также из-за стабильности и точности измерений. Их используют в бытовых и промышленных приборах, производственных технологиях для измерения температуры различных устройств, объектов и сред: воздуха, твердых тел, расплавленного металла, жидкостей и газов, вращающихся деталей, тепловых двигателей.

Как датчики температур термоэлектрические преобразователи применяют в автоматизированных системах управления. В газовом оборудовании (котлы, плиты, колонки) с помощью термопар осуществляют термоконтроль. По данным термопары срабатывает аварийное отключение приборов, если превышена допустимая температура.

От назначения термопары зависит ее конструкция и материалы проводников: различные комбинации металлов предназначены для различных сред и диапазонов температур.

Рабочие элементы для защиты от воздействия внешних факторов могут помещаться в колбу, или чехол: например, защитный материал для термопары в газовом котле - нержавеющая или обычная сталь. При температурах до 1000-1100 о С применяют жаростойкие сплавы, при более высоких — фарфор, тугоплавкие сплавы. Для измерений в особых условиях среды, к примеру, при высоком давлении, требуется герметичность термопары.

Если среда измерения не оказывает вредного влияния на проводники, защиту не используют. Бескорпусный вариант с незакрытым местом соединения двух проводников отличается низкой инертностью и практически мгновенным измерением температуры.

В зависимости от количества мест измерения термопары могут быть одноточечные и многоточечные. Соответственно, длина рабочей части термопары колеблется от 120 мм до 20000 мм. Потребность во многих точках измерения (до нескольких десятков) возникает, в частности, в химической и нефтехимической промышленности для тех емкостей, где перерабатываются жидкости (реакторов, баков, колонн фракционирования).

Классификация термопар

Принцип действия термопары основан на возникновении разности потенциалов в проводниках, поэтому металлы термоэлектродов должны отличаться по химическим и физическим характеристикам. Для применения в термопарах используются различные сплавы цветных и благородных металлов.

Благородные металлы позволяют существенно повысить точность измерений, сказывается меньшая термоэлектрическая неоднородность и стойкость к окислению. Они используются для измерений до 1900 о С, при более высоких температурах необходимы специальные жаростойкие сплавы. Неблагородные металлы применяются до 1400 о С.

Все материалы проводников обладают различной плавкостью, стойкостью к окислению, диапазоном рабочих температур. Именно в указанном производителем интервале температур возможна качественная работа устройства и точные данные измерений.

Для классификации групп термопар по российскому ГОСТу используют три кириллические буквы, международная классификация подразумевает обозначение одной буквой латиницы: например, нихросил-нисиловая термопара имеет обозначение ТНН, или N; платинородий-платинородиевая — ТПР, тип В.

Другая классификация термопар учитывает типы спаев, которые могут быть использованы:

одноэлементные и двухэлементные;
изолированные и соединенные с корпусом;
заземленные и незаземленные.

Инерционность термопары снижается при заземлении на корпус, а это увеличивает быстродействие и точность измерений. Также для уменьшения инерционности в некоторых устройствах спай оставляют снаружи защитного корпуса.

Хромель+алюмель ТХА (тип K)

Существует множество типов термопар, хромель-алюмель — одна из самых распространенных.

Состав сплава хромель:

90% никеля
10% хрома

95% никеля
2% алюминия
2% никеля
1% кремния

Возможность работы с линейной характеристикой в пределах температур от -200 о С до +1300 о С, подходит для нейтральных и окислительных сред, имеет невысокую стоимость. В восстановительной среде требуется защитный корпус. Диапазон рабочих температур зависит от диаметра электродов, может применяться при реакторном облучении.

Отличается высокой чувствительностью (примерно 41 мВ/ о С) и регистрирует даже небольшие изменения температуры, очень широко применяется во многих областях.

Недостатки и особенности. Никель имеет магнитные свойства, что вызывает изменение выходного сигнала при температурах 350 о С. В серной среде возможен преждевременный отказ, при определенных низких концентрациях кислорода работа также нарушается.

Железо+константан ТЖК (Тип J)

Надежная и недорогая термопара для промышленности и науки.

Константан обычно состоит из :

Применяется в более узком диапазоне температур по сравнению с хромель-алюмелем: -200 - +1100 о С, при этом выше чувствительность: 50-60 мкВ/ о С.

Нельзя постоянно применять при отрицательных температурах из-за коррозии на металлическом выводе, окислительные среды сокращают срок действия. При высоких положительных температурах негативно влияет сера.

Хромель+копель ТХК (тип L).

Копель изготавливается примерно в таких пропорциях:

медь 56%
никель 43%
марганец 1%.

В основном используется для пирометрических измерений различных сред при рабочих температурах 200-600 о С, в промышленных и лабораторных установках. Максимальный диапазон измеряемых температур: от -250 о С до +1100 о С при кратковременном воздействии.

Одна из самых высокочувствительных термопар — до 80 мкВ/ о С.

Чувствительна к деформации, очень хрупкая.

Преимущества и недостатки термопар

Термопары имеют давнюю историю эксплуатации и широко применяются благодаря следующим преимуществам:

Способности работать в агрессивных средах и экстремальных температурах от -250 о С до +2500 о С.
Невысокой цены для большинства моделей. Стоимость увеличивается для приборов с благородными металлами, защитными элементами, дополнительными соединениями и разъемами.
Проверенной десятилетиями надежности и неприхотливости.
Точности измерений. Погрешность составляет до 1-2 о С в стандартных приборах, что по большей части достаточно для промышленных и бытовых нужд. Более высокоточные приборы имеют показатель 0,01 о С.
Простой технологии изготовления и обслуживания.

К недостаткам термопар можно отнести:

необходимость применения высокочувствительных приборов для снятия результатов измерений;
малая величина токов требует экранирующей защиты проводов для уменьшения наводки;
ухудшение показателей при длительном использовании в условиях перепадов температур;
для точных измерений требуется градуировка каждого прибора на заводе-изготовителе;
появление нелинейной зависимости термо-ЭДС от нагревания, если превышаются рабочие ограничения.

В целом, возможные сложности в работе с термопарами хорошо изучены и имеют различные способы решения. Благодаря надежности, точности, широкому рабочему диапазону температур устройства очень распространены. Применение определяется их техническими характеристиками и особенностями, а для некоторых систем термопары - единственно возможный вариант. Существующая классификация, а также многочисленные исследования и опыт эксплуатации дают обширную информацию о различных типах устройств, что облегчает их выбор и использование.

Какой тип термопар выбрать

В промышленном оборудовании термопары используются крайне часто для более точного контроля этапов производства товара. В то время пока вы рассматриваете какую термопару выбрать, рекомендуем заострить свое внимание на следующих характеристиках:

Диапазон измерения температур
Устойчивость к химическим средам
Стойкость к вибрации и механическим воздействиям
Совместимость с используемым оборудованием

Как подобрать тип спая термопары

У термопар имеется три типа спая: изолированный, неизолированный или открытый.

На конце датчика с неизолированным переходом провода термопары прикреплены к стенке датчика с внутренней стороны. Благодаря этому достигается отличная теплопередача снаружи через стенку оболочки к спаю термопары. В изолированном типе спай термопары отделен от стенки оболочки. Время отклика меньше, чем у неизолированного типа, но изолированный обеспечивает изоляцию от электричества.

Термопара в стиле открытого спая выступает из конца оболочки и подвержена воздействию среды которая ее окружает. Этот тип обеспечивает лучшее время отклика, но его можно эксплуатировать только для некоррозионных и негерметичных случаев.

Неизолированный спай используют для замера температур агрессивных сред, или же для областей применения где характерно высокое давление. Спай неизолированной термопары приварен к защитной оболочке, благодаря чему достигается более быстрый отклик, чем при эксплуатации спая изолированного типа.

Изолированный спай отлично себя показывает в измерениях температур в агрессивных средах, где рекомендуется иметь термопару, которая электрически изолирована от оболочки и экранированную ею. Термопара из сварной проволоки физически изолирована от оболочки термопары порошком MgO (оксид магния).

Открытый переход рекомендуется для измерения статических или текущих температур некоррозионных газов, где понадобится быстрое время отклика. Соединение выходит за пределы защитной оболочки из металла, в следствии чего получается более точный и быстрый отклик. Изоляция оболочки герметична в соединительных местах, благодаря чему исключается любое проникновение влаги или газа, которое могло бы привести к ошибкам.

Высокотемпературные датчики температуры

Высокотемпературные датчики применяются в различных областях науки и техники с середины XX века для контактного измерения температур рабочей среды от 1300 до 1700-2000 °С и выше. Диапазон измеряемых датчиками температур зависит непосредственно от химического состава измерительного элемента. Основным измерительным элементом таких датчиков является отрезок термоэлектродной проволоки, последовательно спаянной из двух разнородных электропроводящих металлов, который называют «термопара». В соответствии с предназначением и конструкцией, термопара может быть погруженной или поверхностной, герметичной или негерметичной (в оболочке или без нее), ударопрочной, стационарной, переносной и т.д.

Принцип работы термопары

Действие термопары основано на «эффекте Зеебека», названного по фамилии немецкого физика Томаса Иоганна Зеебека в 1821 году открывшего явление “термоэлектричества”, а именно, на термоэлектрическом явлении, которое происходит в замкнутой электрической цепи из последовательно соединенных разнородных проводников, при условии, что их контакты имеют различную температуру, возникает электродвижущая сила (ЭДС). Для измерения температуры рабочей среды термопара погружается одним концом в нее, а другой конец подключается к прибору (измерителю-регулятору) который фиксируют величину ЭДС. Значение ЭДС непосредственно зависит от разности температур погруженной (горячей) и наружной (холодной) части термопары.

Устройство и принцип работы высокотемпературного датчика

Чтобы максимально точно вычислить температуру рабочей среды, необходимо знать температуру «холодной» части термопары, для чего рядом с присоединительным клеммником в приборе устанавливается полупроводниковый диод, который и определяет температуру «холодной» части. Измерение температуры с помощью диода возможно благодаря следующему явлению. При постоянном значении тока, протекающего в прямом направлении, например, через переход диода, напряжение на переходе практически линейно изменяется с изменением температуры. Термоэлектрод подключается к прибору посредством компенсационных проводов с соблюдением полярности. Данные провода изготовлены из тех же самых металлов, что и термопара, или близких к ним по физико-химическим характеристикам. Для того, чтобы на измерительную часть прибора не влияли посторонние помехи, способные стать причиной искажения получаемых данных, участок компенсационного провода, соединяющий термопару с датчиком, экранируют.

Рисунки

Рисунок 1. А - термопара открытого типа; Б - термопара закрытого типа.

Положительный термоэлетрод
Отрицательный термоэлетрод
Спай
Керамический изолятор
Внешняя оболочка (металлическая)

Типы термопар

Сегодня наиболее широкое применение нашли термопары двух видов: платинородиевая ТПР 30/6 и вольфрамрениевая ТВР 5/20. Цифры указанные после названия через дробь, означают процент родия в первом случае, и рения во втором, в химическом составе противоположных электродов термопары, положительного и отрицательного соответственно. Платинородиевая термопара ТПР 30/6 используется при измерении температур до 1700°С, отличается технологичностью, устойчивостью в аргоне, нейтральностью к СО и СO₂. Критическим недостатком платинородиевой термопары является сильная чувствительность сплава к загрязнениям снижающим ЭДС и высокая стоимость драгоценных металлов. Вольфрамрениевая термопара ТВР 5/20 является наиболее высокотемпературной из всех существующих на сегодня контактных средств измерения температуры и обладает широким спектром преимуществ, поэтому в России и СНГ она внесена в государственный стандарт.

Термопарная проволока ВР 5/20

Термопарная вольфрамрениевая проволока ВР 5/20 состоит из двух химических элементов, вольфрама и рения - одного из самых тяжелых и тугоплавких металлов таблицы Менделеева, плотность которого равна 21,01 г/см 3 . Сплав вольфрама и рения в сочетании ВР5/ВР20 был запатентован в СССР в 1957 году как приоритетный для создания термопар. Присутствие 5% рения в положительном термоэлектроде термопары позволило увеличить степень пластичности проволоки за счет повышения температуры рекристаллизации вольфрама.

В отрицательном термоэлектроде (ВР20) процент содержания рения был увеличен в четыре раза, чтобы термопарная проволока имела максимально возможную ЭДС, хотя дальнейшее повышение содержания рения могло бы увеличить точность измерений. Ограничиться 20-ю процентами рения отечественным ученым пришлось потому, что при высоких концентрациях этого металла сделать сплав однородным и стабильным очень сложно. При высоких температурах «избыточный» рений начал бы испаряться, искажая данные измерений. Таким образом, в России сегодня стандартом является термопарная проволока с индексом ВР 5/20, а в США с чуть более высоким содержанием рения в отрицательном термоэлектроде - 25-26 процентов.

Особенности термопарной проволоки ВР 5/20

Стандартная зависимость ЭДС термопарной проволоки от температуры в терминологии Госстандарта называется НСХ (номинальная статическая характеристика), в соответствии с которыми она градуируется. Для термопары ВР 5/20 предусмотрены три градуировки: А-1, А-2 и А-3. Рабочий диапазон основной градуировки А-1 соответствует начальной температуре среды от 1000 °С с пределом измеряемой температуры равным 2200 °С. При кратковременных измерениях, предел измеряемой температуры для термоэлектрода этого типа может достигать 2500 °С. Рабочий диапазон измеряемых температур для термопарной проволоки ВР 5/20 с номинальными статистическими характеристиками А-2 и А-3 составляет от 0 до 1800 °С. При работе в диапазоне температур от 1000 до 1800 °С, термоэлектрод ВР 5/20 обладает чувствительностью 15,5- 11,4 мкВ/К, при этом пределы допускаемых отклонений от НСХ составляют 0,005-0,007 °С.

Применение высокотемпературных датчиков

Высокотемпературные датчики температуры широко применяются в научных исследованиях связанных с изучением самых высоких температур, их влияния на различные химические и физические процессы, на изменение сред и т.д. Без них не смогли бы существовать многие современные отрасли промышленности, такие как авиастроение и металлургия, атомная промышленность, энергетика и многие другие. Датчики с термоэлектродами в герметичной защитной оболочке в виде наружных чехлов из лейкосапфира или углеродного композита, защищающей от воздействия щелочной среды, отлично показали себя в атмосфере стекловаренной печи. Датчики используют для измерения температур в вакуумных и водородных электропечах, температуры пламени двигателей ракетоносителей и других экстремальных средах.

Высокотемпературные датчики в сталеплавильных печах

Одной из таких экстремальных сред, где используются датчики на базе термопары ВР 5/20 являются сталеплавильные электропечи металлургических предприятий. Термоэлектрод в герметичной оболочке заполненный сухим инертным газом для увеличения его рабочего ресурса погружается непосредственно в расплавленный металл. Вычислительное устройство, к которому подключена термопара, рассчитывает параметры нагрева и с учетом погрешностей вычисляет истинную температуру жидкого металла. Использование высокотемпературных датчиков на основе термопары ВР5/20 на подобного рода сверхсложных объектах, служит убедительным подтверждением тому, что они являются на сегодня единственным надежным и достоверным средством измерения температур до 2500 °С.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Термопара – это устройство для измерения температур во всех отраслях науки и техники. Данная статья представляет общий обзор термопар с разбором конструкции и принципом действия устройства. Описаны разновидности термопар с их краткой характеристикой, а также дана оценка термопары как измерительного прибора.

Устройство термопары

Принцип работы термопары. Эффект Зеебека

Работа термопары обусловлена возникновением термоэлектрического эффекта, открытым немецким физиком Томасом Зеебеком (Tomas Seebeck) в 1821 г.

Явление основано на возникновении электричества в замкнутом электрическом контуре при воздействии определенной температуры окружающей среды. Электрический ток возникает при наличии разницы температур между двумя проводниками (термоэлектродами) различного состава (разнородных металлов или сплавов) и поддерживается сохранением места их контактов (спаев). Устройство выводит на экран подсоединенного вторичного прибора значение измеряемой температуры.

Выдаваемое напряжение и температура находятся в линейной зависимости. Это означает, что увеличение измеряемой температуры приводит к большему значению милливольт на свободных концах термопары.

Находящийся в точке измерения температуры спай называется «горячим», а место подключения проводов к преобразователю — «холодным».

Компенсация температуры холодного спая (КХС)

Компенсация холодного спая (КХС) – это компенсация, вносимая в виде поправки в итоговые показания при измерении температуры в точке подсоединения свободных концов термопары. Это связано с расхождениями между реальной температурой холодных концов с вычисленными показаниями градуировочной таблицы для температуры холодного спая при 0°С.

КХС является дифференциальным способом, при котором показания абсолютной температуры находятся из известного значения температуры холодного спая (другое название эталонный спай).

Конструкция термопары

При конструировании термопары учитывают влияние таких факторов, как «агрессивность» внешний среды, агрегатное состояние вещества, диапазон измеряемых температур и другие.

Особенности конструкции термопар:

1) Спаи проводников соединяются между собой скруткой или скруткой с дальнейшей электродуговой сваркой (редко пайкой).

ВАЖНО: Не рекомендуется использовать способ скручивания из-за быстрой потери свойств спая.

2) Термоэлектроды должны быть электрически изолированы по всей длине, кроме точки соприкосновения.

3) Способ изоляции подбирается с учетом верхнего температурного предела.

До 100-120°С – любая изоляция;
До 1300°С – фарфоровые трубки или бусы;
До 1950°С – трубки из Al₂O₃;
Свыше 2000°С – трубки из MgO, BeO, ThO₂, ZrO₂.

4) Защитный чехол.

Материал должен быть термически и химически стойким, с хорошей теплопроводностью (металл, керамика). Использование чехла предотвращает коррозию в определенных средах.

Удлиняющие (компенсационные) провода

Данный вид проводов необходим для удлинения концов термопары до вторичного прибора или барьера. Провода не используются в случае наличия у термопары встроенного преобразователя с унифицированным выходным сигналом. Наиболее широкое применение получил нормирующий преобразователь, размещенный в стандартной клеммной головке датчика с унифицированным сигналом 4-20мА, так называемая «таблетка».

Материал проводов может совпадать с материалом термоэлектродов, но чаще всего заменяется на более дешевый с учетом условий, предотвращающих образования паразитных (наведенных) термо-ЭДС. Применение удлиняющих проводов также позволяет оптимизировать производство.

Лайфхак! Для правильного определения полярности компенсационных проводов и их подключения к термопаре запомните мнемоническое правило ММ — минус магнитится. То есть берём любой магнит и минус у компенсации будет магнитится, в отличии от плюса.

Типы и виды термопар

Многообразие термопар объясняется различными сочетаниями используемых сплавов металлов. Подбор термопары осуществляется в зависимости от отрасли производства и необходимого температурного диапазона.

Термопара хромель-алюмель (ТХА)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав алюмель (95% Ni, 2% Mn, 2% Al, 1% Si).

Изоляционный материал: фарфор, кварц, окиси металлов и т.д.

Диапазон температур от -200°С до 1300°С кратковременного и 1100°С длительного нагрева.

Рабочая среда: инертная, окислительная (O₂=2-3% или полностью исключено), сухой водород, кратковременный вакуум. В восстановительной или окислительно-восстановительной атмосфере в присутствии защитного чехла.

Недостатки: легкость в деформировании, обратимая нестабильность термо-ЭДС.

Возможны случаи коррозии и охрупчивания алюмеля в присутствии следов серы в атмосфере и хромеля в слабоокислительной атмосфере («зеленая глинь»).

Термопара хромель-копель (ТХК)

Положительный электрод: сплав хромель (90% Ni, 10% Cr).
Отрицательный электрод: сплав копель (54,5% Cu, 43% Ni, 2% Fe, 0,5% Mn).

Диапазон температур от -253°С до 800°С длительного и 1100°С кратковременного нагрева.

Рабочая среда: инертная и окислительная, кратковременный вакуум.

Недостатки: деформирование термоэлектрода.

Возможно испарение хрома при длительном вакууме; реагирование с атмосферой, содержащей серу, хром, фтор.

Термопара железо-константан (ТЖК)

Положительный электрод: технически чистое железо (малоуглеродистая сталь).
Отрицательный электрод: сплав константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn).

Используется для проведения измерений в восстановительных, инертных средах и вакууме. Температура от -203°С до 750°С длительного и 1100°С кратковременного нагрева.

Применение складывается на совместном измерении положительных и отрицательных температур. Невыгодно использовать только для отрицательных температур.

Недостатки: деформирование термоэлектрода, низкая коррозийная стойкость.

Изменение физико-химических свойств железа около 700°С и 900 °С. Взаимодействует с серой и водными парами с образованием коррозии.

Термопара вольфрам-рений (ТВР)

Положительный электрод: сплавы ВР5 (95% W, 5% Rh)/ВАР5 (BP5 с кремнещелочной и алюминиевой присадкой)/ВР10 (90% W, 10% Rh).
Отрицательный электрод: сплавы ВР20 (80% W, 20% Rh).

Изоляция: керамика из химически чистых окислов металлов.

Отмечается механическая прочность, термостойкость, малая чувствительность к загрязнениям, легкость изготовления.

Измерение температур от 1800°С до 3000°С, нижний предел – 1300°С. Измерения проводятся в среде инертного газа, сухого водорода или вакуума. В окислительных средах только для измерения в быстротекущих процессах.

Недостатки: плохая воспроизводимость термо-ЭДС, ее нестабильность при облучении, непостоянная чувствительность в температурном диапазоне.

Термопара вольфрам-молибден (ВМ)

Положительный электрод: вольфрам (технически чистый).
Отрицательный электрод: молибден (технически чистый).

Изоляция: глиноземистая керамика, защита кварцевыми наконечниками.

Инертная, водородная или вакуумная среда. Возможно проведение кратковременных измерений в окислительных средах в присутствии изоляции. Диапазон измеряемых температур составляет 1400-1800°С, предельная рабочая температура порядка 2400°С.

Недостатки: плохая воспроизводимость и чувствительность термо-ЭДС, инверсия полярности, охрупчивание при высоких температурах.

Термопары платинородий-платина (ТПП)

Положительный электрод: платинородий (Pt c 10% или 13% Rh).
Отрицательный электрод: платина.

Изоляция: кварц, фарфор (обычный и огнеупорный). До 1400°С — керамика с повышенным содержанием Al₂O₃, свыше 1400°С — керамику из химически чистого Al₂O₃.

Предельная рабочая температура 1400°С длительно, 1600°С кратковременно. Измерение низких температур обычно не производят.

Рабочая среда: окислительная и инертная, восстановительная в присутствии защиты.

Недостатки: высокая стоимость, нестабильность при облучении, высокая чувствительность к загрязнениям (особенно платиновый электрод), рост зерен металла при высоких температурах.

Термопары платинородий-платинородий (ТПР)

Положительный электрод: сплав Pt c 30% Rh.
Отрицательный электрод: сплав Pt c 6% Rh.

Среда: окислительная, нейтральная и вакуум. Использование в восстановительных и содержащих пары металлов или неметаллов средах в присутствии защиты.

Максимальная рабочая температура 1600°С длительно, 1800°С кратковременно.

Изоляция: керамика из Al₂O₃ высокой чистоты.

Менее подвержены химическим загрязнениям и росту зерна, чем термопара платинородий-платина.

Схема подключения термопары

Подключение потенциометра или гальванометра непосредственно к проводникам.
Подключение с помощью компенсационных проводов;
Подключение обычными медными проводами к термопаре, имеющей унифицированный выход.

Стандарты на цвета проводников термопар

Цветная изоляция проводников помогает отличить термоэлектроды друг от друга для правильного подключения к клеммам. Стандарты отличаются по странам, нет конкретных цветовых обозначений для проводников.

ВАЖНО: Необходимо узнать используемый стандарт на предприятии для предотвращения ошибок.

Точность измерения

Точность зависит от вида термопары, диапазона измеряемых температур, чистоты материала, электрических шумов, коррозии, свойств спая и процесса изготовления.

Термопарам присуждается класс допуска (стандартный или специальный), устанавливающий доверительный интервал измерений.

ВАЖНО: Характеристики на момент изготовления меняются в период эксплуатации.

Быстродействие измерения

Быстродействие обуславливается способностью первичного преобразователя быстро реагировать на скачки температуры и следующим за ними потоком входных сигналов измерительного прибора.

Факторы, увеличивающие быстродействие:

Правильная установка и расчет длины первичного преобразователя;
При использовании преобразователя с защитной гильзой необходимо уменьшить массу узла, подобрав меньший диаметр гильз;
Сведение к минимуму воздушного зазора между первичным преобразователем и защитной гильзой;
Использование подпружиненного первичного преобразователя и заполнения пустот в гильзе теплопроводящим наполнителем;
Быстро движущаяся среда или среда с большей плотностью (жидкость).

Проверка работоспособности термопары

Для проверки работоспособности подключают специальный измерительный прибор (тестер, гальванометр или потенциометр) или измеряют напряжение на выходе милливольтметром. При наличии колебаний стрелки или цифрового индикатора термопара является исправной, в противном случае устройство подлежит замене.

Причины выхода из строя термопары:

Неиспользование защитного экранирующего устройства;
Изменение химического состава электродов;
Окислительные процессы, развивающиеся при высоких температурах;
Поломка контрольно-измерительного прибора и т.д.

Преимущества и недостатки использования термопар

Достоинствами использования данного устройства можно назвать:

Большой температурный диапазон измерений;
Высокая точность;
Простота и надежность.

К недостаткам следует отнести:

Осуществление постоянного контроля холодного спая, поверки и калибровки контрольной аппаратуры;
Структурные изменения металлов при изготовлении прибора;
Зависимость от состава атмосферы, затраты на герметизацию;
Погрешность измерений из-за воздействия электромагнитных волн.

Термометр сопротивления — датчик для измерения температуры: что это такое, описание и виды

Что такое тензодатчик, типы тензометрических датчиков, схема подключения и их применение

Что такое люминесцентная лампа и как она работает?

Что такое частотный преобразователь, основные виды и какой принцип работы

Термопары

Пришлите запрос на расчет стоимости термопары или на подбор аналога, и специалисты ОЛИЛ оперативно начнут работу над проектом. Цены на термопарные кабеля рассчитываются индивидуально под каждого клиента в зависимости от курса валют и логистики.

На сайте представлена лишь небольшая часть нашего ассортимента. Мы готовы изготовить термопару или термопреобразователь по техническому заданию или чертежу. Также можем подобрать аналог по артикулу другого производителя.

Товары не найдены

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 1.4541 с длиной оболочки от 30 до 500 мм и диаметром 3, 4, 5, 6, 8 мм, с кабелем Cu или термопарный кабель: 2×0,22 мм2 в изоляции из стекловолокна в металлической оплетке.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, вода, негорючие газы, поверхности твердых тел
Сферы применения датчика температуры: подшипники

Розничная цена от 1900 рублей

Датчик для измерения температуры элементов и узлов машин TTKE-361/362 Тип K ТХА от -40 до 400°C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из стали 1.4541 с длиной оболочки от 50 до 1000 мм и диаметром 4, 5, 6, 8 мм, с кабелем Cu или термопарный кабелем: 2×0,22 мм2 в изоляции из стекловолокна в металлической оплетке.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, вода, негорючие газы, поверхности твердых тел
Сферы применения датчика температуры: подшипники, термопластавтоматы, экструдеры

Розничная цена от 2200 рублей

Датчик для измерения температуры элементов и узлов машин TTJE-363/364/365/366 Тип J ТЖК от -40 до 400°C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 1.4541 с длиной оболочки от 50 до 1000 мм и диаметром 4, 5, 6, 8 мм, с кабелем Cu или термопарный кабелем: 2×0,22 мм2 в изоляции из стекловолокна в металлической оплетке.

Датчик для измерения температуры элементов и узлов машин TTKE-363/364/365/366 Тип K ТХА от -40 до 400°C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из стали 1.4541 с длиной оболочки от 8 до 15 мм, с кабелем Cu или термопарным кабелем 2×0,22 мм2 в изоляции из стекловолокна в металлической оплетке.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, вода, негорючие газы, поверхности твердых тел
Сферы применения датчика температуры: термопластавтоматы, экструдеры

Розничная цена от 2000 рублей

Датчик для измерения температуры элементов и узлов машин TTJGE-3 Тип J ТЖК от -40 до 400°C класс 2

Термопара тип K (хромель-алюмель) из стали 1.4541 с длиной оболочки от 8 до 15 мм, с кабелем Cu или термопарным кабелем 2×0,22 мм2 в изоляции из стекловолокна в металлической оплетке.

Датчик для измерения температуры элементов и узлов машин TTKGE-3 Тип K ТХА от -40 до 400°C класс 2

Термопара тип J (железо-константан) из стали 1.4541 с длиной оболочки от 30 до 500 мм и диаметром 3, 4, 5, 6, 8 мм, с кабелем Cu или термопарный кабель: 2×0,22 мм2 в изоляции из стекловолокна в металлической оплетке.

Датчик для измерения температуры элементов и узлов машин TTJE-361/362 Тип J ТЖК от -40 до 400°C класс 2

Термопара тип S (платинородий-платина) из стали 1.4841/1.4762/15Cr25T и керамики из муллита 610 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 22/15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Среда измерения температуры: воздух, негорючие газы, расплавы металлов
Сферы применения датчика температуры: плавильные и муфельные печи, металлургическое производство

Розничная цена от 18600 рублей

Срок поставки: от 1 недели

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTSCU-22 Тип S ТПП от 0 до 1200 °C класс 2

Термопара тип B (платинородий) из стали 1.4841 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Среда измерения температуры: воздух, негорючие газы
Сферы применения датчика температуры: плавильные и муфельные печи

Розничная цена от 26400 рублей

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTBC-22 Тип В ТПР от 600 до 1800 °C класс 3

Термопара тип R (платинородий-платина) из стали 1.4841 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTRC-22 Тип R ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип S (платинородий-платина) из стали 1.4841 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 24 или 15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Розничная цена от 30300 рублей

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTSCC-22 Тип S ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип R (платинородий-платина) из стали 1.4841 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 24 или 15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTRCC-22 Тип R ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип B (платинородий) из стали 1.4841 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 2000 мм и диаметром 24 или 15 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTBCC-22 Тип В ТПР от 600 до 1800 °C класс 3

Термопара тип N (нихросил-нисил) из OMEGACLAND XL с длиной оболочки и диаметром 3 или 6, с коммутационной головкой, IP65.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, вода, негорючие газы, расплавы металлов
Сферы применения датчика температуры: металлургическое производство

Розничная цена от 3500 рублей

Термоэлектрический преобразователь в минеральной изоляции XL-PTTN Тип N ТМКн от -40 до 1250 °C класс 1

Термопара тип S (платинородий-платина) из стали 1.4541 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 1400 мм и диаметром 5, 6, 8, 10 мм, с коммутационной головкой, IP53.

цена по запросу

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTSC-42 Тип S ТПП от 0 до 1300 °C класс 2

Термопара тип R (платинородий-платина) из стали 1.4541 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 1400 мм и диаметром 5, 6, 8, 10 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTRC-42 Тип R ТПП от 0 до 1300 °C класс 2

Термопара тип B (платинородий) из стали 1.4541 и керамики из муллита 610 или корунда 799 с длиной оболочки от 300 до 1400 мм и диаметром 5, 6, 8, 10 мм, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTBC-42 Тип В ТПР от 600 до 1600 °C класс 3

Термопара тип S (платинородий-платина) из стали 1.4541 и керамики корунда 799 с длиной оболочки и диаметром по согласованию , с коммутационной головкой, IP53.

Среда измерения температуры: воздух, негорючие газы, жидкость
Сферы применения датчика температуры: плавильные и муфельные печи

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTSCS-22 Тип S ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип S (платинородий-платина) из стали 1.4541 в керамической оболочке SAP с длиной оболочки по заказу и диаметром 5, 6, 8, 10 мм, с коммутационной головкой, IP54.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, негорючие газы, агрессивные среды
Сферы применения датчика температуры: химическая промышленность

Термоэлектрический преобразователь для агрессивных сред TTSC-42 Тип S ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип R (платинородий-платина) из стали 1.4541 и керамики корунда 799 с длиной оболочки и диаметром по согласованию, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTRCS-22 Тип R ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип B (платинородий) из стали 1.4541 в керамической оболочке SAP с длиной оболочки по заказу и диаметром 5, 6, 8, 10 мм, с коммутационной головкой, IP54.

Термоэлектрический преобразователь для агрессивных сред TTBC-42 Тип B ТПР от 600 до 1700 °C класс 3

Термопара тип B (платинородий) из стали 1.4541 и керамики корунда 799 с длиной оболочки и диаметром по согласованию, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTBCS-22 Тип В ТПР от 600 до 1700 °C класс 3

Термопара тип R (платинородий-платина) из стали 1.4541 в керамической оболочке SAP с длиной оболочки по заказу и диаметром 5, 6, 8, 10 мм, с коммутационной головкой, IP54.

Термоэлектрический преобразователь для агрессивных сред TTRC-42 Тип R ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип S (платинородий-платина) из керамики корунда 799 с длиной оболочки и диаметром по согласованию, с коммутационной головкой, IP53.

Термоэлектрический преобразователь с керамической защитной оболочкой TTSC-ACT Тип S ТПП от 0 до 1600 °C класс 2

Термопара тип S (платинородий-платина) из корунда 799 с длиной оболочки от 200 до 2000 мм и диаметром 15 мм, с коммутационной головкой, IP65.

Среда измерения температуры: воздух, жидкость, вода, горючие и негорючие газы, пар
Сферы применения датчика температуры: плавильные и муфельные печи, АЭС

Искробезопасный термоэлектрический преобразователь в исполнении Exi TTSC-22Exi Тип S ТПП от 0 до 1500°C класс 2

Всегда в наличии термопары — преобразователи термоэлектрические в большом ассортименте. Эти приборы отвечают за измерение температуры и передачу данной информации, преобразованной в специальные сигналы. Принцип работы термопары, которая представляет собой два провода из разных сплавов, сваренные вместе, следующий:

связывающий их спай чутко реагирует на изменение температуры;
генерируется пропорциональное этому изменению напряжение;
разница между напряжением в проводах из разных сплавов позволяет измерить температуру.

Чувствительность прибора зависит от конструкции и металлов\сплавов, использованных для создания пары (медь, хромель, копель, вольфрам, платина и пр.). Каждая работает в определенном температурном диапазоне.

Основные преимущества термопар перед терморезисторами:

Возможность измерять более высокие температуры (до 1700°C).
Максимально быстрый отклик (не используется защитная гильза).
Минимальный диаметр зонда.

Область применения этих изделий, широчайшая – в самых разных областях промышленности, где требуется измерение температур в активных средах, от химпроизводств до АЭС.

Где купить термопары по оптимальным ценам?

Группа компаний «ОЛИЛ» предлагает самые современные измерительные приборы по лучшим ценам на рынке. В том числе у нас можно купить термопары различных производителей. Чтобы получить консультацию о принципе работы заинтересовавшей вас модели, обращайтесь в онлайн-поддержку. Чтобы узнать, сколько стоит нужная вам термопара, скачайте на сайте прайс с актуальными ценами.

Группа компаний ОЛИЛ является производителем и дистрибьютором КиПиА для промышленного сектора экономики

Читайте также:

Термопара для измерения температуры расплавленного металла

Принцип работы термопары

Применение термопар и их особенности

Классификация термопар

Хромель+копель ТХК (тип L).

Преимущества и недостатки термопар

Какой тип термопар выбрать

Как подобрать тип спая термопары

Высокотемпературные датчики температуры

Принцип работы термопары

Устройство и принцип работы высокотемпературного датчика

Рисунки

Типы термопар

Термопарная проволока ВР 5/20

Особенности термопарной проволоки ВР 5/20

Применение высокотемпературных датчиков

Высокотемпературные датчики в сталеплавильных печах

Рекомендации по выбору термопары для разной среды применения

2. Термопара типа L

3. Термопара типа Е

4. Термопара типа Т

5. Термопара типа J

6. Термопара типа А

7. Термопара типа N

1. Термопара типа В

2. Термопара типа S

3. Термопара типа R

Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Устройство термопары

Принцип работы термопары. Эффект Зеебека

Компенсация температуры холодного спая (КХС)

Конструкция термопары

Удлиняющие (компенсационные) провода

Типы и виды термопар

Термопара хромель-алюмель (ТХА)

Термопара хромель-копель (ТХК)

Термопара железо-константан (ТЖК)

Термопара вольфрам-рений (ТВР)

Термопара вольфрам-молибден (ВМ)

Термопары платинородий-платина (ТПП)

Термопары платинородий-платинородий (ТПР)

Схема подключения термопары

Стандарты на цвета проводников термопар

Точность измерения

Быстродействие измерения

Проверка работоспособности термопары

Преимущества и недостатки использования термопар

Термопары

Где купить термопары по оптимальным ценам?