Termopāru darbības princips

Termopāri darbojas, pamatojoties uz termoelektriskās teorijas principiem: kā minēts iepriekš, kad temperatūra karstajā galā mainās attiecībā pret temperatūru aukstajā galā, slēgta ķēde, kas sastāv no atšķirīgiem metāla vadiem, radīs sprieguma izmaiņas.
Lai iegūtu intuitīvāku izpratni par šī principa darbību, var iedomāties, ka, novietojot katlu ar plakanu dibenu uz gāzes plīts, siltumenerģija ātri pāries pa rokturi uz zemas temperatūras rokas galu. Faktiski šādā veidā tiek pārnesta arī elektriskā enerģija, taču efekts nav tik acīmredzams.
Iemesls tam ir tāpēc, ka starp diviem ķēdes "gala punktiem" pastāv temperatūras atšķirība: kad temperatūras starpība starp galapunktiem rada elektromotora spēku, tiek ģenerēta strāva, un termopāri strāvas mērīšanai izmanto pievienoto voltmetru. Ja ir zināms, ka termopārim ir stabila sākuma temperatūra zemās temperatūras galā, tas var izmantot šos sprieguma rādījumus, lai aprēķinātu precīzu temperatūras rādījumu karstajā galā.
Vēl viens punkts, kas jāņem vērā, ir tas, ka, ja abu galapunktu temperatūra ir vienāda, katrā galapunktā radītais elektromotora spēks izslēgs viens otru, izraisot neto strāvu, kas plūst caur galapunktiem, ir nulle.
Termopāra veids
Kā minēts iepriekš, mūsdienu tirgū tiek pārdoti dažāda veida termopāri, kuru mērķis ir risināt dažādus pielietojuma scenārijus vai vides problēmas, jo īpaši dažādos temperatūras diapazonos. Tos parasti atšķir ar burtiem, un visizplatītākās termopāra kategorijas ir J, K, L, N un T.
Šie burti ir paredzēti, lai attēlotu dažādas metālu kombinācijas, ko izmanto termopāra ķēdes spailēs. Tas tieši ietekmēs iekārtas kopējo temperatūras jutību un drošu darbības diapazonu.
Šajā šīs rokasgrāmatas sadaļā mēs iepazīstināsim ar dažiem dažādiem termopāru veidiem un konfigurācijām, lai izprastu to lietošanas vidi un temperatūras diapazonu.
K veida termopāris
Visbiežāk izmantotais veids daudzās nozarēs un departamentos. K veida termopāris sastāv no dažādiem niķeļa vadiem (parasti no hroma sakausējuma/alumīnija sakausējuma), kas ir ļoti rentabls termopāris, kas var sasniegt uzticamu precizitāti plašā darba temperatūras diapazonā.
K veida termopāri parasti tiek izmantoti diapazonā no -200 līdz +1260 grādiem ar standarta novirzes precizitāti ± 0,75%.
K veida termopāri izmanto materiālus uz niķeļa bāzes, un tiem ir plašs pielietojuma klāsts, tas ir, to vadi var būt piemēroti plašam temperatūras diapazonam, kā arī tiem ir stabila izturība pret koroziju un oksidācijas izturība.
K veida termopāra vadi parasti sastāv no aptuveni 90% niķeļa un 10% hroma kā pozitīvā elektroda un aptuveni 95% niķeļa, 2% alumīnija, 2% mangāna un 1% silīcija kā negatīvā elektroda.

J veida termopāris
Šis ir vēl viens plaši izmantots veids, kura temperatūras diapazons ir mazāks nekā K tipa termopāriem (no -40 līdz +750 grādiem), un to kopējais kalpošanas laiks arī tiks saīsināts, ja tie bieži tiks pakļauti augstām temperatūrām. J veida termopāra pozitīvais elektrods ir izgatavots no dzelzs stieples, bet negatīvais elektrods ir izgatavots no vara niķeļa (konstantāna) sakausējuma.
Tas ir salīdzinoši lēts termopāris ar vairākiem pielietojumiem, īpaši piemērots atmosfēru (neoksidējošas) un vakuuma vides samazināšanai, kas spēj nolasīt datus no daudzām vecākām iekārtām un inertiem materiāliem. Tomēr J-veida termopāra dzelzs ir viegli oksidēts, un nav ieteicams izmantot šo tipu, ja termopāri nepieciešams pakļaut mitrumam.
Termopāri 5
N-veida termopāris
Vads sastāv no niķeļa hroma silīcija, niķeļa silīcija sakausējuma (niķeļa, hroma un silīcija), ar darba temperatūras diapazonu no -270 līdz +1300 grādiem un daudzām īpašībām, kas ir līdzīgas K veida termopāriem.
Bet to cena ir nedaudz augstāka nekā K veida termopāriem, jo ​​tie pārvar noteiktas problēmas, kas K veida termopāriem var rasties īpašās vidēs, un tie ir jaunizveidots produkts. Turklāt N tipa termopāri var nodrošināt labāku stabilitāti kodolenerģijas lietojumiem, un, salīdzinot ar K tipa termopāriem, tie ir izturīgāki pret ārkārtīgi augstām temperatūrām.
Termopāri 6
T veida termopāris
Izmantojot vara konstanta sakausējuma stieples materiālu ar temperatūras diapazonu no -200 līdz +350 grādiem, tā ir īpaši stabila termopāra konfigurācija. Tas ir ļoti piemērots dažādiem zemas temperatūras un ārkārtīgi zemas temperatūras lietojumiem, tostarp dažādiem laboratorijas apstākļiem un dziļas sasalšanas apstākļiem, kā arī var labi darboties oksidējošā atmosfērā. Turklāt tam ir tikai vara stieple, kas ir tiešā saskarē ar zondi, un to var izmantot arī diferenciālajiem mērījumiem.