Termopar: o princípio de funcionamento, o dispositivo

Existe uma vasta variedade de dispositivos e mecanismos para medir a temperatura. Alguns deles são usados na vida cotidiana, alguns – para uma variedade de pesquisas físicas, em processos industriais e outras indústrias.

Um tal dispositivo é um termopar. O princípio de funcionamento do dispositivo e o circuito será discutido nas secções seguintes.

A base física das obras de termopares

O princípio de funcionamento de termopares é baseado nos processos físicos usuais. Pela primeira vez o efeito, com base no qual a unidade opera, tem sido investigado pelo cientista alemão Thomas Seebeck.

A essência do fenômeno, que detém o princípio ação termopar como segue. No circuito eléctrico fechado que consiste em dois tipos diferentes de condutores, quando exposto a certo surge electricidade temperatura ambiente.

A corrente eltrica resultante e a temperatura ambiente actuando sobre os condutores são na dependência linear. Isto é, quanto maior a temperatura, maior é a corrente eléctrica gerada por um termopar. E com base neste princípio de funcionamento do termopar e resistência termômetro.

Em que um dos contatos termopar está no ponto onde é necessário medir a temperatura, ele é chamado de "hot". O segundo contato, em outras palavras – "frio" – na direção oposta. Aplicação para medir termopares permitidas apenas no caso em que a temperatura ambiente é mais baixa do que o local de medição.

uma operação de curto-circuito como do termopar, o princípio de funcionamento. Tipos de termopares será discutido na próxima seção.

tipos de termopares

Em cada indústria, em que são necessárias medições de temperatura, utilizado principalmente termopar. O aparelho e o funcionamento dos diversos tipos de unidade são mostrados abaixo.

Alumínio-Chromel termopar

Estes esquema termopares usados na maioria dos casos para produzir uma variedade de sensores e sondas que permitem a regulação de temperatura em produção industrial.

Sua característica distintiva é o preço relativamente baixo e uma gama enorme da temperatura medida. Eles permitem fixar temperatura desde -200 a 13 000 graus Celsius.

É inapropriado usar um termopar para ligas semelhantes em lojas e objectos de elevado teor de enxofre no ar, porque este elemento químico afeta adversamente tanto o crómio e alumínio, que causa perturbações no funcionamento do dispositivo.

Chromel-Copel termopar

O princípio da acção do termopar, o grupo de contacto que é composto de estas ligas é a mesma. Mas estes dispositivos operam principalmente em meio líquido ou gasoso com propriedades neutras, não corrosivos. O indicador de temperatura superior não exceda 8000 graus Celsius.

Aplicáveis tais termopar, que utilizam o princípio de operação permite que a estabelecer o grau de aquecimento de toda a superfície, por exemplo, para detectar a temperatura do forno de soleira aberta ou quaisquer outras estruturas semelhantes.

termopar ferro-constantan

Esta combinação de contactos do termopar não é tão comum como a primeira das espécies em questão. O princípio de funcionamento de termopares é o mesmo, mas esta combinação assim realizada na atmosfera rarefeita. As medidas de nível máximo a temperatura não deve exceder 12.500 graus Celsius.

No entanto, se a temperatura começa a subir acima de 7000 graus, há uma violação risco de precisão de medição, devido a alterações nas propriedades físicas e químicas de ferro. Existem mesmo casos corrosão do ferro termopar de contacto na presença de vapor de água ambiente.

termopares platina-platina

O mais caro na fabricação de termopares. O princípio de funcionamento é o mesmo, mas é diferente a partir de suas contrapartes leituras de temperatura muito estáveis e fiáveis. Ele tem uma sensibilidade reduzida.

As principais aplicações desses dispositivos – medir temperaturas elevadas.

termopar tungstênio-rênio

É também usado para a medição de temperaturas muito elevadas. O limite máximo que pode ser bloqueada por meio do circuito atinge 25 mil graus Celsius.

Seu uso exige o cumprimento de certas condições. Assim, durante a temperatura de medição é necessário para eliminar completamente a sua atmosfera circundante, o que tem um impacto negativo sobre os pinos no processo de oxidação.

Para este tungsténio-rénio termopar é geralmente colocada em caixas cheias com um gás inerte protector seus elementos.

Acima de cada termopar existente foi examinado, o aparelho, o princípio de que, dependendo das ligas usados. Agora olhe para algumas das características de design.

construção de termopares

Existem dois principais tipos de desenhos de termopares.

• Com a aplicação da camada de isolamento. Esta concepção proporciona a camada de isolamento do dispositivo operacional do termopar por corrente eléctrica. Tal esquema permite o uso de um termopar no processo, sem isolamento a partir da entrada do solo.

• Sem o uso da camada isolante. Tais termopares podem ser conectados apenas aos circuitos de medição, as entradas dos quais não têm qualquer contacto com o solo. Se esta condição não é satisfeita, o dispositivo existem duas circuito fechado independente, pelo que as leituras obtidas usando o termopar não será precisa.

Correndo termopar e sua aplicação

Há uma espécie separada deste dispositivo, conhecido como "viajando". O princípio de funcionamento de um termopar itinerante nós consideramos agora em mais detalhes.

Esta concepção é principalmente utilizado para a determinação da temperatura do bilete de aço durante o seu processamento em torneamento, fresagem e outros tais usinagem.

Deve notar-se que, neste caso possível utilizar um termopar convencional, no entanto, se o processo de fabricação exige um controlo de temperatura elevada precisão, um termopar funcionando subestimada.

Ao aplicar este método para a peça de trabalho antes dos seus elementos de contacto é selada. Em seguida, no processamento do bilete, estes contactos são continuamente exposto à ferramenta de trabalho ou outra ferramenta de máquina, de modo que a junção (que é o elemento principal durante a características de temperatura remoção) como it "corridas" de contactos.

Este efeito é amplamente utilizado na indústria metalúrgica.

recursos tecnológicos de projetos termopares

Na fabricação de circuito pico termopar de trabalho é feita de dois contactos metálicos que são conhecidos por ser feito de materiais diferentes. A junção é chamado de "junção".

Deve notar-se que fazendo o composto opcionalmente via pontos. Simplesmente torcer juntos dois contatos. Mas um tal método de fabrico não terá um nível de fiabilidade suficiente, e pode também proporcionar erro ao remover as características de temperatura.

Se você precisa de medição de alta temperatura, metal de solda é substituído por sua soldagem. Isto é devido ao fato de que na maioria dos casos, a solda usada em conexão, tem um baixo ponto de fusão e é destruída quando seu nível é excedido.

Esquema, o fabrico do qual se aplicou a soldadura, pode suportar uma ampla gama de temperaturas. Mas este método de conexão tem suas desvantagens. A estrutura interna do metal após exposição a alta temperatura durante a soldagem podem mudar, o que vai afectar a qualidade dos dados.

Além disso, deve monitorar o status dos contatos de termopares no curso de sua operação. Assim, é possível alterar as características de metais no circuito devido a influências ambientais agressivas. A oxidação pode ocorrer interdifusão ou de materiais. Em tal situação, é necessário substituir o trabalho do circuito de termopar.

Variedades termopares de junção

A indústria moderna produz vários projetos, que são usados na fabricação de termopares:

• junção aberta;

• Isolados de junção;

• uma junção de ligação à terra.

termopares característica da junção aberta é pobre resistência a influências externas.

Os dois tipos de estruturas que se seguem podem ser utilizados para medir as temperaturas em ambientes hostis, pode ter efeitos devastadores sobre o par de contacto.

Além disso, atualmente a indústria está desenvolvendo circuitos em tecnologias de produção termopares semicondutores.

erro de medição

Precisão de características de temperatura obtidos por um termopar depende do material do grupo de contacto, bem como factores externos. Os últimos incluem a pressão, a radiação de fundo ou por outras razões que pode afectar as propriedades físicas e químicas dos metais, os quais fazem os contactos.

Precisão de medição é constituído pelos seguintes componentes:

• erro aleatório causado pelas características de fabricação termopar;

• erro causado pela temperatura violação "frio" de contato;

• erro, a causa que serviu como ruído externo;

• de controlo de erro aparelho.

As vantagens da utilização de termopares

As vantagens da utilização de tais dispositivos para controle de temperatura, independentemente da aplicação, são:

• indicadores do défice de grandes que podem ser gravadas por um termopar;

• spike termopar, que está directamente envolvida na remoção de leituras pode ser posicionada em contacto directo com o ponto de medição;

• simples processo de termopares de fabrico, a sua resistência e durabilidade de operação.

Desvantagens da medição da temperatura utilizando um termopar

As desvantagens da aplicação termopares incluem:

• A necessidade de monitorar continuamente a temperatura do "frio" contato termopar. Esta é uma característica distintiva da concepção de instrumentos de medição, que são baseados no termopar. O princípio de funcionamento do sistema restringe seu escopo. Eles só podem ser utilizadas, se a temperatura ambiente for inferior à temperatura no ponto de medição.

• Violação da estrutura interna de metais utilizados no fabrico do termopar. O fato é que, devido ao ambiente externo contatos perder sua uniformidade, o que provoca erros nas leituras de temperatura produzidos.

• Durante a medição do grupo de contacto termopar é normalmente exposto a influências ambientais adversas, o que causa perturbações na operação. Isto requer mais uma vez a selagem dos contactos, o que provoca custos adicionais de manutenção de tais sensores.

• Existe o perigo de exposição a ondas eletromagnéticas por um termopar cuja construção fornece um grupo de contato por muito tempo. Ela também pode afetar os resultados das medições.

• Em alguns casos, a violação ocorre uma relação linear entre a corrente elétrica resultante no termopar e a temperatura no local de medição. Esta situação requer um aparelho de controlo de calibração.

conclusão

Apesar das suas deficiências, o método de medição da temperatura com termopares, que foi inventado e testado no século 19 em primeiro lugar, encontrou a sua ampla aplicação em todos os ramos da indústria moderna.

Além disso, existem aplicações em que a utilização de termopares é a única forma de obter os dados de temperatura. E ler este material, você compreende adequadamente os princípios básicos de seu trabalho.