Каталог преобразователей термоэлектрических (термопар) тп 1199

Ремонт своими руками

Уметь починить любую вещь в доме – признак настоящего хозяина. Но в отношении газового оборудования нужно быть осторожным.

Но не все, что есть в таком приборе – газовое. Заменить конфорки, горелки, почистить детали – для этого не нужен мастер с допуском к работе. Прежде всего, нужно выявить неисправность.

Сбой в работе термопары для газовой плиты выглядит так. Газ горит только при нажатой кнопке. Стоит ее отпустить – пламя тухнет. Чтобы выяснить причину, нужно тщательно осмотреть как сам прибор, так и плиту в целом.

• Разбираем газовую плиту.
• Снимаем с конфорки рассекатель.
• Убираем отражатель.
• Проверяем состояние термопары.

Возле газовой горелки находится два прибора. Один из них напоминает свечу зажигания в автомобиле. Это для розжига плиты. Второй – термопара. Причинами выхода ее из строя могут быть:

• загрязнение;
• повреждения;
• смена вида газа;
• поломка датчика или клапана.

Если загрязнен элемент термопары в газовой плите – его нужно как следует почистить. Термопара – два куска металла и чистка ее это пройти мелкой наждачной бумагой по поверхности.

Возможны повреждения проводки прибора. Потертости из-за неправильного монтажа, грызуны или домашние животные, возможны и другие причины повреждений.

После проверки и, при необходимости замены проводки, следует правильно подключить термопару. В противном случае «холодный» и «горячий» контакты контура окажутся не в противофазе. Все плюсовые провода подсоединяют к плюсовому выводу. Минусовые – к минусовому.

В зависимости от типа датчика цвет проводки меняется. В некоторых случаях изоляция может быть двойной и разного цвета. Но первичный слой будет всегда неизменным. В таблице представлены цвета основного изоляционного слоя.

Тип термопары	Цвет изоляции
Плюс	Минус
J	белый	красный
K	желтый	красный
T	голубой	красный
E	малиновый	красный
S	черный	красный
R	черный	красный

Схема подключения термопары

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

Как работает датчик пламени в газовом котле

Датчик ионизации пламени – прибор, который призван обеспечить безопасную работу газового котельного оборудования. Устройство следит за наличием огня, и при обнаружении отсутствия пламени автоматически отключает котел. Принцип работы датчика пламени газового котла предусматривает следующее:

• функционал основан на образовании ионов и электронов при зажигании пламени. Образование ионного тока вызывает процесс притягивания ионов к электроду ионизации. Устройство подключается к датчику контроля горения;
• если при проверке датчиком контроля горения обнаруживается образование достаточного уровня ионов, это означает, что котел работает в штатном режиме. В случае снижения уровня ионов датчик блокирует работу котельного оборудования.

К ключевым причинам срабатывания датчика ионизации относят загрязнение клапана и некорректное соотношение уровня «газ-воздух». Также это происходит при оседании большого количества пыли на устройстве розжига.

Основные типы термопар для газового котла

При изготовлении термоэлектрических преобразователей применяют сплавы благородных и неблагородных металлов. Для конкретных диапазонов рабочих температур используют определенные группы сплавов.

В зависимости от металлических пар, применяемых при изготовлении, приборы делятся на несколько типов.

Для работы котельного оборудования на газовом топливе чаще всего используют следующие типы устройств:

• термопара типа E. Заводская маркировка ТХКн, представляет собой пластины из хромеля и константана. Прибор предназначен для температурного диапазона от 0°C и до +600°C;
• тип J. Предусматривает композицию из железа и константана, маркировка ТЖК. Используется для рабочих температур в пределах от -100°C и до +1200°C;
• тип Kс маркировкой ТХА, изготавливается на основе пластин из хромеля и алюмеля. Температурный диапазон применения термопары типа Kзначительный – от -200°C и до +1350°C;
• тип Lс маркировкой ТХК. Элементы конструкции представляют собой хромель и копель. Устройство предназначено для температур от -200°C и до +850°C.

Термопара для газового котла типа J

Следующие образцы продукции находят применение в сфере тяжелой промышленности:

• тип Sс маркировкой ТПП10 представляет собой композицию платинородий-платина. Применяется в установках при температурном режиме до +1700°C;
• тип Bс маркировкой ТПР состоит из композиции пластин платинородий-платинородий. Продукт предназначен для температурного диапазона от -100°C и до +1800°C.

Также изготавливаются и другие варианты аналогичных приборов из сплавов благородных металлов, которые актуальны в тяжелой промышленности и литейном производстве.

Термопара в системе газового контроля

При эксплуатации газового оборудования требуется энергонезависимая автоматика, что способствует оперативному перекрытию подачи газа в случае, если внезапно погаснет пламя. В современных отопительных котлах с газовой горелкой предусмотрена система газ-контроль, которая включает в себя электромагнитный клапан и термопару. К составным элементам электроклапана относятся:

• сердечник с обмоткой;
• колпачок;
• возвратная пружина;
• якорь;
• резинка, перекрывающая подачу газа.

При нажатии на кнопку подачи газа, шток заглубляется внутрь катушки и заряжается пружина. По регламенту клапан подачи следует удерживать около 30 секунд, чтобы термопара прогрелась, и на концах образовалось напряжение для удержания клапана внутри катушки. Термопара начинает остывать, если гаснет горелка. Что дальше происходит:

• это сопровождается уменьшением напряжения на концах термопары;
• возвратная сила пружины превышает электромагнитную силу, которая удерживает шток внутри катушки;
• клапан возвращается в исходное положение и перекрывается подача газа.

В этом заключается работа термопары в газовом котле. Система газ-контроль на термопаре отличается высокой надежностью, в том числе и благодаря тому, что она способна функционировать без подключения к энергосети.

Технические характеристики

Диапазон измеряемых температур, °С

—    для ТХА-2-12, ТХА-2-22, ТХА-2-32, ТХА-12-1, ТХА-12-2, ТХА-13-1

—    для ТХА-2-11, ТХА-2-21, ТХА-2-31, ТХА-11-11, ТХА-11-21,ТХА-11-31, ТХА-11-41

—    для ТХК-2-11, ТХК-2-21, ТХК-2-31, ТХК-11 -11, ТХК-11-12

—    для ТХК-12-1, ТХК-12-2

Номинальная статическая характеристика (НСХ)

—    для ТХА-2, ТХА-11, ТХА-12, ТХА-13

—    для ТХК-2, ТХК-11, ТХК-12, ТХК-13

от минус 40 до плюс 1000 от минус 40 до плюс 800

от минус 40 до плюс 600 от 0 до плюс 500

К

L

Пределы допускаемых отклонений от НСХ по ГОСТ 6616-94 для класса 2, °С для ТХА с НСХ типа ХА(К), °С

— в диапазоне температур от минус 40 °С до плюс 333 °С

±2,5

Лист № 5 Всего листов 7

—    в диапазоне температур от 333 °С до 1000 °С    ±0,0075 t, где t — зна

чение измеряемой температуры, °С

для ТХК с НСХ типа ХК(Ь)

—    в диапазоне температур от минус 40 °С до 300 °С    ±2,5

—    в диапазоне температур от 300 °С до 600 °С    ±0,0075 t, где t — зна

чение измеряемой температуры, °С

от 80 до 3150 от 7 до 35

Длина монтажной части, мм диаметр, мм

Масса (в зависимости от исполнения), кг

Электрическое сопротивление изоляции при температуре (25±10) °С и относительной влажности от 30 до 80 %, МОм, не менее

Показатель тепловой инерции (в зависимости от исполнения), с Климатическое исполнение по ГОСТ 15150

Степень защиты от воздействия пыли и воды по ГОСТ 14254 (кроме ТХА-11-41, ТХА-13-1)

— для ТХА-11-41, ТХА-13-1

Рабочее давление (в зависимости от температуры применения), МПа Вероятность безотказной работы Ра1 за 2000 ч при 1000 °С, не менее

от 0,165 до 4,0

100

от 20 до 90 У3, ТВ3

IP65 IP40

От 0,02 до 25

0,96

Срок службы термопреобразователей соответствует таблице 2.

Таблица 2_

Наименование тер-	Диаметр	Температура	Продолжительность
мопары	проволоки, мм	эксплуатации, °С	эксплуатации, ч
	5,0; 3,2	800	10000
	1000	2000
	1,5	800	10000
	1000	1000
	1,2	800	10000
Хромель- алюмель	1000	500
0,7	800	6000
	1000	300
	0,5	800	1000
	1000	100
	0,3; 0,2	600	10000
	800	200
	5,0; 3,2; 1,0	600	10000
	1,2; 0,7	600	10000
Хромель-копель	0,5	600	10000 5000
	0,3; 0,2	600	1000

Спай термопары

В конструкции большинства термопар предусмотрен только один спай. Однако, когда термопара подсоединяется к электрической цепи, то в точках ее подсоединения может образовываться еще один спай.

Цепь термопары

Цепь, показанная на рисунке, состоит из трех проводов, помеченных как А, В и С. Провода скручены между собой и помечены как D и Е. Спай представляет собой дополнительный спай, который образуется, когда термопара подсоединяется к цепи. Этот спай называется свободным (холодным) спаем термопары. Спай Е — это рабочий (горячий) спай. В цепи находится измерительный прибор, который измеряет разницу величин напряжения на двух спаях.

Два спая соединены таким образом, что их напряжение противодействует друг другу. Таким образом, на обоих спаях генерируется одна и та же величина напряжения и показания прибора будут равны нулю. Так как существует прямо пропорциональная зависимость между температурой и величиной напряжения, генерируемой спаем термопары, то два спая будут генерировать одни и те же величины напряжения, когда температура на них будет одинаковой.

Воздействие нагрева одного спая термопары

Когда спай термопары нагревается, величина напряжения повышается прямо пропорционально. Поток электронов от нагретого спая протекает через другой спай, через измерительный прибор и возвращается обратно на горячий спай. Прибор показывает разницу напряжения между двумя спаями. Разность напряжения между двумя спаями. Разность напряжения, показываемая прибором, преобразуется в температурные показания либо с помощью таблицы, либо прямо отображается на шкале, которая откалибрована в градусах.

Холодный спай термопары

Холодный спай часто представляет собой точку, где свободные концы проводов термопары подсоединяются к измерительному прибору.

В силу того, что измерительный прибор в цепи термопары в действительности измеряет разность напряжения между двумя спаями, то напряжение холодного спая должно поддерживаться на неизменном уровне, насколько это возможно. Поддерживая напряжение на холодном спае на неизменном уровне мы тем самым гарантируем, что отклонение в показаниях измерительного прибора свидетельствует о изменении температуры на рабочем спае.

Если температура вокруг холодного спая меняется, то величина напряжения на холодном спае также изменится. В результате изменится напряжение на холодном спае. И как следствие разница в напряжении на двух спаях тоже изменится, что в конечном итоге приведет к неточным показаниям температуры.

Для того, чтобы сохранить температуру на холодном спае на неизменном уровне во многих термопарах используются компенсирующие резисторы. Резистор находится в том же месте, что и холодный спай, так что температура воздействует на спай и резистор одновременно.

Цепь термопары с компенсирующим резистором

Рабочий спай термопары (горячий)

Рабочий спай — это спай, который подвержен воздействию технологического процесса, чья температура измеряется. Ввиду того, что напряжение, генерируемое термопарой прямо пропорционально ее температуре, то при нагревании рабочего спая, он генерирует больше напряжения, а при охлаждении — меньше.

Рабочий спай и холодный спай

Конструктивные особенности

Если относиться более скрупулезно к процессу замера температуры, то эта процедура осуществляется с помощью термоэлектрического термометра. Основным чувствительным элементом этого прибора считается термопара.

Сам процесс измерения происходит за счет создания в термопаре электродвижущей силы. Существуют некоторые особенности устройства термопары:

• Электроды соединяются в термопарах для измерения высоких температур в одной точке с помощью электрической дуговой сварки. При замере небольших показателей такой контакт выполняется с помощью пайки. Особенные соединения в вольфрам-рениевых и вольфрамо-молибденовых устройствах проводятся с помощью плотных скруток без дополнительной обработки.

• Соединение элементов проводится только в рабочей зоне, а по остальной длине они изолированы друг от друга.
• Метод изоляции осуществляется в зависимости от верхнего значения температуры. При диапазоне величины от 100 до 120 °C используется любой тип изоляции, в том числе и воздушный. При температуре до 1300 °C применяются трубки или бусы из фарфора. Если величина достигает до 2000 °C, то применяется изоляционный материал из оксида алюминия, магния, бериллия и циркония.
• В зависимости от среды использования датчика, в которой происходит замер температуры, применяется наружный защитный чехол. Выполняется он в виде трубки из металла или керамики. Такая защита обеспечивает гидроизоляцию и поверхностное предохранение термопары от механических воздействий. Материал наружного чехла должен выдерживать высокую температуру воздействия и обладать отличной теплопроводностью.

Вам это будет интересно  Киловатт — производная единица измерения мощности

https://youtube.com/watch?v=jP0vp1dY374

Особенности, нюансы по точности

Напряжение на холодных кончиках пропорционально зависимое от t° в районе горячей спайки. В определенном температурном диапазоне наблюдается линейное термоэлектрическое свойство, показывающее собой зависимость напряжения от уровня разности t° между точками теплым и холодным элементом ТП. Линейность условная — о ней можно говорить, лишь когда t° на последнем постоянная. Данный нюанс надо учитывать, если делается градуировка: при изменении нагрева на холодных окончаниях есть вероятность значительной погрешности

Когда требуется высокая точность замеров, холодные концы помещают в специальные капсулы, где стабильность одного выбранного уровня температуры поддерживается специальными электронными приборами, обрабатывающими показатели термометра сопротивления. При таком подходе добиваются точности до ±0.01. Но это затребовано лишь для немногих технологических процессов. В большинстве случаев, например, при работе термопары в холодильниках, водонагревателях и прочих бытовых приборах требования менее жесткие, допускают отклонения на порядок ниже.

Принцип действия и структура термопар

Состоит термопара из двух проводников и трубки, которая служит защитой для термоэлектродов. Термоэлектроды состоят из неблагородных и благородных металлов, чаще всего из сплавов, закрепленные друг с другом на одном конце(рабочий конец или горячий спай), таким образом они образуют одну из частей устройства. Другие концы термопары (свободные концы или холодный спай) соединены с прибором измерения напряжения. Посередине двух несоединенными выводами возникает ЭДС, величина зависит от температуры рабочего конца.

Одинаковые термопреобразователи объединенные параллельно замыкают цепь, по правилу Зеебека, мы рассмотрим далее это правило, между ними образуется контактная разность потенциалов или термоэлектрический эффект, при соприкосновении на проводниках появляются электрические заряды, между их свободными концами возникает различие потенциалов, и он зависит от разности температур. Только тогда, когда температура между термоэлектродами одинакова, разница потенциалов приравнивается к нулю.

Например: Помещая спай с различными от нуля коэффициентами, в две кипящие кастрюли с жидкостью, температура первой 50, а второй 45, то разность потенциалов будет равна 5.

Разность потенциалов определяется разностью температур источников. Так же зависит материал из которого сделаны электроды термопары. Пример: У термопары Хромель-Алюмель температурный коэффициент равен 41, а у Хромель-Константан коэффициент равен 68.

Конструкции термопар

Сварка проводов, изготовленных из разных металлов, выполняется таким образом, чтобы получилось небольшое по размеру соединение — спай. Провода можно просто скрутить, однако такое соединение ненадежно и имеет большой уровень шумов. Сварку металлов иногда заменяют пайкой, однако верхний температурный диапазон такой термопары ограничен температуров плавления припоя. При температурах, близких к температуре плавления припоя, контакт разнородных металлов в термопаре может нарушаться. Термопары, изготвленные сваркой, выдерживают более высокие температуры, однако химический состав термопары и структура металла в месте сварки могут нарушаться, что приводит к разбросу температурных коэффициентов термопар. Под действием высоких температур может произойти раскалибровка термопары вследствие изменения диффуции компонентов металла в месте сварки. В таких случаях термопару следует откалибровать заново или заменить.

Промышленностью выпускаются термопары трех различных конструкций: с открытым спаем, с изолированным незаземленным спаем и с заземленным спаем. Термопары с открытым контактом имеют малую постоянную времени, но плохую коррозионную стойкость. Термопары двух других типов применимы для измерения температуры в агрессивных средах. В таблице 3 приведены типы термопар и их маркировка в соответствии со стандартом ANSI.

Таблица 3

Обозначение, ANSI	Тип по ГОСТ Р 8.585-2001	Материал положительного электрода	Материал отрицательного электрода	Максимальная погрешность	Максимальная температура	Температурный коэффициент при 20 град Цельсия	Выходное напряжение при 100 град. Цельсия
J	ТЖК	Железо, Fe	Константан, Cu-Ni	2,2 oС или 0,75%	760	51,45	5,268
K	TXA	Хромель, Cr-Ni	Алюмель, Ni-Al	2,2 oС или 0,75% выше 0 oС, 2,2 oС или 2% ниже	1370	40,28	4,095
T	ТМК	Медь, Cu	Константан, Cu-Ni	1 oС или 0,75% выше 0 oС, 1 oС или 1,5% ниже	400	40,28	4,277
E	ТХКн	Хромель, Cr-Ni	Константан, Cu-Ni	1,7 oС или 0,5% выше 0 oС, 1,7 oС или 1% ниже	1000	60,48	6,317
N	ТНН	Никросил, Ni-Cr-Si	Нисил, Ni-Si-Mg	2,2 oС или 0,75% выше 0 oС, 2,2 oС или 2% ниже	—	—	—
R	ТПП	Платина-Родий (13% Rh)	Платина Pt	1,5 oС или 0,25%	1750	5,8	0,647
S	ТПП	Платина-Родий (10% Rh)	Платина Pt	1,5 oС или 0,25%	1750	5,88	0,645
B	ТПР	Платина-Родий (30% Rh)	Платина-Родий (6% Rh)	0,5% выше +800 oС	1800	—	0,033
L	TXK	Хромель-Копель			900
C	ТВР,A (A-1, A-2, A-3)	Вольфрам-Рений, W-Re (5% Re)	Вольфрам-Рений, W-Re (26% Re)	4,5 oС до _425 oС, 1% до 2320 oС	—	—	—

Особенностью термопар по сравнению с другими типами термодатчиков является то, что температурный коэффициент зависит только от материала, из которого изготовлена термопара и не зависит от ее конструкции (термопары выполняются в форме щупа, проклодки, бронированного зонда, и т.п.). Это делает термопары взаимозаменяемыми без дополнительной подстройки.

При высоких температурах сопротивление материала изоляции термопары уменьшается и токи утечки через изоляцию могут вносить погрешность в результат измерения. Погрешность термопары возрастает также при попадании жидкости внутрь термопары, вследствие чего возникает гальванический эффект.

Какой термометр выбрать: с термопарой или с терморезистором

Устройство и принцип действия термопары в термоэлектрическом измерителе и терморезистора в термометре сопротивления:

Нельзя однозначно для всех ситуаций рекомендовать, какие детекторы лучшие: термометр с термопарой или с термистором (ТС, он же термометр сопротивления), так как надо учитывать среду и сопоставлять со свойствами этих типов термодатчиков — каждый имеет свои плюсы и минусы. Подробно мы их рассмотрели.  Теперь опишем пример выбора.

Первым делом сравнивают характеристики, сопоставляют:

• с требуемой точностью. Для не особо требовательных целей отклонение на 1–2 градуса не будет критичным. Но для приборов требовательных к точности данный параметр важен. В большинстве случаев корректнее термисторы, но также данный параметр у разных моделей сенсоров может быть равным, что мы видим в таблице;
• с рабочим температурным диапазоном. Тут ТП, безусловно, лучше, охватывает рамки t° намного шире;
• скорость реакции лучше у термопар, но это общее правило. Данный параметр может также сравниваться (см. табл.);
• термоэлектрический преобразователь лучше выдерживают вибрации, механические нагрузки, агрессивные среды.

Определить лучший вариант прибора надо с учетом всех нюансов и поставленных целей. Опишем это в примере:

обслуживаемая зона — сегмент трубопровода с изменяющимися постоянно условиями, с вибрациями

Температура −200…+300° C;
цель — максимальная точность, и это самое важное условие;
можно подобрать термодатчики обоих типов. На первый взгляд ТП более подходящая, так как устойчивее к нагрузкам, вибрации;
в итоге выбран термисторный прибор, так как цель — точность, а у этого типа сенсоров она выше

Кроме того, применили именно тонкопленочный термистор, этот вариант сенсора более стойкий к вибрациям нагрузкам.

Второй пример:

• среда — реактор, +550…+900° C, уровень вибрации низкий;
• цель — точность ±5° C;
• ТС выдают стабильно точные измерения, особенно при невысоких вибрациях, но не надо забывать о диапазоне t°. Термисторы не стоит применять при выше + 850° C. Поскольку наша среда имеет от +900, выбран термометр с термопарой.

Описание

Принцип действия преобразователей термоэлектрических типа ТХК, ТХА основан на преобразовании тепловой энергии в термоэлектродвижущую силу при наличии разности температур между его свободными концами и рабочим концом. По принципу применения преобразователи термоэлектрические типа ТХК, ТХА относятся к ТП кратковременного применения (терминология по ГОСТ 6616-94) и используются для технологического контроля соблюдения температурных режимов в различных производственных процессах.

Преобразователи термоэлектрические типа ТХК, ТХА выпускаются в следующих модификациях ТХК, ТХА, которые отличаются номинальной статистической характеристикой по ГОСТ Р 8.585-2001. Каждая из модификаций может быть выполнены в нескольких исполнениях, которые различаются материалом защитной арматуры, диаметром термоэлектродов и длиной ТП.

Преобразователи термоэлектрические типа ТХК, ТХА изготавливаются для эксплуатации в не агрессивных средах со сроком службы не более 6 месяцев.

_Структура условного обозначения ТП._

ТХХ (Х) — ХХХ -Х — Х -Х -Х

Длина преобразователя, мм от 250 до 20 000

Диаметр термоэлектродов, мм _от 0,2 до 1,2

Изоляция рабочего спая: И — изолированный Н- неизолированнй

Класс допуска 1 или 2

Материал защитной арматуры: ПТН — стеклонить повышенной нагревостойкости

ШС — стеклочулок ФТ- фторопласт повышенной нагревостойкости

Тип: ТХА(К); ТХК(Ь):

Общий вид преобразователей термоэлектрических типа ТХК, ТХА представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 — Общий вид преобразователей термоэлектрических типа ТХК, ТХА

Общие понятия и конструкция

Термопара ГОСТ Р 8.585-2001 представляет собой устройство для измерения температуры, которое состоит из двух разнородных проводников, контактирующих друг с другом в нескольких или одной точке, которые иногда соединяют компенсационные провода. В тот момент, когда на одном из таких участков изменяется температура, создается определенное напряжение. Термопары часто используются для контроля температур разнообразных сред, а также для конвертации температуры в энергию, в частности, в электрический ток.

Виды термопар

Коммерческий преобразователь стоит доступно, является полностью взаимозаменяемым, оснащен стандартными разъемами и может измерять широкий диапазон температур. В отличие от большинства других методов измерения градусов, термопары с автономным питанием не требуют внешнего способа возбуждения. Основным ограничением при работе термопар является точность; вполне возможны ошибки вплоть до одного градуса по Цельсию, что достаточно много для стандартного измерителя или контроллера.

Фото – Вид термопары

Основные параметры прибора зависят от материала. Любой узел из разнородных металлов будет производить электрический потенциал, относящийся к определенной температуре и образующий сопротивление. Термопары для практического измерения температуры созданы из конкретных сплавов, имеющих предсказуемую и повторяемую зависимость между температурой и напряжением. Различные сплавы используются для различных температурных диапазонов, если Вы хотите купить термопару, то предварительно обязательно проконсультируйтесь с продавцом-консультантом выбранной компании.

Существуют разные типы термопары, очень важно обращать внимание также на стойкость к коррозии. Если точка измерения находится далеко от измерительного прибора, промежуточное соединение может быть выполнено путем расширения проводов, которые являются менее дорогостоящими, чем материалы, используемые, чтобы сделать датчик. Приспособления обычно стандартизованы по отношению к эталонной температуре 0 градусов по Цельсию; производственные компании часто используют электронные методы компенсации холодного спая для корректировки изменения температуры на клеммах прибора

Электронные приборы могут также компенсировать прочие различные характеристики термопары, тем самым улучшить точность и достоверность измерений

Приспособления обычно стандартизованы по отношению к эталонной температуре 0 градусов по Цельсию; производственные компании часто используют электронные методы компенсации холодного спая для корректировки изменения температуры на клеммах прибора. Электронные приборы могут также компенсировать прочие различные характеристики термопары, тем самым улучшить точность и достоверность измерений.

Фото – Термопара для котла

Применение термопары достаточно широкое: их используют в науке и промышленности; приспособлениями можно осуществлять измерение температуры для печей, газовой колонки, спая, газовых турбин выхлопных газов, дизельных двигателей и других промышленных процессов. Данные устройства термосопротивления также используются в частных домах, офисах и предприятий. Также они могут заменить термостаты в АОГВ и прочих газовых отопительных приборах.

Что такое термопара

Термопары существуют благодаря такому явлению, как контактная разность потенциалов. Если два разных твердых проводника или полупроводника привести в плотный контакт друг с другом, то в окрестности места их соприкосновения образуются разделенные электрические заряды. При этом на внешних концах данных проводников возникнет разность потенциалов. Эта разность потенциалов окажется равна разности работ выхода для каждого металла, поделенной на заряд электрона.

Вопрос эксперту

Зачем нужен вольтметр при подборе термопары?

Вольтметром измерить контактную разность потенциалов не удастся, однако на вольт-амперной характеристике она себя проявит, так например она проявляет себя в транзисторе и в диоде на p-n переходе.

Понятно, что если сомкнуть такую пару в кольцо, то результирующая ЭДС будет равна нулю, а если с одной стороны ее все же оставить разомкнутой, то будет иметь место реальная ЭДС, величиной от десятых долей вольта до единиц вольт, в зависимости от того, что это за материалы.

Суть в том, что при соприкосновении, к примеру, двух металлов, система выходит из равновесия потому что химические потенциалы этих двух металлов не равны друг другу, в результате происходит диффузия электронов в сторону уменьшения их энергии, что в свою очередь приводит к изменению заряда и электрического потенциала приведенных в контакт металлов. Так в приконтактной области начинается рост электрического поля, и как следствие мы имеем то, что имеем.

Если теперь снова рассмотреть два этих проводника из разных металлов, только замкнутых в кольцо, когда суммарная ЭДС по замкнутому контуру станет равна нулю, то здесь получится два контактных места. Назовем эти места спаями. Итак, есть два спая двух разных проводников. Что если попробовать подогреть один из спаев, а второй оставить при комнатной температуре? Очевидно, что поскольку соединенные металлы разные, и в каждом спае присутствует контактная разность потенциалов, то спаи будут испытывать разное отклонение ЭДС, находясь при разных температурах.

Принцип работы термопары.

Эксперимент доказывает, что разность потенциалов между спаями будет пропорциональна разности их температур, так что можно ввести коэффициент пропорциональности, который называют термо-ЭДС. Для различных термопар термо-ЭДС будет разной. Если в разрезе такого кольца измерить напряжение, то в определенном интервале температур оно окажется почти строго пропорционально разности температур спаев. И даже если оставить только один спай (как на рисунке), и лишь его подогревать, а напряжение измерять между двумя концами, находящимися при одной и той же комнатной температуре, то все равно можно обнаружить очень четкую зависимость ЭДС от текущей температуры спая.

Чем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов.
Читать далее

Металлоискатель пират своими руками подробная инструкция.
Читать далее

Что такое подстроечный резистор: описание устройства и область его применения.
Читать далее

Так и работают термопары. Описанное явление относится к термоэлектрическим, а сам эффект, на базе которого работают все термопары, называется эффектом Зеебека, в честь его первооткрывателя — Томаса Зеебека. Сегодня можно встретить промышленные термопары, у которых, в зависимости от требуемого измеряемого диапазона температур, электроды изготавливают из специально подобранных сплавов.

К примеру термопары из сплавов хромель и алюмель имеют коэффициент термо-ЭДС, равный 40 микровольт на °C, и предназначены для измерения температур в диапазоне от 0 до +1100°C. А пара медь-константан, столь популярная в качестве демонстрационного пособия, позволяет измерять температуры от -185 до +300°C.

Недостатки термопары

Недостатков у термопары не так много, в особенности если сравнивать с ближайшими конкурентами (температурными датчиками других типов), но все же они есть, и было бы несправедливо о них умолчать.

Так, разность потенциала измеряется в милливольтах. Поэтому необходимо применять весьма чувствительные потенциометры. А если учесть, что не всегда приборы учета можно разместить в непосредственной близости от места сбора экспериментальных данных, то приходится применять некие усилители. Это доставляет ряд неудобств и приводит к лишним затратам при организации и подготовке производства.

Устройство и принцип работы

Известно, что в замкнутой цепи, которая состоит из двух проводников из разных металлов (напр., хромель и копель), возникает термоэлектродвижущая сила (ЭДС), при условии, что их горячий и холодный спаи имеют различную температуру (эффект Зеебека). Значение ЭДС зависит от материалов проводников, температур их холодного и горячего спаев.

Обычно, напряжение бытовой термопары находится в пределах 20-60 милливольт (мВ), чего достаточно для открытия газового клапана, но, разумеется, недостаточно для работы сложной автоматики и прочих модулей, для которых уже необходимо подключение к электросети.

Так выглядит стандартная термопара на фото.

Модуль не ограничивается парой спаев, однако устройство термопары достаточно простое и понятное:

1. Гильза, внутри которой находятся термоэлектроды с «горячим» спаем проводников, именно она крепится на горелочный модуль котла, рядом с пилотной горелкой (запальником).
2. Удлинитель, защищенный медной трубкой от внешнего воздействия электромагнитных полей, служит для соединения рабочей части (горячего спая) с электромагнитным газовым клапаном.
3. Диэлектрическая шайба с «холодным» спаем, именно она вставляется в гнездо газового электромагнитного клапана.

Чаще всего в термопарах бытовых газовых котлов используются спаи из хромеля и алюмеля (ТХА), хромеля и копеля (ТХК), железа и константана (ТЖК). Все используемые сплавы, их маркировка и характеристики указаны в таблице ниже.

Тип термопары (европейская классификация)	Материалы проводников спая	Российская маркировка	Диапазон температур, °C
K	хромель-алюмель	ТХА	-200 – 1 300
L	хромель-копель	ТХК	-200 – 850
J	железо-константан	ТЖК	-100 – 1 200
N	нихросил-нисил	ТНН	-200 – 1 300
T	медь-константан	ТМКн	-200 – 400
E	хромель-константан	ТХКн	0 – 600
S	платинородий-платина	ТПП10	0 – 1 700

Как работает термоэлектрический термометр в составе газового котла

Принцип работы термопары в составе газового котла везде один:

1. Сначала человек механическим путем открывает клапан подачи газа, удерживая кнопку электромагнитного клапана в течение 15-30 секунд.
2. Затем единожды нажимается кнопка пъезорозжига, возникает искра и зажигается запальная горелка.
3. Кнопка магнитного клапана удерживается еще на протяжении 30-60 секунд, пока рабочий спай термопары, находящийся рядом с запальником, не нагреется и не выдаст необходимое напряжение.
4. По прошествии 30-60 секунд кнопка электромагнитного клапана отпускается, но горение не прекращается, поскольку нагретая термопара вырабатывает достаточно напряжения для удержания газового клапана в открытом положении. Котел работает в штатном режиме, без вмешательства человека.
5. Как только горение прекращается, пламя больше не нагревает термопару, вследствие чего напряжения недостаточно для удержания электромагнитного газового клапана открытым, он закрывается, прекращая подачу газа.