Термопарная проволока 101 Тип, применение и свойства

Термопары - одни из самых распространенных датчиков температуры в промышленных, научных и бытовых приложениях, обеспечивающие широкий диапазон температурных измерений. В основе этих устройств лежат термопарные провода, которые необходимы для определения и измерения температуры. В этой статье мы рассмотрим основы термопарных проводов, включая их типы, области применения и ключевые свойства.

Понимание проводов термопары

Термопара состоит из двух разнородных металлических проводов, соединенных на одном конце, известном как измерительный спай. Когда измерительный спай нагревается или охлаждается, он генерирует термоэлектрическое напряжение, которое можно соотнести с температурой. Другой конец, где провода не соединены, подключается к приборам, которые считывают это напряжение. Разница температур между измерительным спаем и контрольной точкой (обычно на приборе) используется для определения фактической температуры на измерительном спае.

Какие провода используются в термопарах?

Провода термопар делятся на типы в зависимости от металлических сплавов, используемых для изготовления проводов. Каждый тип обозначается буквой и имеет определенные температурные диапазоны и условия, в которых он работает лучше всего.

Тип K (хромель-алюмель):

Самая распространенная термопара, подходящая для общего использования в окислительной или инертной атмосфере, с диапазоном температур от -200°C до +1260°C.

Положительный провод: Хромель (никель-хромовый сплав).

Отрицательный свинец: Алюмель (сплав никеля с алюминием)

Тип J (железо-константан):

Предпочтительны для вакуума, восстановительной или инертной атмосферы, с диапазоном от -40°C до +750°C.

Положительный провод: Железо

Отрицательный свинец: Константан (медно-никелевый сплав)

Тип T (медь-константан):

Идеально подходит для низкотемпературных применений в окислительной, восстановительной или инертной атмосфере, работает при температуре от -200°C до +350°C.

Положительный провод: Медь

Отрицательный провод: Константан (медно-никелевый сплав)

Тип E (хромель-константан):

Отличается высокой производительностью и температурным диапазоном от -50°C до +900°C, подходит для различных сред.

Положительный провод: Хромель (никель-хромовый сплав)

Отрицательный провод: Константан (медно-никелевый сплав)

Тип N (Nicrosil-Nisil):

Аналогичен типу K, но более стабилен и устойчив к высокотемпературному окислению, подходит для температуры от -270°C до +1300°C.

Положительный провод: Никросил (никель-хром-кремниевый сплав).

Отрицательный свинец: Нисил (никель-кремниевый сплав)

Тип S, R и B (платина-родий):

Эти типы используются для высокотемпературных применений, обеспечивая стабильность и устойчивость к окислению при температурах до +1700°C для типов S и R, и до +1800°C для типа B.

Положительный провод для типов S и R: платино-родиевый сплав (в типе S содержится 10% родия, в типе R - 13% родия).

Отрицательный свинец для типов S и R: платина

Положительный свинец для типа B: платина-30% родия

Отрицательный свинец для типа B: платина-6% родия

В этой таблице представлен краткий обзор наиболее распространенных типов термопар с указанием их состава, температурных диапазонов и типичных областей применения. Выбор термопары зависит от конкретных требований к применению, включая диапазон температур, окружающую среду и желаемую точность.

Области применения термопарных проводов

Термопарные провода находят применение в различных отраслях промышленности благодаря своей универсальности и широкому температурному диапазону:

Промышленное производство: Для контроля температуры печей, расплавленного металла и других промышленных процессов.

Фармацевтика: В автоклавах и другом оборудовании, требующем точного контроля температуры.

Пищевая промышленность: Для печей, грилей и холодильного оборудования.

Аэрокосмическая и автомобильная промышленность: При тестировании компонентов и систем в условиях экстремальных температур.

Энергетический сектор: На электростанциях для контроля температуры котлов и турбин.

Основные свойства термопарных проводов

При выборе термопарной проволоки необходимо учитывать несколько свойств и соображений:

Диапазон температур: Выберите тип термопары, который соответствует температурному диапазону вашего приложения.

Окружающая среда: Учитывайте атмосферу (окислительную, восстановительную, инертную или коррозионную), в которой будет работать термопара.

Точность и стабильность: Различные типы обеспечивают разную степень точности и стабильности. Платиновые типы (S, R, B) более стабильны и точны, но и более дороги.

Долговечность: Срок службы проволоки термопары в жестких условиях окружающей среды является важным фактором.

Стоимость: Стоимость может значительно варьироваться в зависимости от типа термопары и специфических требований приложения.

Стандарты термопарных проводов

Провода термопар и их использование регулируются различными стандартами, которые определяют материалы, конфигурацию, допуски и температурные диапазоны для различных типов термопар. Эти стандарты гарантируют, что термопары производятся и используются таким образом, чтобы обеспечить точные и надежные измерения температуры в различных областях применения. Основные стандарты, связанные с термопарными проводами, включают:

Международные стандарты

IEC 60584: Это стандарт Международной электротехнической комиссии, определяющий термоэлектрические напряжения и температурные зависимости для всех стандартизованных термопар. Часть 1 этого стандарта охватывает температурные диапазоны и классы допусков для термопар, а часть 2 содержит допуски для удлинительных и компенсационных кабелей.

ASTM E230/E230M: В этом стандарте, опубликованном Американским обществом по испытаниям и материалам, приведены таблицы температурно-электродвижущей силы (ЭДС) для стандартных типов термопар в соответствии с американской обычной системой. В нем также приведены буквенные обозначения, допуски и другие основные характеристики термопар.

Национальные стандарты

ANSI MC96.1: Стандарт Американского национального института стандартов на температурные датчики, включая термопары. Он содержит рекомендации по использованию, характеристикам и пределам погрешности термопар.

BS EN 60584: стандарт IEC 60584, принятый Британским институтом стандартов, который определяет зависимость термоэлектрического напряжения и температуры, а также допуски для термопар.

DIN EN 60584: немецкая версия стандарта IEC, принятая Немецким институтом нормирования.

Японские стандарты

JIS C 1602: Это японский промышленный стандарт на термопары, определяющий характеристики термоэлектрического напряжения и температурный диапазон термопар, используемых в Японии.

Другие соображения

Помимо этих стандартов, провода термопар также должны соответствовать особым требованиям к изоляции, размеру провода и условиям эксплуатации (например, температурному диапазону и атмосфере). Эти факторы могут влиять на точность, время отклика и долговечность термопары.

Материал изоляции: В зависимости от условий эксплуатации провода термопары изолируются такими материалами, как стекловолокно, тефлон или керамика, для защиты от физических повреждений, электрических помех и химической коррозии.

Калибр провода: Размер провода термопары может влиять на время отклика и сопротивление. Стандарты могут рекомендовать размеры калибра проволоки в зависимости от конкретных потребностей приложения.

Стандарты разъемов и клемм: Разъемы и клеммы, используемые с проводами термопары, также должны соответствовать определенным стандартам для обеспечения совместимости и сохранения точности измерений температуры.

Заключение

Термопарные провода - незаменимый инструмент для измерения температуры, причем существуют различные типы, подходящие практически для любого применения. Понимание типов, областей применения и свойств этих проводов может помочь пользователям выбрать подходящую термопару для своих нужд, обеспечивая точные и надежные измерения температуры в любых условиях. Если вы занимаетесь промышленным производством, фармацевтикой, пищевой промышленностью или любой другой областью, требующей точного контроля температуры, вы найдете термопарный провод, который будет соответствовать вашим требованиям.