Преобразователи термоэлектрические тха, ктха, тхк, ктхк, тжк, ктжк, тнн, ктнн

Технические характеристики

Диапазон измеряемых температур, °С:

—    от минус 40 до плюс 1200 (кратковременно до плюс 1300) (для ТХА-К);

—    от минус 40 до плюс 600 (кратковременно до плюс 800) (для ТХК-К)

Условное обозначение НСХ по ГОСТ Р 8.585-2001…………………………..К (ТХА-К);

L (ТХК-К)

Класс допуска…………………………………………………………1 или 2 (для ТХА-К);

2 (для ТХК-К)

Пределы допускаемых отклонений от НСХ по ГОСТ Р 8.585-2001, °С:

для ТХА-К

для ТХК-К 2 класс допуска:

± 2,5 (от минус 40 до плюс 360 °С);

± (0,7+0,005t) (св. плюс 360 до плюс 800 °С)

1    класс допуска:

± 1,5 (от минус 40 до плюс 375 °С);

± 0,004t (св. плюс 375 до плюс 1000 °С).

2    класс допуска:

± 2,5 (от минус 40 до плюс 333 °С);

± 0,0075t (св. плюс 333 до плюс 1300 °С), где t — значение измеряемой температуры, °С

Показатель тепловой инерции ТП (в зависимости от диаметра монтажной части защитной арматуры), с:…………………………………………………………………от 5 до 180

Электрическое сопротивление изоляции ТП (с изолированным спаем) между цепью ЧЭ и защитной арматурой, МОм, не менее:

—    100 — при температуре (25±10) °С и относительной влажности не более 80 %;

—    1,0 — при температуре 35 °С и относительной влажности 98 %;

—    0,07 — при температуре верхнего предела измерений до 600 °С;

—    0,025 — при температуре верхнего предела измерений до 800 °С;

— 0,005 — при температуре верхнего предела измерения до 1000 °С (для ТХА-К)

Длина погружаемой части, мм…………………………………………….от 30 до 20000

Диаметр погружаемой части, мм:………………………………………………от 3 до 50

Группа климатического исполнения ПТ по ГОСТ Р 52931-2008 при температуре окружающего воздуха от минус 20 до плюс 40 °С…………………………………………….С4

ТП по устойчивости к механическим воздействиям при эксплуатации соответствуют группам исполнения по ГОСТ Р 52931-2008:

—    V3 — ТП с монтажными элементами и монтажной длиной до 250 мм включительно;

—    L1 — ТП без монтажных элементов (в гладких защитных чехлах) монтажной длиной 500 мм и более;

—    N2 — ТП всех остальных модификаций

Степень защиты ТП от проникновения внутрь воды и пыли по ГОСТ 14254-96:

—    IP40 — для термопарных разъемов;

—    IP55 — для клеммных головок из полимерного материала;

—    IP65 — для клеммных головок из алюминиевого сплава

Средний срок службы, лет, не менее………………………………………………………5

Вероятность безотказной работы:

—    для ТП с Тном свыше 600 °С за 8000 часов, не менее……………………………….0,98;

—    для ТП с Тном ниже или равной 600 °С за 35000 часов, не менее…………………..0,9;

—    для всех ТП на верхнем пределе Траб за 1000 часов, не менее……………………….0,98.

Описание

Принцип действия ТП основан на явлении возникновения термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) в замкнутой цепи преобразователя при разности температур между его рабочим и свободными концами. ТП обеспечивают преобразование измеряемой температуры в изменение ТЭДС.

Чувствительным элементом (ЧЭ) ТП является термопара в керамических изолято-рах или в оплетке из специальных нитей, или термопарный кабель, или вставка термометрическая. Для предохранения ЧЭ от механических повреждений и вредного воздействия измеряемой среды может быть применена защитная арматура (металлическая, металлокерамическая, керамическая или составная). Для соединения с вторичным прибором может быть дополнительно предусмотрена головка, разъем, клеммная колодка, удлинительные провода.

ТП изготавливаются следующих моделей: ТХА/ТХК/ТЖК/ТНН — 0192, -0292, -1192, -1292, -1392, -1592, -0193, -1193, -1293, -1393, -0194, -0395, -0495, -1395, -0196, -0496, -0297, -0199, -0499, -06, -07, КТХА/КТХК/КТЖК/КТНН — 0299, отличающиеся по метрологиче-ским характеристикам и по конструктивному исполнению. Каждая модель в зависимости от материала защитной арматуры и длины монтажной части имеет исполнения.

Внешний вид преобразователей представлен на рисунке 1.

Технические характеристики

Диапазон измеряемых температур:

—    от минус 40 до плюс 400 °С — для ТП, предназначенных для использования в атомной энергетике;

—    от минус 40 до плюс 600 °С — для ТП общепромышленного применения.

Тип ТП — ТХК (хромель-копелевые), буквенное обозначение номинальной статической характеристики (далее — НСХ) преобразования ТП по ГОСТ 6616-94 — L.

НСХ ТП соответствует ГОСТ Р 8.585-2001.

Пределы допускаемых отклонений (At, °С) ТЭДС ТП от НСХ в температурном эквиваленте при выпуске из производства соответствуют классу 2 по ГОСТ Р 8.585-2001:

At = ± 2,5 °С при температуре от минус 40 до плюс 360 °С,

At = ± (0,7 + 0,007 • t) при температуре свыше плюс 360 °С до плюс 600 °С, где t — значение измеряемой температуры, °С.

Пределы допускаемых отклонений ТЭДС ТП от индивидуальной статической характеристики преобразования (ИСХ) в температурном эквиваленте при выпуске из производства в диапазоне температур от плюс 50 до плюс 400 оС: ± 0,5 оС.

По количеству термопар в одной зоне ТП выполняются одинарными.

По наличию контакта термопары с металлической частью защитной арматуры ТП выполняются с изолированной (И), так и с неизолированной (НИ) термопарой.

Показатель тепловой инерции при коэффициенте теплоотдачи практически равном бесконечности в зависимости от исполнения ТП, с, не более: 0,5 или 1,0.

Электрическое сопротивление изоляции, МОм, не менее: 100 (при температуре (25 ± 10) °С и относительной влажности от 30 до 80 %).

Диаметр монтажной части ТП в зависимости от исполнения, мм: 1,5 или 4,0.

Длина монтажной части ТП в зависимости от исполнения, мм: от 370 до 11200.

Масса (в зависимости от исполнения), кг — от 0,015 до 0,687.

Климатическое исполнение ТП — УХЛ4 по ГОСТ 15150-69, группа исполнения Д2 по ГОСТ Р 52931-2008.

Нормальный режим эксплуатации ТП определяется следующими воздействующими факторами:

—    температура окружающего воздуха, оС — от плюс 15 до плюс 60;

—    относительная влажность, % — не более 90;

—    давление (абсолютное), МПа — от 0,085 до 0,1032;

—    объемная активность, Бк/л — не более 7,4104;

—    мощность поглощенной дозы, Гр/с — не более 28,010-5.

По устойчивости к помехам ТП относятся к группе исполнения IV по ГОСТ Р 50746-2000.

ТП относятся к категории I сейсмостойкости по НП-031-01.

В зависимости от исполнения ТП устойчивы и прочны к воздействию синусоидальных вибраций, допустимых для групп исполнений V4 или F3 по ГОСТ Р 52931-2008.

ТП являются невосстанавливаемыми, неремонтируемыми, однофункциональными изделиями.

Средний срок службы ТП — 10 лет.

Назначенный срок службы ТП — 5 лет.

Средняя наработка до отказа ТП — не менее 250000 ч.

Типы и виды термопар

Термопары, в зависимости от используемых сплавов проводников, разделяют на:

  • хромель-алюмелевые (ТХА), диапазон измерения от -270 до 1372 градусов, погрешность до 0,75%;
  • железо-константановые (ТЖК), диапазон от -210 до 1200 градусов, погрешность 0,75%;
  • платинородий-платинородиевые (ТПР), диапазон от 0 до 1820 градусов, погрешность – 0,5% (только свыше 800 градусов);
  • медь-константановые (ТМКн), диапазон от -270 до 400 градусов, погрешность 0,75% при температуре выше нуля, 1,5% — ниже нуля;
  • платинородий-платиновые (ТПП 10), диапазон от -50 до 1768 градусов, погрешность 0,25%;
  • вольфрамрениевые (ТФР), диапазон от 0 до 2320 градусов, погрешность – 1% (если свыше 425 градусов).

В теории сделать термопару можно из любых двух проводников. Но вышеуказанные комбинации дают самые точные значения, а некоторые (ТХА, ТПП, ТПР, ТВР) – внесены в ГОСТ для использования в промышленных масштабах.

Различаются термопары и по типу конфигурации проводников. Бывают одноэлементные, двухэлементные, с заземлением на корпус и незаземленные. Точная конфигурация подбирается в зависимости от назначения.

Также существуют многоточечные термопары. Они используются, когда необходимо измерить разницу температур в нескольких измеряемых точках. Допустимое количество точек замера – 60. Чаще многоточечные термопары применяются в нефтепромышленности.

Дополнительно их различают по типу используемой колбы (где и располагаются проводники). Например, для измерения в условиях свыше 1000 градусов требуется использовать керамический «наконечник». А в химических реактивах, которые разъедают материал проводников, используется колба из устойчивого к кислотам или щелочам материала.

Ещё используется классифицирование по инерционности, то есть по скорости получения итогового значения ЭДС. Как правило, общий диапазон – от 40 секунд до 3,5 минут. Существуют датчики и с ненормированной инерционностью. Именно они преимущественно используются в быту, хоть и погрешность в их замерах высокая (для того же холодильника это не критично, так как отклонение результата не превышает 1,5%).

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики термопреобразователей приведены в таблице 1.

Наименование

характеристики

Модификации

ТХА (ТХК, ТНН)/1-0001

КТХА (КТХК, КТНН, КТЖК)/1-0001

КТХА(КТХК, КТНН, КТЖК)/1-0102

ТХА/1-1387

ТХА(ТХК, ТНН)/1-1388

1

2

3

4

5

6

Конструктивное исполнение

Рис.1, 2

Рис.3, 4, 5, 6

Рис.7, 8

Рис.9, 10, 11, 12, 13

Рис.14

Тип термопары по ГОСТ Р 8.585-2001

K, L, N

K, L, N, J

K, L, N, J

K

K, L, N

Класс по ГОСТ 6616-94

Для термопар типов K, N, J — 1, 2; для термопары типа L — 2

Температурный диапазон, °С

K, N: от минус 40 до 1000;

L: от минус 40 до 600

K, N: от минус 40 до 700 (800, 1000)*

L: от минус 40 до 600 J: от минус 40 до 700 (900)*

K, N: от минус 40 до 700 (800, 1000)*;

L: от минус 40 до 600; J: от минус 40 до 700 (900)*

K: от минус 40 до 600 от минус 40 до900

K, N, L: от минус 40 до 400

Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °С

В соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001

Показатель тепловой инерции, с, не более

3; 5

И: 1,5; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0 Н:1,0; 2,0; 3,0; 3,5; 5,0; 6,0

И: 15 Н: 5

И: 6,0; 9,0 Н: 4,0; 6,0

Длина монтажной части, мм

от 160 до 25000

от 320 до 30000

от 320 до 25000

от 250 до 800

20, 30

Степень защиты от пыли и воды

_

IP54

Масса, кг, не более

3,2; 6,5

6,2

6,0

2,2; 2,8; 3,6; 8,2

8,2

Материал защитной арматуры

_

Различные марки стали, Inconel 600, Nicrobel “B”

ХН45Ю

08Х18Н10Т,

12Х18Н10Т

Средний срок службы, лет

10

Средняя наработка на метрологический отказ, ч

43000

Условия эксплуатации: температура окр. воздуха, °С относительная влажность, %

от минус 50 до 60 95

*- верхняя граница температурного диапазона, обозначенная в скобках, только для кабельных с наружным диаметром свыше 4 мм

Наименование

характеристики

Модификации

ТХА (ТХК, ТНН)/1-2088

ТХА (ТХК, ТНН)/1-2388; ТХА (ТХК, ТНН, ТЖК)/1-2388К

ТХА/1-2388 КЕР

ТХА/1-2388 ОБ

ТХА/1-2388 ГР

1

2

3

4

5

6

Конструктивное исполнение

Рис.15 — 27

Рис.28, 29,30, 34

Рис.31

Рис.32

Рис. 33

Тип термопары по ГОСТ Р 8.585-2001

K, L, N, J

K, L, N, J

K

K

K

Класс по ГОСТ 6616-94

Для термопар типов K,

N J — 1, 2; для термопары типа L — 2

Температурный диапазон, °С

K, N: от минус 40 до 800 (1100); L: от минус 40 до 600 J: от минус 40 до 600 (800)

K, N: от минус 40 до 1150; Lot минус 40до 600; J: от минус 40 до 700 (900)

K: от минус 40 до 1100

K: от минус 40 до 1100

K: от минус 40 до 1150

Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °С

В соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001

Показатель тепловой инерции, с, не более

И: 1,5;2,5;4;5;6;8;15;20;40;80;120 Н:1;2;3;3,5;5;6;8;10;80;120

И: 180 Н: 180

Длина монтажной части, мм

от 10 до 25000

от 200 до 3150

от 250 до 1850

2000

2000

Степень защиты от пыли и воды

IP54

Масса, кг, не более

0,52; 6,0

10,5; 12,5

10,2

10,5

18,0

Материал защитной арматуры

12Х18Н10Т, 15Х25Т, ХН45Ю, ХН78Т, 10Х23Н18

Различные марки стали, керамика

12Х18Н10Т, Inconel 600

Средний срок службы, лет

10

Средняя наработка на метрологический отказ, ч

43000

Условия эксплуатации: температура окр. воздуха, °С относительная влажность, %

от минус 50 до 60 95

Наименование

характеристики

Модификации

ТХА(ТХК)/1-2488

ТХК/1-2788

ТХК/1-2888

ТХА(ТХК, ТНН, ТЖК)/1-2988

ТХА(ТХК, ТНН, ТЖК)/1-9518

1

2

3

4

5

6

Конструктивное исполнение

Рис. 35, 36, 37

Рис. 38

Рис. 39

Рис. 40

Рис. 41

Тип термопары по ГОСТ Р 8.585-2001

K, L

L

L

K, L, N, J

K, L, N, J

Класс по ГОСТ 6616-94

Для термопар типов K, N, J — 1, 2; для термопары типа L — 2

Температурный диапазон, °С

K, L: от минус 40 до 400

L: от 0 до 200

L: от минус 40 до 200

K, N: от минус 40 до 1100; L: от минус 40 до 600;

J: от минус 40 до 900

Пределы допускаемой абсолютной погрешности, °С

В соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001

Показатель тепловой инерции, с, не более

И: 15 Н: 8

5 3 К К

Н: 10

И: 3,0 Н: 2,5

Длина монтажной части, мм

от 10 до 320

60, 80, 100

250

от 200 до 20000

от 200 до 20000

Степень защиты от пыли и воды

_

IP54

_

IP54

Масса, кг, не более

0,55

0,32

1,6

6,8

8,2

Материал защитной арматуры

12Х18Н10Т

12Х18Н10Т, ХН78Т, Inconel 600

12Х18Н10Т

Средний срок службы, лет

10

Средняя наработка на метрологический отказ, ч

43000

Условия эксплуатации: температура окр. воздуха, °С относительная влажность, %

от минус 50 до 60 95

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

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).

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.

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

Способы подключения

Каждая новая точка соединения проводов из разнородных металлов образует холодный спай, что может повлиять на точность показаний. Поэтому подключения термопары выполняют, по возможности, проводами из того же материала, что и электроды. Обычно производители поставляют изделия с подсоединёнными компенсационными проводами.

Некоторые измерительные приборы содержат схемы корректировки показаний на основе встроенного термистора. К таким приборам просто подключаются провода, соблюдая их полярность (см. рис. 6).

Часто используют схему подключения «на разрыв». Измерительный прибор, подключают через проводник того же типа что и клеммы (чаще всего медь). Таким образом, в местах соединения отсутствует холодный спай. Он образуется лишь в одном месте: в точке присоединения провода к электроду термопары. На рисунке 7 показана схема такого подключения.

При подключении термопары следует как можно ближе размещать измерительные системы, чтобы избежать использования слишком длинных проводов. Во всяком проводе возможны помехи, которые усиливаются с увеличением длины проволоки. Если от радиопомех можно избавиться путём экранирования проводки, то бороться с токами наводки гораздо сложнее.

В некоторых схемах используют компенсирующий терморезистор между контактом измерительного прибора и точкой холодного спая. Поскольку внешняя температура одинаково влияет на резистор и на свободный спай, то данный элемент будет корректировать такие воздействия.

И напоследок: подключив термопару к измерительному прибору, необходимо, пользуясь градуировочными таблицами, выполнить процедуру калибровки.

Изготовление термопары для мультиметра самостоятельно

Термопара, созданная своими руками, это сенсор в своей основе конструктивно аналогичный заводскому: два спаянные разные по составу электроды.

Перечень материалов, инструментов:

  • константин. Есть в старых советских низкоомных керамических резисторах ПЭВ-10 или подобных им;
  • проволока, медь;
  • зажигалки: турбо («печка») и обычная.

Приемником данных может быть любой цифровой или аналоговый тестер. С помощью такой ТП для мультиметра можно замерять температуру исследуемых объектов.

Где взять проволоку

Чем меньше сечение проволоки, тем ниже погрешности ТП, поскольку понижается само влияние массива жил на теплообмен.

В нашем примере взяты 2 проводка из таких сплавов:

  • константиновый. Берем из старого керамического резистора ПЭВ-10. Сплав также содержит зарубежный аналог 1R00JSMT и подобные типы радиодеталей. Некоторые такие радиодетали с нихромом — он не подойдет;
  • медный проводок: из обмотки б/у трансформаторов от бытовых приборов, из кабелей, например, витой пары.

Скрутка, сварка

Делаем скрутку из 2 проводков. Затем свариваем этот конец: так как жилы тонкие, то подойдет зажигалка турбо, в народе «печка». Должна получиться круглая головка-капелька. Оставшиеся витки затем надо раскрутить, чтобы не было замыкания.

Принцип работы мы уже описали: при нагревании в месте горячего спая, то есть головки-капельки возникает разница потенциалов, инициирующая малый ток, который будет течь по проводкам к приемнику (мультиметру). Значения такого электричества будут характеризовать определенную температуру.

Другие способы сварки

Спаять проводки можно и кустарной сваркой, например, применив лабораторные автотрансформаторы, автомобильный аккумулятор. К одному полюсу («+») такого источника подсоединяем оба конца термопары, скрученные или соединенные механически проволокой. К другому подключаем вывод («−»), присоединенный к куску графита. Возникнет электродуга, произойдет сварка.

Напряжение для сварки подбирают экспериментально: начинают с малых значений 3–5 В и постепенно увеличивают до нужного результата. Оптимальное значение зависит от металла проволоки, ее сечения, длины — оно обычно не превышает 40–50 В. Соблюдают безопасность: не касаются к оголенным участкам, не подают слишком большое напряжение. Для удобства опасные сегменты изолируют изолентой, кембриком, керамическими трубками.

Хорошее соединение получают, разогревая проводки дуговым разрядом, зажигая его между ними и крепким (ропа) раствором поваренной соли.

Другие сплавы для электродов

Выше мы показали пример с электродами константин-медь. Термопара для измерения температуры своими руками может быть создана и с проволоки с иных материалов (сплавы см. выше в табл.). Такие материалы продаются на узкоспециализированных торговых площадках, но все-таки достать их сложнее, наиболее доступный из них хромель и алюмель.

Проверка самодельной термопары для мультиметра

Электроды собранного датчика подсоединяем к мультиметру аналогично как щупы. Затем измеряете среду: нагреваете головку зажигалкой, наблюдаете табло тестера. В нашем случае мультиметр показал напряжение 50 мВ и ток в 5 мкА, это максимальное значение для данной самоделки.

Калибровка

Откалибровать самодельную термопару и создать базу данных какое значение какой температуре соответствует, можно, опуская ТП в жидкость с заранее известной температурой (надо будет значительно ее нагреть). Останется сопоставить t° с показаниями мультиметра и записать цифровые соответствия.

Термопреобразователи ТСМ

(Измерительный шток сделан из медного сплава)

Тип Технические характеристики Область преминения, среда измерения, отличия и т.п.

ЕЧМ-0183

Минус 50…200 °С; НСХ 10М(Cu’10), 50М(Cu’50), 100М(Cu’100); арматура — латунь.

Элемент чуствителен к термопреобразователям

ТСМ-0387

0…150°С; 100М(Cu’100); габариты 150х10х2,2 мм Для старторных обмоток в электрических машинах

ТОМ-0591

Минус 30…60°С; количество зон 6, 12, длина 10…40 м; НСХ 50М(Cu’50); многозонное исполнение Для силоса, в элеваторах

ТОМІ-0591

Тоже, что и ТОМ-0591 Входит в состав систем «Рось-1М1

ТСМ-364-01

0…150°С; НСХ 50М(Cu’50); длина 60…120 мм; арматура, сталь — 12Х18Н10Т.

Вода, масло, воздух; железнодорожный транспорт

ТСМ-0890 Минус 50…150°С; НСХ 50М(Cu’50), 100М(Cu’100); сталь — 08Х18Н10Т; длина погружаемой части — 25…1000 мм; класс безопасности 3Н АЭС. Вода, масло, воздух, пар, металоконструкции, подшибники и другое
ТСМ-0987 Минус 50…100°С; НСХ 50М(Cu’50). Воздух, помещения

ТСМ-0989Р

Минус 50…150°С; НСХ 50М(Cu’50); арматура — 08Х18Н10Т; длина 60…500 мм

Повышенные термические и механические нагрузки, корабельные условия эксплуатации.
ТСМ-1088

Минус 50…150 (180)°С; НСХ 50М(Cu’50), 100M(Cu’100); арматура — 08Х13, 12Х18Н10Т; длина — 120…3150 мм

Широкое применение

ТСМ-1187

Минус 50…150°С; НСХ 50М(Cu’50), 100М(Cu’100); арматура — 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, сплав ВТІ-0; длина 120…2000 мм, взрывобезопасный

Амиак, природный и конвертерний газ, сероводород, другое

ТСМ-1188

Тоже что и ТСМ-1088 Доменное производство

ТСМ-1288

Минус 50…150°С; НСХ 50М(Cu’50), 100М(Cu’100); арматура — 08Х13, 12Х18Н10Т; длина 80…500 мм. Широкое использование.

ТСМ-1290

Минус 50…150°С; НСХ 50М(Cu’50); арматура — 08Х18Н10Т; класс безопасности 3Н АЭС. воздух в помещениях.

ТСМР-1291

Разница температур 0…25°С, в диапазоне 0…100°С, НСХ 500М(Cu’500); арматура 12Х18Н10Т; длина 120…500 мм.

Охлаждение леток в доменном производстве

ТСМ-1388

Минус 50…120 °С; арматура — латунь, медь, 08Х18Н10Т, кабельное подсоеденение. Подшибники, твердые тела

ТСМ-8040Р

Минус 50…150°С; НСХ 50М(Cu’50); арматура 08Х18Н10Т; длина 60…500 мм.

Корабельные условия эксплуатации. Среда — не агресивная к арматуре

ТСМ-8043Р

Минус 50…100°С; НСХ 50М(Cu’50); наконечник — мідь Корабельные условия эксплуатации. Подшибники и масло в них

ТСМ-8045Р

Минус 50…75°С; НСХ 50М(Cu’50); арматура — 12Х18Н10Т Корабельные условия эксплуатации. Среда — воздух, пар, масла и морская вода

Поверка

осуществляется по ГОСТ 8.338-2002 «ГСИ. Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки» и по МИ 3090-2007 «Рекомендация. ГСИ. Преобразователи термоэлектрические с длиной погружаемой части менее 250 мм. Методика поверки».

Основные средства поверки:

—    преобразователь термоэлектрический эталонный ТППО-1000 2-го разряда по ГОСТ 8.558-2009;

—    измеритель температуры многоканальный прецизионный МИТ 8 модификации МИТ 8.10М1 (Регистрационный № 19736-11);

—    термостат с флюидизированной средой FB-08 (Регистрационный № 44370-10).

Знак поверки наносится в паспорт и (или) на свидетельство о поверке.

Устройство термопары, принцип работы

Принцип работы термопары основан на таком физическом явлении, как электродвижущая сила (ЭДС, открыта Томасом Зеебеком в 1821 году). Суть явления: в замкнутой цепи между двумя проводниками (электродами) разного типа (например, медью и железом) возникает ток. Единственное требование – это наличие разницы температур в местах контактов (спаев). И чем выше эта разница, тем выше напряжение генерируемого в цепи тока.

Место спайки, где выполняется замер температуры (конец термопары), принято называть «измерительным» спаем (иногда называют «горячим»). Место, где задается первоначальный уровень температуры, называют «эталонным» спаем (или «холодным»). К его же выводам (свободные концы термопары) подключают измерительный прибор, регистрирующий изменение значения ЭДС (мультиметр, автоматический контроллер).

Измеряемая же температура рассчитывается на основании двух значений:

  • уровень изменения ЭДС;
  • поправка КХС (компенсация холодного спая).

Значение КХС – это условный коэффициент изменения ЭДС, рассчитываемый при температуре холодного спая в 0 градусов по Цельсию. Его определяют лабораторным методом, то есть подключая термопару к измерительному прибору и постепенно меняя значения горячего спая.

Главное: изменение ЭДС при повышении/снижении температуры на горячем спае происходит линейно. Только благодаря этому подобный метод позволяет рассчитать значение температуры, зная только значение ЭДС.