Явление Термо Э.Д.С.(термопары)

Элементы систем автоматического управления

САУ предназначены для управления производственными процессами и контроля их параметров без непосредственного участия человека.

Включают в себя

Датчик (чувствительный элемент, измерительный элемент) - предназначен для измерения фактического значения регулируемой величины и преобразования в сигнал управления.
Задатчик – устройство, задающее требуемое значение регулируемой величины или закон ее изменения.
Орган сравнения - сравнивает фактическое и заданное значение
Регулятор – формирует закон управления
Усилитель – для усиления сигнала мощности
Исполнительный элемент – устройство, с помощью которого регулятор оказывает воздействие на процесс.

Датчики температуры

Подразделяются

По характеру изменения выходного сигнала

Аналоговые (непрерывные). Более точны, но и более чувствительны к помехам
Релейные (дискретные). Выходная величина изменяется скачкообразно.
Импульсные

по принципу работы

Тепловое расширение жидкости (термометры)

Достоинства

Простота
Надежность
Не требуют источников питания

Недостатки

Низкая точность (1…2,5%)
Малый температурный диапазон (-100….+400^оС)
Не работают в условиях динамических нагрузок и вибрации
Высокая тепловая инерционность
Ртутные термометры токсичны

Тепловое расширение газов (манометрические термометры)

Сильфонного или мембранного типа. Бывают газовые (заполнены воздухом, азотом или гелием), или паровые (спиртами или фреонами). Паровые более точны в узком диапазоне температур.

Достоинства

Простота
Надежность
Не требуют источников питания
Виброустойчивость

Недостатки

Низкая точность 1,5….2,5%
Малый рабочий диапазон (-60…….+400^оС)
Чувствительны к перепадам давления
Чувствительны к ударам и механическому воздействию (меняют рабочий объем или теряют герметичность)
Высокая тепловая инерционность (выше чем у жидкостных, до 80 с.)

Тепловое расширение твердых тел

Простота
Надежность
Не требуют источников питания
Способны размыкать силовую цепь питания

Недостатки

Низкая точность (до 2%)
температурный диапазон (-100….+1000^оС-для дилатометров, +100^оС – для биметаллических контакторов)
Не работают в условиях вибрации
Инерционны (меньше чем жидкостные и газовые)

Изменение сопротивления проводников (термосопротисления) и полупроводников(термисторы)

Термосопротивления изготавливаются из тонкой металлической проволоки, намотанной на диэлектрик (слюда, фарфор). Чувствительность 0,4% на 1^оС

маркировка ТСМ, проволока из меди (0,1…0,2 мм), -50…+180^оС
маркировка ТСП, проволока из платины (0,05…0,07 мм), -200…+650^оС

по инерционности бывают –

малоинеционные (до9с) –без кожуха
Среднеинерционные (10-80с)
Высокоинерционные (до 4 мин)

Термисторы – полупроводниковые термосопротивления на основе оксидов, боридов, и сульфидов тугоплавких металлов (Со, Мn).

Более чувствительны 3..5% на 1^оС и более компактны. Но меньшая стабильность свойств и нелинейная зависимость R от Т

Достоинства

Высокая чувствительность и точность
Способность работать при низких температурах (-200…+600 ^оС)

Недостатки

Низкая стабильность свойств
Большие габаритные размеры
Необходимость дополнительных источников питания

Явление Термо Э.Д.С.(термопары)

Эффект Зеебека 1826г. В замкнутой электрической цепи, образованной двумя разнородными проводниками, возникает термо ЭДС, пропорциональная разности температур спаев. Термо ЭДС не изменится от введения в цепь третьего проводника, если температура на его концах одинакова, т.е можно подключать измерительный прибор.

Особенности применения

Способ соединения рабочего конца термопары (спайка, сварка, скрутка) не имеет значения, если обеспечивается надежный контакт
Термопара показывает перепад температур, и градуируется, когда свободные концы при О^оС, т.е. необходимо учитывать погрешность на температуру свободных концов.

Требования к термопарам

Высокая термо ЭДС
Пропорциональность зависимости термо ЭДС от температуры
Стабильность свойств
Высокая жаростойкость
Малый температурный коэффициент сопротивления
Возможность изготовления большими партиями с неизменными физическими свойствами.

Алюмель

Удельное электрическое сопротивление 3,2·10−8 Ом·м, температурный коэффициент линейного расширения 13,7·10−6°C−1; плотность 8480 кг/м3; температура плавления 1430—1450 °C.

Химический состав, % :
C	P	Co	Mn	Si	Cr	Al	Fe	Ni
<0.10	< 0.20	0.6–1.2	1.8–2.7	0.8–1.5	–	1.6–2.4	<< 0.30	баланс

Хромель

Химический состав, % :
C	P	Co	Mn	Si	Cr	Al	Fe	Ni
< 0.20	< 0.20	0.6–1.2	< 0.30	< 0.40	9.0–10.0	< 0.15	< 0.30	баланс

Плотность сплава 8710 кг/м3,
температура плавления 1400—1500 °C,
температурный коэффициент линейного расширения 12,8·10⁻⁶ °C⁻¹,
удельное электрическое сопротивление 0,66 мкОм·м.
Применяется для изготовления проволоки для термопар

Копель

Химический состав, % :
Ni	Mn	Cu
43	0,5	основа

Плотность сплава 8900 кг/м3, температура плавления 1220—1290 °C, температурный коэффициент линейного расширения 14·10−6 °C−1, удельное электрическое сопротивление 0,5 мкОм·м. Из всех медно никелевых сплавов К. обладает максимальной термоэлектродвижущей силой в паре с хромелем (около 6,95 мв при 100°С, 49,0 мв при 600°С). Применяется главным образом в пирометрии в качестве отрицательного термоэлектрода термопар при измерении температур до 600°С, э. также в качестве компенсационных проводов.

Константан

Химический состав, % :
Co + Ni	Al	Zn	Cu	Si	Cr	Ti	Fe	Mn
39.0-41.0	-	-	баланс	0.10	-	-	0.50	1.0 – 2.0

Сплав имеет высокое удельное электрическое сопротивление (около 0,5 мкОм·м), минимальное значение термического коэффициента электрического сопротивления, высокую термоэлектродвижущую силу в паре с медью, железом, хромом.

Температурный коэффициент линейного расширения 14,4·10−6 °C−1. Плотность 8800—8900 кг/м3, температура плавления около 1260 °C. Хорошо поддаётся обработке.

Применяется для изготовления термопар, реостатов и электронагревательных элементов с рабочей температурой до 400—500 °C,

Высокотемпературные термопары

наименование	обозначение	Рабочая (мах) температура, ^оС	Термо ЭДС
Платинородий (30%)-платинородий (6%)	ПР 30/6	1500 (1800)	10 мВ (1500 ^оС)
Дисилицид молибдена-дисидицид вольфрама	ТМСВ -340М	1650 (1800)	10 мВ (1000 ^оС)
Вольфрамрений (20%)- волфрамрений (5%)	ТВР 5/20	1800 (2500)	16,5 мВ (1000 ^оС)
Графит- борид циркония	ТГБЦ - 350М	2000 (2200)	90 мВ (2000 ^оС)
Графит – карбид титана	ТГКТ – 360М	2300 (2500)	78 мВ (2500 ^оС)

Для защиты от атмосферы и механического воздействия промышленные термопары помещаются в чехол и изолируются от стенок керамическими бусами, засыпками или заливаются жидким стеклом (в агрессивных средах). Для уменьшения тепловой инерции конец термопары может быть заделан в наконечник чехла.

Материал чехла :

До 400^оС – углеродистая сталь
До 900^оС –жаростойкая сталь
Свыше 900^оС –оксидная керамика.

Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 66; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!