ТЕРМОПАРИ. СПЛАВИ ДЛЯ ТЕРМОПАР

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 9Следующая ⇒

Матеріал практичної роботи повністю відповідає кодексу з підготовки і дипломування моряків та несення вахти (Розділ А-ІІІ/6) та IMO MODEL COURSE № 7.08 офіцер-електротехнік та формує наступні компетентності вимоги: «Контроль роботи електричних, електронних установок та систем керування» та «Безпечне використання електричного обладнання».

Мета роботи:Вивчитиосновні властивості металевих провідників. Ознайомитись з принципами роботи термопар. Згідно свого варіанту розв’язати задачі.

Теоретичний матеріал

Термопари широко застосовують для вимірювання температури різних об'єктів, а також в автоматизованих системах управління і контролю. Вимірювання температур за допомогою термопар набуло широкого поширення через надійної конструкції датчика, можливості працювати в широкому діапазоні температур і дешевизни. Широкому застосуванню термопари зобов'язані в першу чергу своїй простоті, зручності монтажу, можливості вимірювання локальної температури. Вони набагато більш лінійні, ніж багато інших датчики, а їх нелінійність на сьогоднішній день добре вивчена і описана в спеціальній літературі. До переваг термопар відносяться також мала інерційність, можливість вимірювання малих різниць температур. Термопари незамінні при вимірюванні високих температур (аж до 2200 ° С) в агресивних середовищах. Термопари можуть забезпечувати високу точність вимірювання температури на рівні ± 0,01 ^° С. Вони виробляють на виході термоЕРС в діапазоні від мікровольт до мілівольт, однак вимагають стабільного підсилення для подальшої обробки.

Термопари відносяться до класу термоелектричних перетворювачів, принцип дії яких заснований на явищі Зеєбека: якщо спаї двох різнорідних металів, що утворюють замкнену електричний ланцюг, мають неоднакову температуру (Т не дорівнює Т2), то в ланцюзі протікає електричний струм. Зміна знаку у різниці температур спаїв супроводжується зміною напрямку струму.

Під термоелектричним ефектом розуміється генерування термоелектрорушійної сили (термоЕРС), що виникає через різницю температур між двома з'єднаннями різних металів і сплавів.

Таким чином, термопара може утворювати пристрій (або його частина), що використовує термоелектричний ефект для вимірювання температури. У поєднанні з електровимірювань приладом термопара утворює термоелектричний термометр. Вимірювальний прилад або електронну вимірювальну систему підключають або до кінців термоелектродов (рис. 1, а), або в розрив одного з них (рис. 1, б).

Рис. 1 (а, б) Підключення термопари до вимірювального приладу

У місцях підключення провідників термопари до вимірювальній системі виникають додаткові термоЕРС. В результаті їх дії на вхід вимірювальної системи фактично надходить сума сигналів від робочої термопари і від «термопар», що виникли в місцях підключення (рис. 2).

Рис. 2 Принцип роботи термопари

Існують різні способи уникнути цього ефекту. Найбільш очевидним з них є підтримання температури холодного спаю постійною.

На практиці при вимірюванні температур широко використовується техніка «компенсації холодного спаю»: температура холодного спаю вимірюється іншим датчиком температури, а потім величина термоЕРС холодного спаю програмно або апаратно віднімається з сигналу термопари (рис. 3). Місця підключення термопари до вимірювальній системі повинні мати однакову температуру, тобто перебувати в ізотермальной зоні. Крім того, у схемі з компенсацією холодного спаю в цій же зоні повинен знаходитись і датчик температури холодного спаю. Розробник повинен враховувати ці вимоги при конструюванні вимірювальної системи.

Рис. 3 Техніка компенсації холодного спаю

Задача 1:

Нагрівач електричного чайника має дві обмотки. При вмиканні однієї з них вода закипить за час , другої – . Через який час закипить вода, якщо обидві обмотки увімкнути послідовно, паралельно?