Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Термопара – старейший и до сих пор наиболее распространенный в промышленности температурный датчик. Действие термопары основано на эффекте, который впервые был открыт и описан Томасам Зеебеком в 1822 г. Наиболее правильное определение этого эффекта следующее: a difference of potential will occur if a homogeneous material having mobile charges has a different temperature at each measurement contact. (Если гомогенный материал, обладающий свободными зарядами, имеет разную температуру на измерительных контактах, то между контактами возникает разность потенциалов). Для нас более привычно обычно приводимое в литературе несколько другое определение эффекта Зеебека – возникновении тока в замкнутой цепи из двух разнородных проводников при наличии градиента температур между спаями. Второе определение, очевидно, следует из первого и дает объяснение принципу работы и устройству термопары. Однако, именно первое определение дает ключ к пониманию эффекта возникновения ТЭДС не в месте спая, а по всей длине термоэлектрода, что очень важно для понимания ограничений по точности, накладываемых самой природой термоэлектричества. Поскольку генерирование ТЭДС происходит по длине термоэлектрода, то показания термопары зависят от состояния термоэлектродов в зоне максимального температурного градиента. Поэтому поверку термопар следует проводить при той же глубине погружения в среду, что и на рабочем объекте. Учет термоэлектрической неоднородности особенно важен для рабочих термопар из неблагородных металлов.

Главные преимущества термопар:

– широкий диапазон рабочих температур, это самый высокотемпературный из контактных датчиков.
– спай термопары может быть непосредственно заземлен или приведен в прямой контакт с измеряемым объектом.
– простота изготовления, надежность и прочность конструкции.

Недостатки термопар:

– необходимость контроля температуры холодных спаев. В современных конструкциях измерителей на основе термопар используется измерение температуры блока холодных спаев с помощью встроенного термистора или полупроводникового сенсора и автоматическое введение поправки к измеренной ТЭДС.
– возникновение термоэлектрической неоднородности в проводниках и, как следствие, изменение градуировочной характеристики из-за изменения состава сплава в результате коррозии и других химических процессов.
– материал электродов не является химически инертным и, при недостаточной герметичности корпуса термопары, может подвергаться влиянию агрессивных сред, атмосферы и т.д.
– на большой длине термопарных и удлинительных проводов может возникать эффект «антенны» для существующих электромагнитных полей.
– зависимость ТЭДС от температуры существенно не линейна. Это создает трудности при разработке вторичных преобразователей сигнала.
– когда жесткие требования выдвигаются к времени термической инерции термопары, и необходимо заземлять рабочий спай, следует обеспечить электрическую изоляцию преобразователя сигнала для устранения опасности возникновения утечек через землю.

Термоэлектрический преобразователь ТХА-1090В, ТХК-1090В

Термоэлектрические преобразователи ТХА-1090В, ТХК-1090В предназначены для измерения температуры воды, масла, воздуха, а также металлоконструкций, подшипников и другого оборудования для атомных электростанций

Технические характеристики
Рабочий диапазон измеряемых температур, °С	от -50 до +400
Литерное обозначение НСХ преобразования (ГОСТ 3044)
для ТХА-1090	К
для ТХК-1090	L
Класс (ГОСТ 6616)	2
Количество рабочих спаев
для рис. 1, 2, 3, 5, 6	1
для рис. 4	2
Показатель тепловой инерции, с, не более
для рис. 1, 2, 5, 6	30
для рис. 3, 4 (с изолированным рабочим спаем)	20
для рис. 3, 4 (с неизолированным рабочим спаем)	8
Условное давление измеряемой среды Pу, Мпа
для рис. 1, 5, 6	0,63
для рис. 2, 3, 4	6,3
Материал защитной арматуры	сталь 08Х18Н10Т
Материал головки	сталь 12Х18Н10Т
Устойчивочть к механическим воздействиям	виброустойчивые, вибропрочные, удароустойчивые, ударопрочные, сейсмоустойчивые, сейсмопрочные

Термопары серии ТП

ТПК-ХА (хромель-алюмель), ТПL-ХК (хромель-копель);
с использованием благородных металлов: платиновые ТПП-S/R, платина-родиевые ТПР-В.
следующих конструктивных исполнений:

1. С коммутационной головкой
Термопреобразователи (термопары) ТПК-ХА, ТПL-ХК мод.-хх5 с пластмассовыми (до 400С) и металлическими (до 1200С) коммутационными головками.

2. С термопарным кабелем
Термопары ТПL-ХК мод.-хх4 (-40…+400С) с встроенным кабельным выводом длиной до 20 метров, с монтажным штуцером и без.

3. В мягкой изоляции (поверхностные)
Преобразователи термоэлектрические гибкие ТПК-ХА, ТПL-ХК мод.-хх1(-011,-021,-031,-041) с изоляцией нить К11С6 до 800С и трубка МКР до 1100С.

4. Высокотемпературные (поверхностные в керамической-Al2O3 трубке):
платиновые ТПП-S/R-021 до 1300С,
платина-родиевые ТПР-В-021 +600+1600С

5. Разборные, унифицированные с термометрической вставкой ТПК-ХА, ТПL-ХК

Преобразователи термоэлектрические (термопары) ТП-2088, ТП-1388, ТП-2388, ТП-2187, ТП-1085, ТП-2488, ТП-0295, ТП-0395, ТП-0195, ТП-0188, ТП-0198, ТП-0199