Термопара

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Термопара, підключена до вторинного вимірювального приладу.
Схема термопари. При температурі спаю ніхрому і алюміній-нікелю 300 °C термо-ЕРС становить 12,2 мВ.
Фото термопари

Термопа́ра — чутливий елемент термоелектричного перетворювача у вигляді двох ізольованих провідників з різнорідних матеріалів, з'єднаних на одному кінці, принцип дії якого ґрунтується на використанні термоелектричного ефекту для вимірювання температури[1]. Використовується у устаткуванні для вимірювання температури, а також для прямого перетворення енергії тепла в електричну енергію у тих випадках, коли доцільно уникнути рухомих деталей (наприклад, у космосі). Поглинання тепла при проходженні електричного струму через контакт використовується в холодильниках тощо.

Термопару використовують як чутливий елемент (первинний вимірювальний перетворювач) у засобах контролю температури в печах. Термопара являє собою металічний провід з особливих сплавів, дві жили якого спаяні між собою, і спай розміщений в контрольовану зону печі.[2] Вільні кінці проводу виведені за межі нагрівальної зони та з'єднані з приладом, що показує перетворений сигнал одержаний від спаю термопари. Термопара, що перебуває в печі, захована у вогнестійкий чохол, що захищає її від агресивного середовища печі.[2]

Принцип дії[ред.ред. код]

Принцип дії термопари базується на термоелектричних явищах. Термопара складається з двох провідників, сполучених кінцями так, що вони утворюють два контакти. Контакти поміщають в середовища з різною температурою. Технічні вимоги до термопар визначаються ДСТУ 2857-94[3] та ДСТУ IEC 60584[4][5][6]

Основні типи термопар та їх характеристики[3]
Тип термопари за МЕК*
Тип термопари за ДСТУ (ГОСТ)
Температурний діапазон °C (довготривало)
Температурний діапазон °C (короткотривало)
K
ТХА (хромель-алюмелеві)
0 до +1100
−180 до +1300
J
ТЖК (залізо-константанові)
0 до +700
−180 дo +800
N
ТНН (ніхросил-нісилові)
0 до +1100
−270 дo +1300
R
ТПП 13 (платинородій-платинові)
0 до +1600
−50 дo +1700
S
ТПП 10 (платинородій-платинові)
0 до 1600
−50 до +1750
B
ТПР (платинородій-платинородієві)
+200 до +1700
0 до +1820
T
ТМКн (мідь-константанові)
−185 до +300
−250 до +400
E
ТХКн (хромель-константанові)
0 до +800
−40 до +900

* Міжнародна електротехнічна комісія

Термометр[ред.ред. код]

Принцип дії термопари заснований на ефекті Зеєбека, інакше термо-ЕРС. Коли кінці провідника піддати різним температурам, між ними виникає різниця потенціалів, пропорційна різниці температур, коефіцієнт пропорційності називають коефіцієнт термо-ЕРС. У різних металів коефіцієнт термо-ЕРС різний, і відповідно різниця потенціалів, що виникає між кінцями різних провідників, буде різна. Помістивши спай з металів з відмінними коефіцієнтами термо-ЕРС в середовище з температурою T_1, ми отримаємо напругу між протилежними контактами, що піддані іншій температурі T_2, яка буде пропорційна різниці температур T_1 і T_2.

Джерело живлення[ред.ред. код]

Електрорушійна сила, що виникає в термопарі, між нагрітим і холодним кінцем, може використовуватися як джерело живлення. Ефективність такого джерела невисока, але в певних умовах, наприклад, в космосі, далеко від Сонця, таке джерело незамінне, зважаючи на відсутність рухомих частин. Для нагрівання гарячого кінця термопари в космічних апаратах використовують тепло від радіоактивного розпаду.

Нагрівач або холодильник[ред.ред. код]

Термопари застосовують також у нагрівачах та холодильниках, використовуючи ефект Пельтьє. При проходженні електричного струму через контакти термопари один із них нагрівається, а другий охолоджується.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. ДСТУ 3518-97 Термометрія. Терміни та визначення.
  2. а б Захаров А.И. Основы технологии керамики: Учебное пособие / РХТУ им.Менделеева; М., 1999. 79 с. ISBN 5-7234-0184-3 (с.: 13)
  3. а б ДСТУ 2857-94 (ГОСТ 6616-94) Перетворювачі термоелектричні. Загальні технічні умови.
  4. ДСТУ IEC 60584-1:2007 Перетворювачі термоелектричні. Частина 1. Градуювальні таблиці (IEC 60584-1:1995, IDT)
  5. ДСТУ IEC 60584-2:2007 Перетворювачі термоелектричні. Частина 2. Допуски (IEC 60584-2:1982, IDT)
  6. ДСТУ IEC 60584-3:2007 Перетворювачі термоелектричні. Частина 3. Подовжувальні та компенсаційні проводи. Допуски та системи ідентифікації (IEC 60584-3:1989, IDT)

Джерела[ред.ред. код]