Все, что нужно знать о термопарах | Fuehler Systeme eNET International Russia

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — устройство, применяемое в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики для измерения температуры. Термопара (термоэлектрический преобразователь) - это два проводника из разных материалов, спаянных с одной стороны (горячий спай) и свободных с другой стороны (холодный спай- условный спай). Приспособление несложное, и принцип действия тоже – когда термопара нагревается или охлаждается, разные металлы меняют температуру с разной скоростью, и разница позволяет возникнуть термоэлектродвижущей силе (ЭДС), или, говоря другими словами, происходит эффект Зеебека. Благодаря этому удается измерить температуру.

Непосредственное участие в измерении ложится на горячий спай, а свободные концы подключаются к измерительному прибору. Главной характеристикой термопар, является их Тип, который определяется разновидностью спаянных металлов.

На прибор от термопары поступает напряжение в милливольтах, которое он сопоставляет с таблицей напряжений (согласно типу термопары), таблица заложена в памяти прибора и отражает текущее значение измерения.

Таблица для Тип K (NiCr-Ni)
Typ K Temp. ^oC	0	-10	-20	-30	-40	-50	-60	-70	-80	-90
-200.00	-5,891	-6,035	-6,158	-6,262	-6,344	-6,404	-6,441	-6,458
-100.00	-3,553	-3,852	-4,138	-4,410	-4,669	-4,912	-5,141	-5,354	-5,550	-5,730
0		-0,392	-0,777	-1,156	-1,527	-1,889	-2,243	-2,586	-2,920	-3,242
	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0		0,397	0,796	1,203	1,611	2,022	2,436	2,850	3,266	3,681
100	4,095	5,549	4,919	5,327	5,733	6,137	6,539	6,939	7,338	7,737
200	8,137	8,537	8,938	9,341	9,745	10,151	10,560	10,969	11,381	11,793
300	12,207	12,623	13,039	13,456	13,874	14,292	14,712	15,132	15,552	15,974
400	16,395	16,818	17,241	17,664	18,088	18,513	18,938	19,363	19,788	20,214
500	20,640	21,066	21,493	21,911	22,346	22,772	23,198	23,624	24,050	24,476
600	24,902	25,327	25,751	26,176	26,599	27,022	27,445	27,867	28,288	28,709
700	29,128	29,547	29,965	30,383	30,799	31,214	31,629	32,042	32,455	32,866
800	33,277	33,686	34,095	34,502	34,909	35,314	35,718	36,121	36,524	36,925
900	37,325	37,724	38,122	38,519	38,915	39,310	39,703	40,096	40,488	40,879
1000	41,269	41,657	42,045	42,432	42,817	43,202	43,585	43,968	44,349	44,729
1100	45,108	45,486	45,863	46,238	46,612	46,985	47,356	47,726	48,095	48,462
1200	48,828	49,192	49,555	49,916	50,276	50,633	50,990	51,344	51,697	52,049
1300	52,398	52,747	53,093	53,439	53,782	54,125	54,466	54,807

Таблица для Тип J (Fe-CuNi)
Typ J Temp. ^oC	0	-10	-20	-30	-40	-50	-60	-70	-80	-90
-200,00	-7,890	-8,096
-100,00	-4,632	-5,016	-5,426	-5,801	-6,159	-6,499	-6,821	-7,122	-7,402	-7,659
0	0,000	-0,501	-0,995	-1,481	-1,960	-2,431	-2,892	-3,344	-3,785	-4,215
	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0	0	0,507	1,190	1,536	2,058	2,585	3,115	3,649	4,186	4,725
100	5,269	5,812	6,590	6,907	7,457	8,008	8,560	9,113	9,667	10,222
200	10,777	11,332	11,887	12,442	12,998	13,553	14,108	14,663	15,217	15,771
300	16,325	16,879	17,432	17,984	18,537	19,089	19,640	20,192	20,743	21,295
400	21,846	22,397	22,949	23,501	24,054	24,607	25,161	25,716	26,272	26,829
500	27,388	27,949	28,511	29,075	29,642	30,210	30,782	31,356	31,933	32,513
600	33,096	33,683	34,273	34,867	35,464	36,066	36,671	37,280	37,893	38,510
700	39,130	39,754	40,382	41,013	41,647	42,283	42,922	43,563	44,207	44,852
800	45,498	46,144	46,790	47,434	48,076	48,716	49,354	49,989	50,621	51,249
900	51,875	52,496	53,115	53,729	54,341	54,948	55,553	50,155	56,753	57,349
1000	57,942	58,533	59,121	59,708	60,293	60,876	61,459	62,039	62,619	63,199
1100	63,777	64,355	64,933	65,510	66,087	66,664	67,240	67,815	68,390	68,964
1200	69,536

Таблица для Тип L (Fe-CuNi)
Typ L Temp. ^oC	0	-10	-20	-30	-40	-50	-60	-70	-80	-90
-200,00	-8,15
-100,00	-4,75	-5,15	-5,53	-5,9	-6,26	-6,6	-6,93	-7,25	-7,56	-7,86
0	0	-0,51	-1,02	-1,53	-2,03	-2,51	-2,98	-3,44	-3,89	-4,33
	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0	0	-0,52	-1,05	-1,58	-2,11	-2,65	-3,19	-3,73	-4,27	-4,82
100	5,37	5,92	6,47	7,03	7,59	8,15	8,71	9,27	9,83	10,39
200	10,95	11,51	12,07	12,63	13,19	13,75	14,31	14,88	15,44	16
300	16,56	17,12	17,68	18,24	18,8	19,36	19,92	20,48	21,04	21,6
400	22,16	22,72	23,29	23,86	24,43	25	25,57	26,14	26,71	27,28
500	27,85	28,43	29,01	29,59	30,17	30,75	31,33	31,91	32,49	33,08
600	33,67	34,26	34,85	35,44	36,04	36,64	37,25	37,85	38,47	39,09
700	39,72	40,35	40,98	41,62	42,27	42,92	43,57	44,23	44,89	45,55
800	46,22	46,89	47,57	48,25	48,94	49,63	50,32	51,02	51,72	52,43

Периодически у многих клиентов возникают проблемы с определением типа термопары, когда нет описательных характеристик и необходимо подобрать замену или аналог. Решить ее довольно просто, главное знать принципы классификации термопар. В системе классификации термоэлементов есть цветовая маркировка изоляции проводников.

Например, европейская классификация по сплавам для термопар Тип L (Fe-CuNi) и Тип J (Fe-CuNi) одинаковая, очень важно понимать что они не взаимозаменяемые и напряжение на выходе при одной и той же температуре у этих термопар будет разное. Таблица стандартов по цветовой маркировке изоляции проводов будет очень полезна в определении типа термопары, если нет никакой маркировки.

Также необходимо отметить разновидность исполнения сенсорной части (горячего спая) термопар. Они бывают с изолированным и неизолированным рабочим спаем.

Показатель быстродействия при измерении температуры у неизолированной термопары выше, чем у изолированной. Но при этом усложняется схема подключения и требуются изолированные модули ввода. Поскольку разница в быстродействии не столь существенна, в основном используются термопары с изолированным спаем.

Как и все измерители температуры, термопары имеют классификацию по точности.

Для примера классы точности Тип K и Тип J, самых распространенных в использовании термопар

Класс 1: ±1.5 °C или ±0.004 x T (Тип K: -40 до +1000 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Класс 2: ±2.5 °C или ±0.0075 x T (Тип K: -40 до +1200 °C), (Тип J :-40 до +750 °C)

Технические характеристики наиболее популярных термоэлектрических преобразователей (термопар) в соответствии с ГОСТ 3044 приведены в таблице:

Тип термопары	НСХ термопары	Материал положительного термоэлектрода	Материал отрицательного термоэлектрода	Диапазон измеряемых температур, °C	Рабочий диапазон температур, °C
ТХК Тип L	XK (L)	Сплав хромель НХ9,5 (90,5% Ni + 9,5% Cr)	Сплав копель МНМц 43-0,5 (56% Cu + 44% Ni)	-200...800	-200...600
ТХA Тип K	ХА (K)	Сплав хромель НХ9,5(90,5% Ni + 9,5% Cr)	Сплав алюмель НМц АК 2-2-1 (94,5% Ni + 5,5% Al, Si, Mn, Co)	-200...1300	-200...1000
ТЖК Тип J	ЖК (J)	Железо (Fe)	Сплав константан (55% Cu + 45% Ni, Mn, Fe)	-200...900	-200...700
ТПП Тип S	ПП (S)	Сплав платинородий ПР-10 (90% Pt + 10% Rh)	Платина (Pt)	0...1600	0...1300
ТПР Тип B	ПР (B)	Сплав платинородий ПР-30 (70% Pt + 30% Rh)	Сплав платинородий ПР-6 (94% Pt + 4% Rh)	300...1800	300...1600

Многие клиенты заблуждаются в том, что если типу термопары соответствует рабочий диапазон, например, 1200оС, то все модели термопары с этим типом будут работать в данном диапазоне. Незащищенный спай термопары быстро выгорит, и термопара выйдет из строя. Именно поэтому, сообразно задачам в измерении и рабочим диапазонам, есть разные по конструктиву и степени защиты модели термопар. Самой распространенной защитой для спая/термопары является металлический чехол или гильза из сплава Инконель 600 (2.4816, жаропрочный сплав на никелевой основе). Изоляцией для спая служит окись магния (MgO), сжатая под давлением. Такая защита делает термопару устойчивой к самым экстремальным условиям эксплуатации (повышенное давление, вибрация, сотрясения), позволяет выдерживать высокие механические нагрузки и обеспечивает долгий срок службы термопары, а также в зависимости от диаметра позволяет термопаре быть гибкой.

Ярким примером такой термопары, которая достаточно универсальна в своем прикладном характере, является термопара в жаропрочной оболочке MKG/E:

Термопара Тип K (NiCr-Ni), стекловолоконный кабель Модель: MKG/E
	-220...+1150°C тип K (NiCr-Ni) Класс 1 гибкая оболочка стекловолоконный кабель 2м, 4м, 6м… IP65	Термопара MKG/E заключена в жаропрочную оболочку из сжатой под давлением окиси магния. Это делает ее устойчивой к самым экстремальным условиям эксплуатации.читать подробнее...

Поскольку сферы применения термопар очень многогранны, то и модификации термопар имеют достаточное многообразие.

Например, для измерения температуры вязких веществ в экструдерах или измерении температуры подшипников, часто используются байонетные термопары. Такие, как BF1/T или BF2/T.

Байонетная термопара с заостренным 120° измерительным наконечником Модель: BF1/T
	-30...+350°C тип J, K, L Класс 1 120° наконечник байонетный разъем	Термопара BF1/T имеет байонетное соединение и заостренный на 120° измерительный наконечник. Предназначена для измерения температуры в диапазоне от -30 до +350°C.читать подробнее...

В пищевой промышленности часто используются прокалывающие термопары, для измерения температуры продукта. Это может быть просто необходимым условием, чтобы соблюдать технологический процесс.

Ручная прокалывающая термопара с ручкой из ПТФЭ для быстрого и точного измерения температуры вязко-пластичных веществ Модель: HE/T
	-50...+600°C тип J, K, L Класс 1 рукоятка из ПТФЕ TC мини-штекер	Ручная прокалывающая термопара HE/T предназначена для быстрого и точного измерения температуры вязко-пластичных веществ в диапазоне -50...+600°C.читать подробнее...

Обращаем ваше внимание на то, что очень часто для сохранения точности в измерении температуры посредством термопар, требуются особые компоненты для их подключения, это коннекторы и компенсационный кабель.

Коннектор для термопар Тип K, J Модель: ST/E
	TE-разъем папа/мама размер Мини/Стандарт	Предназначены для быстрого и надежного подсоединения термопар к измерительным приборам большинства производителей измерительной техники. Подсоединение имеет полярность.читать подробнее...

Компенсационный кабель для термопар Модель: ALK/E
	для термопар Тип К, J, L силиконовая изоляция (-50...+200°C) стекловолоконная изоляция (-50...+400°C) ПВХ изоляция (-30...+105°C)	Подключение термопар (термоэлектрических преобразователей) к функциональным и вторичным приборам происходит посредством компенсационных проводов.читать подробнее...

Термопары самых различных модификаций Вы сможете найти в нашем каталоге, это позволит решить вам задачи по измерению температуры с уверенностью в надежности и качестве.

Важно отметить, что немецкая компания FuehlerSysteme может изготовить для вас термопары по вашим чертежам и с учетом ваших пожеланий, в том числе в минимальных количествах, небольшими партиями, ведь ни для кого не секрет, что термопары очень часто требуется подобрать под индивидуальные нужды клиента.

Нам по силам: изменить диаметр и длину измерительной части, увеличить до необходимого длину кабеля и подобрать его изоляцию. Возможно изготовление индивидуальных модификаций по вашим чертежам.

Область применения термопар очень широка, и, как правило, заменить их нельзя никаким другим прибором. Вот лишь некоторые из способов использования термопар:

промышленность и наука: с помощью термопар измеряется температура печи, выхлопных газов, дизельных двигателей, газотурбинных и паротурбинных установках и прочих промышленных процессов, в том числе автоматизированных; многие термопары подходят даже для работы в агрессивных средах, а также для использования при очень высоких температурах, например, с их помощью можно измерить температуру расплавленного металла;
быт: температура газовых котлов, водонагревателей, других отопительных приборов, паяльников, электроутюгов, электрокаминов;
наука и медицина: измерение температуры органов и тканей человека или животного.

Почти каждый и нас в той или иной степени сталкивается с применением термопар, поэтому полезно иметь о них хотя бы общее представление. Надеемся , что данная статья была полезна для вас, но если у вас остались вопросы, то мы с радостью ответим на них по телефонам по телефонам 8 (800) 500-09-67 и 8 (812) 340-00-57.