Hva er et termoelement: Arbeidsprinsipp og dets applikasjoner

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





I 1821 avslørte en fysiker nemlig “Thomas Seebeck” at når to forskjellige metalltråder ble koblet i begge ender av det ene krysset i en krets når temperaturen ble påført krysset, vil det være en strøm av strøm gjennom kretsen som er kjent som elektromagnetisk felt (EMF). Energien som produseres av kretsen heter Seebeck-effekten. Begge de italienske fysikerne Leopoldo Nobili og Macedonio Melloni ble brukt sammen med Thomas Seebecks effekt som retningslinje, for å designe et termoelektrisk batteri i år 1826, som kalles en termisk multiplikator, trakk det fra oppdagelsen av Seebecks termoelektrisitet ved å slå sammen en galvanometer samt en termopil for å beregne stråling. For hans innsats identifiserte noen Nobili som oppdageren av termoelementet.

Hva er et termoelement?

Termoelementet kan defineres som en slags temperatur sensor som brukes til å måle temperaturen på et bestemt punkt i form av EMF eller en elektrisk strøm. Denne sensoren består av to forskjellige metalltråder som er koblet sammen i ett kryss. Temperaturen kan måles i dette krysset, og temperaturendringen til metalltråden stimulerer spenningene.




Termoelement

Termoelement

Mengden EMF som genereres i enheten er veldig liten (millivolt), så veldig følsomme enheter må brukes til å beregne e.m.f produsert i kretsen. De vanlige enhetene som brukes til å beregne e.m.f er spenningsbalanseringspotensiometer og det vanlige galvanometeret. Fra disse to brukes et balanseringspotensiometer fysisk eller mekanisk.



Termoelementets arbeidsprinsipp

De termoelementprinsipp avhenger hovedsakelig av de tre effektene, nemlig Seebeck, Peltier og Thompson.

Se beck-effekt

Denne typen effekt forekommer blant to forskjellige metaller. Når varmen kommer til en av metalltrådene, forsyner strømmen av elektroner fra varm metalltråd til kald metalltråd. Derfor stimulerer likestrøm kretsen.


Peltier-effekt

Denne Peltier-effekten er motsatt av Seebeck-effekten. Denne effekten sier at forskjellen i temperatur kan dannes mellom to forskjellige ledere ved å anvende den potensielle variasjonen blant dem.

Thompson-effekt

Denne effekten sier at når to forskjellige metaller festes sammen, og hvis de danner to skjøter, induserer spenningen den totale lederlengden på grunn av temperaturgradienten. Dette er et fysisk ord som viser endring i temperatur og retning i en nøyaktig posisjon.

Konstruksjon av termoelement

Enhetens konstruksjon er vist nedenfor. Den består av to forskjellige metalltråder og som er koblet sammen i kryssenden. Krysset tenker som måleenden. Enden på krysset er klassifisert i tre typer, nemlig ujordet, jordet og utsatt kryss.

Termoelementkonstruksjon

Termoelementkonstruksjon

Ungrounded-Junction

I denne forbindelsen er lederne helt atskilt fra beskyttelsesdekselet. Anvendelsene til dette krysset inkluderer hovedsakelig høytrykkspåføringsarbeider. Den største fordelen med å bruke denne funksjonen er å redusere effekten av magnetisk felt.

Jordet kryss

I denne typen kryss er metalltrådene, samt beskyttelsesdekselet, koblet sammen. Denne funksjonen brukes til å måle temperaturen i den sure atmosfæren, og den gir motstand mot støyen.

Exposed-Junction

Det utsatte krysset gjelder i de områdene der det kreves rask respons. Denne typen kryss brukes til å måle gastemperaturen. Metallet som brukes til å lage temperatursensoren, avhenger i utgangspunktet av beregning av temperaturområdet.

Generelt er et termoelement designet med to forskjellige metalltråder, nemlig jern og konstantan som gjør detekteringselement ved å koble til ved et kryss som er navngitt som et varmt kryss. Dette består av to kryss, det ene krysset er forbundet med et voltmeter eller sender hvor kaldkrysset og det andre krysset er assosiert i en prosess som kalles et varmt kryss.

Hvordan fungerer et termoelement?

De termoelementdiagram er vist på bildet nedenfor. Denne kretsen kan bygges med to forskjellige metaller, og de kobles sammen ved å generere to kryss. De to metallene er omgitt av forbindelsen gjennom sveising.

I diagrammet ovenfor er kryssene betegnet med P & Q, og temperaturene er betegnet med T1 og T2. Når temperaturen på krysset er ulik hverandre, genereres den elektromagnetiske kraften i kretsen.

Termoelementkrets

Termoelementkrets

Hvis det tempererte ved kryssenden blir til ekvivalent, produserer ekvivalent, så vel som omvendt elektromagnetisk kraft, i kretsen, og det strømmer ikke gjennom den. Tilsvarende blir temperaturen i kryssenden ubalansert, og den potensielle variasjonen induserer i denne kretsen.

Størrelsen på den elektromagnetiske kraften som induseres i kretsen, er avhengig av materialtyper som brukes til å lage termoelement. Hele strømmen gjennom kretsen beregnes av måleverktøyene.

Den elektromagnetiske kraften indusert i kretsen beregnes av følgende ligning

E = a (∆Ө) + b (∆Ө) 2

Hvor ∆Ө er temperaturforskjellen mellom den varme termoelementkryssenden og referansetermoelementkryssenden, er a & b konstanter

Termoelementtyper

Før du går med en diskusjon om termoelementtyper, må det tas i betraktning at termoelementet må beskyttes i et beskyttende tilfelle for å isolere seg fra atmosfæriske temperaturer. Dette dekket vil minimere korrosjonspåvirkningen på enheten.

Så det er mange typer termoelementer. La oss se nærmere på disse.

Skriv inn K - Dette blir også betegnet som termoelement av typen nikkel-krom / nikkel-aluminium. Det er den mest brukte typen. Den har funksjonene til forbedret pålitelighet, presisjon og billig og kan fungere i utvidede temperaturområder.

K Type

K Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelementklasse - -454F til 2300F (-2700C til 12600C)

Skjøteledning (00C til 2000C)

Denne K-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 2.2C eller +/- 0.75% og spesialgrensene er +/- 1.1C eller 0.4%

Skriv J - Det er en blanding av Iron / Constantan. Dette er også den mest brukte typen termoelement. Den har funksjonene til forbedret pålitelighet, presisjon og billig. Denne enheten kan bare brukes i mindre temperaturområder og har kort levetid når den brukes i et høyt temperaturområde.

J Type

J Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelementklasse - -346F til 1400F (-2100C til 7600C)

Skjøteledning (00C til 2000C)

Denne J-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 2.2C eller +/- 0.75% og spesialgrensene er +/- 1.1C eller 0.4%

Type T - Det er en blanding av kobber / Constantan. Termoelementet av T-typen har økt stabilitet og er vanligvis implementert for applikasjoner med lavere temperatur som frysere med ultra lav temperatur og kryogenikk.

T Type

T Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelementklasse - -454F til 700F (-2700C til 3700C)

Skjøteledning (00C til 2000C)

Denne T-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 1.0C eller +/- 0.75% og spesialgrensene er +/- 0.5C eller 0.4%

Type E - Det er en blanding av nikkel-krom / Constantan. Den har større signalevne og forbedret nøyaktighet sammenlignet med termoelementer av type K og J når den brukes på ≤ 1000F.

E Type

E Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelementklasse - -454F til 1600F (-2700C til 8700C)

Skjøteledning (00C til 2000C)

Denne T-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 1.7C eller +/- 0.5% og spesialgrensene er +/- 1.0C eller 0.4%

Type N - Det regnes som enten Nicrosil eller Nisil termoelement. Temperatur- og nøyaktighetsnivåene av type N er lik type K. Men denne typen er dyrere enn type K.

N Type

N Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelementklasse - -454F til 2300F (-2700C til 3920C)

Skjøteledning (00C til 2000C)

Denne T-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 2.2C eller +/- 0.75% og spesialgrensene er +/- 1.1C eller 0.4%

Type S - Det regnes som enten Platinum / Rhodium eller 10% / Platinum termoelement. S-typen termoelement er ekstremt implementert for applikasjoner med høyt temperaturområde, for eksempel i bioteknologi og apotekorganisasjoner. Den brukes til og med til applikasjoner med mindre temperaturområder på grunn av økt nøyaktighet og stabilitet.

S Type

S Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelement - -58F til 2700F (-500C til 14800C)

Skjøteledning (00C til 2000C)

Denne T-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 1.5C eller +/- 0.25% og spesialgrensene er +/- 0.6C eller 0.1%

Type R - Det regnes som enten Platinum / Rhodium eller 13% / Platinum termoelement. S-typen termoelement er ekstremt implementert for applikasjoner med høyt temperaturområde. Denne typen er inkludert med en høyere mengde Rhodium enn Type S som gjør enheten dyrere. Funksjonene og ytelsen til type R og S er nesten like. Den brukes til og med til applikasjoner med mindre temperaturområder på grunn av økt nøyaktighet og stabilitet.

R Type

R Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelement - -58F til 2700F (-500C til 14800C)

Skjøteledning (00C til 2000C)

Denne T-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 1.5C eller +/- 0.25% og spesialgrensene er +/- 0.6C eller 0.1%

Type B - Det regnes som enten 30% av Platinum Rhodium eller 60% av Platinum Rhodium termoelement. Dette er mye brukt i det høyere spekteret av temperaturapplikasjoner. Av alle ovennevnte typer har type B den høyeste temperaturgrensen. Ved nivåer med økt temperatur vil termoelement type B ha økt stabilitet og nøyaktighet.

B Type

B Type

Temperaturområdene er:

Ledning av termoelement - 32F til 3100F (00C til 17000C)

Skjøteledning (00C til 1000C)

Denne T-typen har et nøyaktighetsnivå på

Standard +/- 0,5%

Typene S, R og B regnes som edelmetalltermoelementer. Disse er valgt fordi de kan fungere selv ved høye temperaturområder, og gir stor nøyaktighet og lang levetid. Men sammenlignet med basismetalltyper er disse dyrere.

Mens man velger et termoelement, må man ta hensyn til mange faktorer som passer deres applikasjoner.

  • Sjekk hvilke lave og høye temperaturområder som er nødvendige for applikasjonen din?
  • Hvilket budsjett for termoelementet som skal brukes?
  • Hvor stor andel nøyaktighet skal brukes?
  • Under hvilke atmosfæriske forhold opererer termoelementet slik som inert gass eller oksiderende
  • Hva er responsnivået det forventes, noe som betyr at hvor raskt enheten trenger å svare på temperaturendringene?
  • Hva er levetiden som kreves?
  • Kontroller før operasjonen at enheten er nedsenket i vann eller ikke, og til hvilket dybdenivå?
  • Vil bruken av termoelementet være intermitterende eller kontinuerlig?
  • Vil termoelementet bli utsatt for vridning eller bøying gjennom enhetens levetid?

Hvordan vet du om du har et dårlig termoelement?

For å vite om et termoelement fungerer perfekt, må man utføre testing av enheten. Før du går med utskiftingen av enheten, må du sjekke at den faktisk fungerer eller ikke. For å gjøre dette er et multimeter og grunnleggende kunnskap om elektronikk helt nok. Det er hovedsakelig tre tilnærminger for å teste termoelementet ved hjelp av et multimeter, og de forklares som nedenfor:

Motstandstest

For å utføre denne testen må enheten plasseres i en gasslinje, og utstyret som kreves er digitale multimeter- og krokodilleklips.

Fremgangsmåte - Koble krokodilleklemmene til seksjonene i multimeteret. Fest klipsene i begge ender av termoelementet der den ene enden brettes inn i gassventilen. Nå, slå på multimeteret og noter lesealternativene. Hvis multimeteret viser ohm i liten rekkefølge, er termoelementet i perfekt stand. Ellers når lesingen er 40 ohm eller mer, er den ikke i god stand.

Åpen krets test

Her er utstyret som brukes krokodilleklips, en lighter og et digitalt multimeter. Her beregnes spenning i stedet for å måle motstanden. Nå, med den lettere varmen opp den ene enden av termoelementet. Når multimeteret viser spenning i området 25-30 mV, fungerer det som det skal. Ellers, når spenningen er nær 20mV, må enheten byttes ut.

Test av lukket krets

Her er utstyret som brukes krokodilleklips, termoelementadapter og digitalt multimeter. Her plasseres adapteren inne i gassventilen, og deretter plasseres termoelementet til den ene kanten av adapteren. Nå, slå på multimeteret. Når avlesningen er i området 12-15 mV, er enheten i riktig stand. Ellers når spenningsavlesningen synker under 12mV, indikerer det en defekt enhet.

Så ved hjelp av testmetodene ovenfor kan man finne ut om et termoelement fungerer som det skal eller ikke.

Hva er forskjellen mellom termostat og termoelement?

Forskjellene mellom termostat og termoelement er:

Trekk Termoelement Termostat
Temperaturområde-454 til 32720F-112 til 3020F
PrisklasseMindreHøy
StabilitetGir mindre stabilitetGir middels stabilitet
FølsomhetTermoelement har mindre følsomhetTermostat gir best stabilitet
LineæritetModeratDårlig
SystemkostnadHøyMedium

Fordeler ulemper

Fordelene med termoelementer inkluderer følgende.

  • Nøyaktigheten er høy
  • Den er robust og kan brukes i miljøer som harde og høye vibrasjoner.
  • Den termiske reaksjonen er rask
  • Driftsområdet for temperaturen er bredt.
  • Bredt driftstemperaturområde
  • Kostnadene er lave og ekstremt jevne

Ulempene med termoelementer inkluderer følgende.

  • Ikke-linearitet
  • Minst stabilitet
  • Lav spenning
  • Det kreves referanse
  • minst følsomhet
  • Omkalibreringen av termoelementet er vanskelig

applikasjoner

Noen av applikasjoner av termoelementer Inkluder følgende.

  • Disse brukes som temperatursensorer i termostater i kontorer, hjem, kontorer og bedrifter.
  • Disse brukes i bransjer for å overvåke temperaturer på metaller i jern, aluminium og metall.
  • Disse brukes i næringsmiddelindustrien for kryogene applikasjoner og lavtemperaturapplikasjoner. Termoelementer brukes som varmepumpe for å utføre termoelektrisk kjøling.
  • Disse brukes til å teste temperaturen i kjemiske anlegg, petroleumsanlegg.
  • Disse brukes i gassmaskiner for å oppdage pilotflammen.

Hva er forskjellen mellom RTD og termoelement?

Den andre fremste tingen som må vurderes når det gjelder termoelementet, er hvordan det er forskjellig fra RTD-enheten. Så forklarer tabellen forskjellene mellom RTD og termoelement.

RTD Termoelement
RTD er utmerket egnet for å måle mindre temperaturområde som er mellom (-2000C til 5000C)Termoelementet er egnet for å måle et høyere temperaturområde som er mellom (-1800C til 23200C)
For et minimalt utvalg av bytter har den økt stabilitetDisse har minimal stabilitet, og resultatene er ikke presise når de testes flere ganger
Den har mer nøyaktighet enn et termoelementTermoelement har mindre nøyaktighet
Følsomhetsområdet er mer og kan til og med beregne minimale temperaturendringerFølsomhetsområdet er mindre, og disse kan ikke beregne minimale temperaturendringer
RTD-enheter har god responstidTermoelementer gir rask respons enn RTD
Resultatet er lineært i formResultatet er ikke-lineært i form
Disse er dyrere enn termoelementDisse er økonomiske enn RTD

Hva er levetiden?

De levetiden til termoelementet er basert på applikasjonen når den brukes. Så man kan ikke spesifikt forutsi termoelementets levetid. Når enheten vedlikeholdes ordentlig, vil enheten ha lang levetid. Mens de etter kontinuerlig bruk kan bli skadet på grunn av aldringseffekten.

Og også på grunn av dette vil ytelsen reduseres og signalene vil ha dårlig effektivitet. Prisen på termoelementet er heller ikke høy. Så det er mer foreslått å endre termoelementet hvert 2-3 år. Dette er svaret på hva er levetiden til et termoelement ?

Dermed handler alt om en oversikt over termoelementet. Av informasjonen ovenfor kan vi til slutt konkludere med at målingen av termoelementutgang kan beregnes ved hjelp av metoder som et multimeter, potensiometer og forsterker av utgangsenheter. Hovedformålet med termoelementet er å bygge konsistente og direkte temperaturmålinger i flere forskjellige applikasjoner.