Ús correcte dels cables de compensació de termopar en la mesura de la temperatura

Els cables de compensació de termopar s’han utilitzat àmpliament en la mesura de la temperatura del termopar. Si enteneu el principi, la funció, el mètode d’acció i les precaucions dels cables de compensació de termopar, podeu utilitzar plenament la funció dels cables de compensació de termopar, en cas contrari, s’enfonsarà. En la producció industrial, tot i que els termoparells s’han utilitzat àmpliament com a sensors de temperatura per a la mesura i el control de la temperatura, i les persones coneixen amb ells, si el mètode d’ús correcte no es presta atenció, pot provocar una desviació important en la mesura i el control de la temperatura i, en casos greus, causen directament pèrdues econòmiques. Per tant, s’hauria de prendre seriosament.
1, Introducció al principi de mesurament de la temperatura dels termoparells
Un circuit compost per dos materials homogenis diferents A i B s’anomena termopar. A. Els punts de contacte connectats als dos extrems del material B estan representats per J1 i J2 respectivament. Si la temperatura T1 i T2 dels punts de contacte de J1 i J2 són diferents, es generarà un potencial elèctric al circuit, que normalment es coneix com a potencial termoelèctric. Quan un material de temps b -, la magnitud del potencial termoelèctric depèn de la diferència de temperatura entre T1 i T2, expressada per la fórmula com a
EAB (T1, T2)=EAB (T1)+EBA (T2)=eAB (t1) -eab (t2) (1)
En la fórmula: el material EAB (T1, T2) és un termopar de B té una diferència de potencial termoelèctrica entre les temperatures de la unió T1 i T2.
EAB (T1): el potencial al punt B quan la temperatura és T1.
EAB (T2), EBA (T1) - A El potencial a la temperatura del punt B és igual de magnitud i contrari en signe.
Per tal d’unificar materials termopar i estandarditzar-los, els estàndards nacionals rellevants han estipulat la composició del material termopar a els components de la puresa b 0 C, representat aquí com T 0, i diversos tipus de taules de calibració de termopar es fan per a una referència i càlcul fàcils.
En comparació amb la forma de la figura 1, la fórmula (1) es transforma en
EAB (ti, t2)=eAB (t1, t 0)-EAB (t2, t 0) (2)
La fórmula (2) és la fórmula pràctica que utilitzem actualment, sempre que sabem T1 T2, EAB (Ti, T 0) i EAB (T2, T 0) es poden trobar a la taula de graduació.
Dos cables de compensació de termopar
En primer lloc, analitzem la llei del conductor de connexió i la llei de la temperatura intermèdia dels termoparells.
En aplicacions pràctiques, sempre hi ha una distància entre mesurar i controlar els instruments i els termoparells. Els materials C i D al centre també són dos materials homogenis. Segons la llei del conductor intermedi en termoparells, l’expressió del potencial total mesurat es pot derivar de la manera següent:
EZ=EAB (T1, T3)+ECD (T3, T2) (3)
L’equació (3) és la llei del conductor de connexió de termopar. Si la connexió no es troba en una secció, l'EZ potencial total també és la suma de cada secció. En la mesura, esperem que el potencial total a l’extrem de mesura sigui l’EAB termopar (T1, T2), que és convenient per controlar la mesura de l’instrument per evitar que es pugui generar un potencial addicional per connexions intermèdies. L’expressió és:
EAB (T1, T2)=EZ=EAB (T1, T3)+EAB (T3, T2) (4)
A l'equació (4), T3 es coneix com a temperatura intermèdia, per tant, també es coneix com la llei de la temperatura intermèdia. Això requereix que trobem un determinat CD material, les seves característiques són:
ECD (T3, T2)=EAB (T3, T2) (5)
El material que satisfà l’equació (5) s’anomena filferro compensador del termopar. Com que hi ha molts tipus de termoparells, també hi ha molts tipus de cables de compensació de termopar.
3, Errors comuns en l'ús de cables compensadors i els errors resultants
1. Connecteu els terminals positius i negatius del filferro de compensació de termopar a la inversa amb la termocopa
Si els pols positius i negatius del fil de compensació de termopar es connecten a la inversa als pols positius i negatius del termopar, i els pols positius i negatius del termopar es connecten correctament als pols positius i negatius de l'instrument, prenent el termocou de tipus K com a exemple. Aquest error és força comú en les aplicacions perquè després de la connexió, la tendència de canvi de temperatura de l’objecte controlat és coherent amb l’instrument de visualització. A més, molts productes de cable de compensació de termopar tenen actualment un etiquetatge no estàndard, cosa que dificulta la distingida; Alguns fabricants fins i tot etiqueten els colors de manera incorrecta. A continuació, es mostra una anàlisi dels errors causats per aquesta situació.
Si es connecta correctament, el potencial termoelèctric total rebut per l'instrument és
Ez=ek (ti, t3)+ekx (t3, t2)=ek (t1, t3)+ek (t3, t2)=ek (t1, t2) (6)
A causa d'un error de connexió, segons la llei dels conductors intermedis, el potencial termoelèctric total rebut per l'instrument és
Ez=ek (t1, t3)+ekx (t3, t2) (7)
Per als cables de compensació ampliada de KX, n’hi ha
E'kx (t3, t2) =- ekx (t3, t2) =-- ek (t3, t2) (8)
Calculeu l’error generat pel valor de la mesura de l’instrument
Ez'-ez=ek (t1, t3) -ek (t3, t2) -ek (t1, t3) -ek (t3, t2) =-2 ek (t3, t2) (9)
La temperatura a prop del forn industrial general és com a mínim de 8 graus que la temperatura a la sala de control. Per tant, l'error resultant és exactament el doble del valor de compensació del fil compensador. Per als termoparells de tipus K, el valor potencial diferencial és generalment al voltant de 40C/(μ V), i la temperatura mesurada és aproximadament 16 graus inferior a la temperatura real. Si la temperatura de control s’estableix a 600 graus, la temperatura real hauria d’estar al voltant dels 616 graus.
A partir de l’anàlisi anterior, es pot veure que quan els pols positius i negatius del fil de compensació de termopar es reverteixen, no només deixa de compensar, sinó que també duplica l’error en comparació amb no connectar el fil de compensació. Per tant, cal tenir en compte la polaritat del fil de compensació a l’hora de connectar -la.
2. El model de filferro de compensació utilitzat és incorrecte
Si el mateix tipus de filferro compensador es combina amb el mateix tipus de termopar, encara es produiran errors si el tipus de fils de compensació seleccionat és incorrecte. Si s’utilitza un termopar de tipus S, s’utilitza el filferro de compensació KX del termopar de tipus K.
Segons la llei del conductor intermedi, el potencial termoelèctric total rebut per l’instrument és
E'z (t1, t2)=es (t1, t3)+ekx (t3, t2) (10)
Si el fil de compensació del tipus S s'utilitza correctament sense considerar l'error propi del fil compensador, el potencial total mesurat per l'instrument és EZ (T1, T2)=es (T1, T3)+ES (T3, T2) (11)
A causa de la selecció del cable de compensació equivocada, el valor de mesura de l'instrument va donar lloc a errors tal com es mostra a les equacions (10) - (11)
Ez'-ez=ekx (t3, t2) -es (t3, t2) (12)
Si la temperatura de treball de la termopar del tipus S és de 900 graus i la temperatura ambient a la sala de control és de 25 graus, encara segons T 3-- t {{4} graus, comproveu les taules de calibració S-PAIR i K
EKX (T3, T2) -es (T3, T2) =0. 278mV
La temperatura mesurada per l’instrument és superior a la temperatura real. Si l'instrument es controla a 900 graus, el valor real és de només 875,1 graus, amb un error de 24,9 graus.
Si la polaritat es reverteix de nou en la situació anterior, el valor de la mesura de l’instrument serà més elevat. Quan l'instrument mostra 900 graus, la temperatura real és de 933,2 graus, amb un error de 33,2 graus.
3.
En aplicacions pràctiques, sovint es troba que els cables ordinaris s’utilitzen per connectar cables compensadors a causa de la seva longitud insuficient, o bé es connecta una secció de fil ordinari després que es trenqui el fil compensador.
4, precaucions per utilitzar cables compensadors
1. Selecció de cables de compensació
El filferro de compensació s’ha de seleccionar correctament segons el tipus de termopar utilitzat i l’ocasió en què s’utilitza.
2. Connexió de contacte
Proveu de mantenir la temperatura dels dos punts de contacte el més a prop possible al terminal de termopar. La temperatura al punt de connexió amb el terminal de l’instrument ha d’estar el més a prop possible. A les zones on hi ha un ventilador al gabinet d’instruments, s’han de protegir els punts de contacte per evitar que el ventilador bufi directament als punts de contacte.
3. Utilitzeu la longitud
Com que el senyal de la termopar és molt baix, a nivell de microvolt, si s’utilitza a una distància llarga, l’atenuació del senyal i una forta interferència elèctrica en l’entorn poden causar distorsió del senyal de termocop, donant lloc a una mesura i control de temperatura inexactes. En casos greus, es poden produir fluctuacions de temperatura durant el control. A partir de l’experiència, normalment és millor controlar la longitud del fil de compensació de termopar a 15 metres. Si supera els 15 metres, es recomana utilitzar un transmissor de temperatura per transmetre el senyal. El transmissor de temperatura converteix el valor potencial corresponent a la temperatura en corrent directe per a la transmissió i té una forta capacitat anti-interferència.