¿Cómo seleccionar el cable de compensación de termopar adecuado?

Los instrumentos indicadores de temperatura pueden medir, controlar y ajustar con precisión la temperatura del entorno medido. Para extender la distancia de transmisión del termopar, los cables del termopar se han vuelto muy utilizados . Si la selección y el uso de los cables de compensación del termopar no son correctos, se producirán desviaciones en la medición y el control de la temperatura, y se producirán directamente accidentes graves. Por lo tanto, comprender la definición, el principio, la función y la selección de los cables de compensación de temperatura es el conocimiento que debe aprender todo técnico que utilice termopares para medir la temperatura .

1. Resumen

1.1 Definición

El cable de compensación del termopar está compuesto por un cable de aleación, una capa de aislamiento, una cubierta y una capa de blindaje. En un determinado rango de temperatura (incluida la temperatura normal), es un par de cables con capas de aislamiento que tienen el mismo valor nominal que la fuerza termoeléctrica del termopar combinado, que se utiliza para conectar el termopar y el dispositivo de medición para compensar el error. causado por el ajuste de temperatura en la unión de ellos con el termopar.

1.2 Tipo

Hay dos tipos de cables de compensación de termopar: tipo de extensión y tipo de compensación.

(1) Para los cables de extensión de termopar , la composición química nominal y el valor EMF son los mismos que los de los cables de termopar coincidentes, y la letra "X" se agrega después del número de graduación del termopar, como " K X"" E X" ;

(2) Para los cables de compensación de termopar, la composición química nominal del cable de aleación es diferente del cable de termopar correspondiente, pero su valor EMF es el mismo que el del cable correspondiente a 0~100 °C o 0~200 °C. Por lo tanto, se representa con la letra "C" agregada después del número de graduación del termopar, como "KC". Se pueden aplicar diferentes alambres de aleación a un termopar del mismo tipo (número de graduación) y se distinguen por letras adicionales, como KCA y KCB.

2. Principio

Efecto Seebeck : dos conductores de diferentes materiales forman un bucle cerrado. Cuando hay un gradiente de temperatura en ambos extremos, fluirá una corriente a través del bucle. En este momento, hay una fuerza electromotriz entre los dos extremos: fuerza termoelectromotriz.

                                      Figura 1

En la ruta de medición del termopar, es necesario conectar cables e instrumentos de visualización. Los materiales de estos electrodos térmicos son generalmente diferentes a los de los hilos. La ley de los Metales Intermedios señala que, bajo ciertas condiciones, se pueden conectar cables e instrumentos de visualización al circuito.

                                    Figura 2

En el circuito medido por termopar, siempre que la temperatura en ambos extremos del conductor intermedio sea la misma, la fuerza termoelectromotriz total del circuito de medición del termopar no se verá afectada después de que los dos extremos estén conectados a otros conductores de material metálico en el medio. . Como se puede ver en las Figuras 1 y 2.

T : temperatura de la unión de medición

Tn : temperatura de la unión de referencia

T0 : temperatura ambiente (temperatura ambiente)

En este momento, el valor de EMF del circuito en la figura es:

eABBA ( T , Tn , T0 ) = eAB ( T , Tn ) + eAB ( Tn , T0 )

Cuando la unión de referencia Tn se reemplaza por otro cable de termopar para reemplazar A y B, si las propiedades termoeléctricas de A' y A, B' y B son las mismas, es decir:

eABBA (T, Tn, T0) = eAB (T, Tn )+eA′B′(Tn, T0)

Si el cable de conexión puede satisfacer eAB(Tn, T0) = eA′B′(Tn, T0), puede desempeñar el papel de potencial de compensación. En este momento, la fuerza electromotriz total del circuito es :

eABB′A′(T, Tn, T0) = eAB(T, Tn) + eA′B′(Tn, T0).

En este momento, la fuerza termoelectromotriz total medida del termopar solo se ve afectada por el terminal de medición T y la temperatura ambiente T0, y no está relacionada con el cambio de temperatura Tn del terminal de referencia. Este principio se utiliza en el cable de compensación en aplicaciones prácticas. Para ser precisos, la unión de referencia del termopar se extiende a un entorno con una temperatura relativamente constante a través del cable de compensación para eliminar la influencia del cambio de temperatura de la unión de referencia .

3. Cómo elegir correctamente el cable de compensación del termopar

Las variedades de productos y modelos de cables de compensación de termopar se muestran en la Tabla 1.

(1) .Temperatura ambiente:

Cuando la temperatura ambiente es de -25~105°C, se puede seleccionar el cable de compensación con cubierta de PVC. Cuando la temperatura ambiente es de -60~205°C, se puede seleccionar el cable de compensación con cubierta de PTFE ;

(2) . Ambiente de trabajo:

El cable de compensación de termopar extendido se refiere al cable de aleación hecho del mismo material que el termopar utilizado, que generalmente se indica con la letra X agregada al número de graduación del termopar. El cable de compensación del termopar de tipo compensación significa que su valor de fuerza electromotriz térmica es el mismo que el valor nominal de la fuerza electromotriz térmica del termopar coincidente a 0~100 °C o 0~200 °C , pero la composición del alambre de aleación de los dos es diferente;

(3) . Condiciones de trabajo en el sitio:

A. Seleccione los cables de compensación de termopar (grado común y grado de precisión) de acuerdo con las características termoeléctricas: el error de grado normal es de ± 2,5 °C ( ± 100 μ V) y el error de grado de precisión es de ± 1,5 °C ( ± 60 μ V) . V);

B. Elija de acuerdo con la estructura del núcleo del cable: hay un núcleo de alambre de una sola hebra y un núcleo de alambre de varias hebras (alambre blando);

C. De acuerdo con la situación de protección requerida en el sitio: cable de compensación con capa de protección y cable de compensación sin capa de protección.

                                                                       tabla 1

4. Atención

(1) Los cables de compensación del termopar solo se pueden usar con el termopar correspondiente, y no se pueden usar aquellos que son inconsistentes ;

(2) El cable de compensación tiene positivo y negativo que no deben estar mal conectados, de lo contrario no solo no se logrará el efecto de compensación, sino que también se producirán más errores de medición ;

(3) La temperatura en el punto de conexión entre el termopar y el cable de compensación no puede exceder la temperatura de funcionamiento especificada, y si excede el rango de temperatura de funcionamiento especificado, las características termoeléctricas del cable de compensación y el termopar son bastante diferentes, lo que genera errores de medición. ;

(4) Para las dos uniones conectadas a los terminales del termopar, la temperatura de las dos uniones debe mantenerse lo más constante posible ;

(5) Mantenga la temperatura en el nodo con el terminal del instrumento lo más constante posible. Para el entorno que afecta el cambio de temperatura, el nodo debe protegerse para evitar el cambio de temperatura ;

(6) Porque la señal del termopar generalmente está en el nivel de microvoltios . Si la distancia es demasiado larga, la atenuación de la señal y el acoplamiento de una fuerte interferencia eléctrica en el entorno son suficientes para distorsionar la señal del termopar, lo que da como resultado una medición y un control de la temperatura inexactos. Lo que es más grave, se producirán f luctuaciones en los resultados de las pruebas. Según la experiencia, generalmente es mejor controlar la longitud del cable de compensación del termopar dentro de los 15 metros. Si supera los 15 metros, se recomienda añadir un transmisor de temperatura.

(7) Los cables de compensación de termopar deben mantenerse alejados de líneas eléctricas y fuentes de interferencia durante el tendido y el cableado. Donde sea inevitable cruzar, se debe adoptar la forma de cruzar tanto como sea posible, no paralela.

(8) Para ocasiones en las que hay muchas fuentes de interferencia en el sitio, se pueden usar cables de compensación de termopar blindados para mejorar el rendimiento antiinterferencias de los cables de conexión. Preste atención a la puesta a tierra estricta de la capa de blindaje de los cables de compensación, de lo contrario, la capa de blindaje no solo no tendrá efecto de blindaje, sino que aumentará la interferencia.

5. Conclusión

Como una forma de extender la distancia de transmisión del termopar, los cables de compensación de termopar son económicos , aplicables y pueden garantizar la precisión de la medición , que se utilizan ampliamente en el campo de la medición de temperatura en aplicaciones de la industria de la aviación. La correcta selección y uso de los mismos puede reflejar el valor.