Термопары. Типы термопар, рекомендации по выбору
10.03.2018
Эта статья содержит обзор существующих типов термопар, диапазоны измеряемых температур, условия эксплуатации. Рассматриваются различные материалы для их изготовления: никелевые и медно-никелевые сплавы — алюмель, хромель, копель, константан; медь, железо, вольфраморениевые сплавы — ВР5/ВР20; платина, платинородий. Типы термопар из неблагородных металлов и их особенности.
1. Тип °К (хромель-алюмель)
Используется для измерения температур в диапазоне от –200 ℃ до +1200 ℃ (рекомендуемый предел, зависящий от диаметра термоэлектродной проволоки).
В диапазоне температур от 200 до 500 ℃ может возникнуть эффект гистерезиса, когда показания при нагревании и охлаждении могут различаться.
В некоторых случаях разница достигает 5 ℃.
Работает в нейтральной атмосфере или атмосфере с избытком кислорода.
После термического старения показания снижаются.
Может произойти изменение термо-ЭДС при использовании в разряженной атмосфере, т.к. хром может выделяться из №-Сг вывода (так называемая миграция). При этом термопара показывает заниженную температуру.
Атмосфера серы вредна для термопары, т.к. воздействует на оба электрода.
2. Тип °1. (хромель-копель)
Используется для измерения температур в диапазоне от –200 ℃ до +800 ℃ (рекомендуемый предел, зависящий от диаметра термоэлектродной проволоки).
3. Тип °Е (хромель-константан)
Используется для измерения температур в диапазоне от –40 ℃ до +900 ℃.
Обладает высокой чувствительностью, что является плюсом.
Материалы электродов обладают термоэлектрической однородностью.
4. Тип °Т (медь-константан)
Используется для измерения температур в диапазоне от –250 ℃ до +300 ℃.
Может работать в атмосфере с небольшим избытком или недостатком кислорода.
Не рекомендуется использование термопар данного типа при температурах выше 400 ℃.
Не чувствительна к повышенной влажности.
Оба вывода могут быть отожжены для удаления материалов, вызывающих термоэлекрическую неоднородность.
5. Тип °3 (железо-константан)
На железном выводе может образоваться ржавчина из-за конденсации влаги.
Хорошо работает в разряженной атмосфере.
Максимальная температура применения +500 ℃, т.к. выше этой температуры происходит быстрое окисление выводов. Оба вывода быстро разрушаются в атмосфере серы.
Показания повышаются после термического старения.
Невысокая стоимость, т.к. в состав термопары входит железо.
6. Железо-копель
Используется для измерения температур в диапазоне от 0 до 760 ℃.
7. Тип °А (вольфраморениевый сплав ВР — вольфраморениевый сплав ВР)
Используется для измерения высоких температур от 0 до 2500 ℃ в инертной среде.
8. Тип °И (нихросил-нисил)
Это относительно новый тип термопары, разработанный на основе термопары типа К. Термопара типа К может легко загрязняться примесями при высоких температурах. Сплавляя оба электрода с кремнием, можно тем самым загрязнить термопару заранее, и таким образом снизить риск дальнейшего загрязнения во время работы.
Рекомендуемая рабочая температура до 1200 ℃ (зависит от диаметра проволоки), возможна кратковременная работа при 1250 ℃.
Высокая стабильность при температурах от 200 до 500 ℃ (значительно меньший гистерезис, чем для термопары типа К).
Считается самой точной термопарой из неблагородных металлов.
Типы термопар из благородных металлов и их особенности
1. Тип °В (платинородий-платинородиевая)
Максимальная температура, при которой может работать термопара, составляет 1500 ℃ (зависит от диаметра проволоки).
Кратковременное использование возможно до 1750 ℃.
Присутствует эффект загрязнения водородом, кремнием, парами меди и железа при температурах выше 900 ℃. Но данный эффект меньше, чем для термопар типа 5 и К.
При температуре выше 1000 ℃ термопара может загрязняться кремнием, который присутствует в некоторых видах защитных керамических материалов. Важно использовать керамические трубки, состоящие из высокочистого оксида алюминия.
Может работать в окислительной среде.
Не рекомендуется применение при температуре ниже 600 ℃, где термо-ЭДС очень мала и нелинейна.
2. Тип °5 (платинородий-платиновая)
Максимальная температура, при которой может работать термопара, составляет 1350 ℃.
Кратковременное использование возможно до 1600 ℃.
Присутствует эффект загрязнения водородом, углеродом, парами меди и железа при температурах выше 900 ℃. При содержании в платиновом электроде 0,1% железа, тером-ЭДС изменяется более, чем на 1 °мВ (100 ℃) при 1200 ℃ и 1,5 °мВ (160 ℃) при 1600 ℃. Такая же картина наблюдается при загрязнении медью. Вывод: термопары данного типа нельзя армировать стальной трубкой или следует изолировать электроды от трубки газонепроницаемой керамикой.
Может работать в окислительной атмосфере. При температуре выше 1000 ℃ термопара может загрязняться кремнием, который присутствует в некоторых видах защитных керамических материалов. Важно использовать керамические трубки, состоящие из высокочистого оксида алюминия.
Не рекомендуется применение ниже 400 ℃, т.к термо-ЭДС в этой области мала и крайне нелинейна.
Тип °К (платинородий-платиновая)
Обладает такими же свойствами, что и термопары типа 5.
Источник: http://www.metotech.ru