TErMOMETry TErMOELEKTryCZNE

Czujniki termoelektryczne
TERMOMETRY TERMOELEKTRYCZNE – TERMOELEMENTY
potocznie ”termopary”
TERMOELEMENT – “tworzą” dwie termoelektrody wykonane
z różnych metali i połączone na jednym końcu przez spojenie. Jeżeli spoinę pomiarową umieścimy w temperaturze
T1, a spoinę odniesienia w temperaturze T0, to w obwodzie
termoelementu popłynie prąd w wyniku powstania siły termoelektrycznej (STE) – zależny od różnicy tych temperatur oraz
materiałów użytych na termoelektrody.
T1 – temp. spoiny pomiarowej
T0 – temp. spoin odniesienia
A – termoelektroda np.: „+”
B – termoelektroda np.: „-”
Pk – przewody kompensacyjne (stosowne do typu termoele.)
mV – miernik (wyskalowany w °C lub w mV)
T1>T0
STE = f(T1−T0)
W obok wymienionej normie podano charakterystyki termoelektryczne poszczególnych termometrów termoelektrycznych wraz z wielomianami z których tę charakterystykę
wyznaczono.
Dokładnie opisaną teorię dotyczącą termoelementów można
znaleźć w literaturze technicznej.
Wg PN EN 60584-1:1997 podajemy zestawienie najczęściej
stosowanych termoelementów:
typ B – PtRh30-PtRh6;
typ R – PtRh13-Pt;
typ S – PtRh10-Pt;
typ J – Fe-CuNi;
typ T – Cu-CuNi;
typ K – NiCr-NiAl;
typ E – NiCr-CuNi;
typ N – NiCrSi-NiSi
Natomiast wg PN EN 60584-2:1997 – podano w tablicy 1,
klasy tolerancji termoelementów – gdy spoina odniesienia
znajduje się w temperaturze 0°C.
Zakres pomiarowy termometru termoelektrycznego:
Uwagi dotyczące “dopuszczalnej” temperatury pracy
produkowanych w CZAH-POMIAR Sp. z o.o. termoelementów
typu: S, R, B, J, K, N
Typ termoelementu
Klasa
tolerancji
Tab.1
Z tytułu tolerancji klas wg PN-EN 60584.2 wynikają następujące ograniczenia
zakresu pomiarowego temperatur
1
2
3
„K” i „N”
„J”
C
°
°
do 1000
do 1200
-200 do – 167
„S” i „R”
C
°
do 750
do 750
-
Zakres długotrwałego stosowania:
„B”
C
Zakres temperatur, w których dany termoelement,
w określonych warunkach fizykochemicznych, może
być stosowany do pomiaru bez obawy zmiany jego
charakterystyki termoelektrycznej.
C
°
do 1600
do 1600
-
do 1700
do 1700
Tab.2
Średnica
termoelektrod (mm)
Z tytułu różnych stosowanych w termoelementach średnic termoelektrod, ich
producenci ograniczają następująco zakres pomiarowy temperatur
0,35
0,5
1,0
3,0
Typ termoelementu
„K” i „N”
c
„J”
k
°
c
„S” i „R”
k
C
°
C
do 600 do 800 do 400
do 800 do 1000 do 600
do 1000 do 1200 do 700
c
„B”
k
°
c
C
k
°
do 1200 do 1500 do 1500 do 1600
do 600 do 1300 do 1600 do 1600 do 1700
do 800
do 900
-
Tab.3
Średnica
termoelementu
(mm)
1
1,5
2
3
4,5
6
8
Typ termoelementu
„K” i „N”
k
°
„J”
c
C
do 600 do 700
do 600 do 700
do 700 do 800
do 700 do 800
do 800 do 1000
do 900 do 1100
°
do 200
do 200
do 400
do 400
do 600
do 600
„S”, „R”, „B”
k
C
c
k
°
do 400
do 400
do 600
do 600
do 800
do 800
C
Tego typu termoelementy nie są
obecnie produkowane
w CZAH-POMIAR Sp. z o.o.
jako płaszczowe
Zakres krótkotrwałego stosowania:
Zakres temperatur, w których dany termoelement,
w określonych warunkach fizykochemicznych, może
być stosowany do pomiaru bez obawy zmiany jego
charakterystyki termoelektrycznej termoelementu
w ograniczonym okresie czasu.
Trwałość termoelementu:
C
Z tytułu stosowanych termoelementów płaszczowych o różnych średnicach
c
Zakres temperatur, które można mierzyć danym termometrem termoelektrycznym ze względu na zakres
pomiarowy miernika i zakres stosowania czujnika
współpracującego z tym miernikiem.
Czas, w którym przy ciągłej pracy danego termoelementu, w określonej osłonie czujnika i w określonych
warunkach fizykochemicznych, charakterystyka termometryczna termoelementu w każdym punkcie nie ulegnie zmianom przekraczającym granice dopuszczalne,
ustalone w normach.
Uwagi:
“c” – dot. pomiarów ciągłych (długotrwałych);
“k” – dot. pomiarów dorywczych (krótkotrwałych).
Jest sprawą powszechnie znaną, że o ”dopuszczalnej”
temperaturze pracy oraz żywotności decydują i to w bardzo
poważnym stopniu rodzaj – materiał stosowanej osłony a także
ośrodek – atmosfera w której termoelementy są eksploatowane.
Ponieważ są to czynniki bardzo trudne do opisania – należy
korzystać z doradztwa technicznego w tym zakresie.
www.czah.pl
e-mail:[email protected]
Charakterystyki termoelektryczne
Tablica dopuszczalnych odchyłek temperatury ∆t i siły termoelektrycznej ∆E termoelementów typu K(NiCr-NiAl) wg PN-EN 60584-1 (tolerancja wg PN-EN 60584-2)
Zakres temperatury
Zależność STE od temp.
Czułość termoelementu
C
µV
µV/ °C
300
12209
400
°
Dopuszczalna odchyłka ∆E termoelementu
Klasa 1
Dopuszczalna odchyłka Dt termoelementu
Klasa 2
µV
µV
µV
µV
41
±62
±103
16397
42
±67
500
20644
43
±86
600
24905
43
±103
700
29129
42
±118
12312
12106
16523
16271
20805
20483
25098
24712
29349
28909
33521
33029
37596
37056
41568
40984
45432
44806
49171
48505
800
33275
41
±131
900
37326
40
±144
1000
41276
39
±156
12271
12147
16464
16330
20730
20558
25008
24802
29247
29011
33406
33144
37470
37182
41432
41120
1100
45119
38
-
-
±126
±161
±193
±220
±246
±270
±292
±313
Klasa 1
°
C
Klasa 2
°
C
±1,5
±2,5
±1,6
±3,0
±2,0
±3,75
±2,4
±4,5
±2,8
±5,25
±3,2
±6,0
±3,6
±6,75
±4,0
±7,5
-
±8,25
1200
48838
37
±333
1300
52410
35
Uwaga: Norma dopuszcza kl.3 w następującym zakresie temperatur: od – 167°C do +40°C /±2,5°C/ ; od – 200°C do +167°C /±0,015°C (+)/
±9,0
-
Tablica dopuszczalnych odchyłek temperatury ∆t i siły termoelektrycznej ∆E termoelementów typu J(Fe-CuNi) wg PN-EN 60584-1 (tolerancja wg PN-EN 60584-2)
Zakres temperatury
Zależność STE od temp.
Czułość termoelementu
C
µV
µV/ °C
100
5269
200
°
Dopuszczalna odchyłka ∆E termoelementu
Klasa 1
Dopuszczalna odchyłka Dt termoelementu
Klasa 2
µV
µV
µV
µV
54
±81
±135
10779
55
±82
300
16327
56
±84
400
21848
55
±88
500
27393
56
±112
600
33102
59
±142
700
800
900
1000
1100
1200
39132
45494
51877
57953
63792
69553
62
65
63
60
58
57
±174
5350
5188
10861
10697
16411
16243
21936
21760
27505
27281
33244
32960
39306
38958
5404
5134
10916
10642
16467
16187
22013
21683
27603
27183
33367
32837
39457
38807
±137
±140
±165
±210
±265
±325
Klasa 1
°
C
Klasa 2
°
C
±1,5
±2,5
±1,5
±2,5
±1,5
±2,5
±1,6
±3,0
±2,0
±3,75
±2,4
±4,5
±2,8
±5,25
Należy uzgodnić z producentem termoelektrod
Tablica dopuszczalnych odchyłek temperatury ∆t i siły termoelektrycznej ∆E termoelementów typu S(PtRh10-Pt) wg PN-EN 60584-1 (tolerancja wg PN-EN 60584-2)
Zakres temperatury
Zależność STE od temp.
Czułość termoelementu
C
µV
µV/ C
°
°
Dopuszczalna odchyłka ∆E termoelementu
Klasa 1
µV
µV
2332
2314
3269
3249
4243
4223
5249
5229
6285
6265
7356
7334
8460
8438
9599
9575
10768
10746
11965
11937
13178
13140
14396
14350
15608
15556
16807
16747
-
300
2323
9
±9
400
3259
10
±10
500
4233
10
±10
600
5239
10
±10
700
6275
11
±11
800
7345
11
±11
900
8449
11
±11
1000
9587
12
±12
1100
10757
11
±11
1200
11951
12
±14
1300
13159
12
±19
1400
14373
12
±23
1500
15582
12
±26
1600
1700
16777
17947
12
12
±30
-
Dopuszczalna odchyłka Dt termoelementu
Klasa 2
µV
µV
±13
2336
2310
3274
3246
4248
4218
5254
5224
6294
6256
7367
7323
8474
8424
9617
9557
10787
10727
11987
11915
13198
13120
14415
14331
15627
15537
16825
16729
±15
±15
±15
±19
±22
±25
±30
±30
±36
±39
±42
±45
±48
-
-
Klasa 1
°
C
Klasa 2
°
C
±1,0
±1,5
±1,0
±1,5
±1,0
±1,5
±1,0
±1,5
±1,0
±1,75
±1,0
±2,0
±1,0
±2,25
±1,0
±2,5
±1,0
±2,75
±1,3
±3,0
±1,6
±3,25
±1,9
±3,5
±2,2
±3,75
±2,5
-
±4,0
-
Tablica dopuszczalnych odchyłek temperatury ∆t i siły termoelektrycznej ∆E termoelementów typu B(PtRh30-PtRh6) wg PN-EN 60584-1 (tolerancja wg PN-EN 60584-2)
Zakres temperatury
Zależność STE od temp.
Czułość termoelementu
C
µV
µV/ °C
600
1792
700
2431
°
Dopuszczalna odchyłka ∆E termoelementu
Klasa 1
Dopuszczalna odchyłka Dt termoelementu
Klasa 2
µV
µV
µV
µV
6
±9
±24
6
±11
1801
1783
2442
2420
3168
3140
3975
3939
4857
4811
5805
5755
6819
6753
7884
7812
8995
8917
10144
10054
11311
11215
12480
12386
-
1816
1768
2455
2407
3182
3126
3993
3921
4879
4789
5835
5725
6852
6750
7920
7776
9033
8879
11189
10009
11359
11167
12527
12339
-
800
3154
7
±14
900
3957
8
±18
1000
4834
9
±23
1100
5780
9
±25
1200
6786
11
±33
1300
7848
11
±36
1400
8956
11
±39
1500
10099
12
±45
1600
11263
12
±48
1700
1800
12433
13591
11
12
±47
-
±24
±28
±36
±45
±55
±66
±72
±77
±90
±96
±94
-
Klasa 1
°
C
Klasa 2
°
C
±1,5
±4,0
±1,75
±4,0
±2,0
±4,0
±2,25
±4,5
±2,5
±5,0
±2,75
±5,5
±3,0
±6,0
±3,25
±6,5
±3,5
±7,0
±3,75
±7,5
±4,0
±8,0
±4,25
-
±8,5
-
Na życzenie, do każdego czujnika termoelektrycznego produkowanego przez CZAH-POMIAR Sp. z o.o. dołączamy „Świadectwo Wzorcowania” z oznaczonymi
odchyłkami w stosunku do Polskiej Normy. Odchyłki podane są w °C i mV dla dowolnych temperatur z zakresu pomiarowego czujnika, maksymalnie jednak do 1500 °C.
tel.: 32 607 31 53; fax: 32 607 31 73; centrala: 32 607 31 50÷75
9