Для чего применяют компенсационные провода
Термопарные (компенсационные) провода и их применение
Подписка на рассылку
Термопарные и компенсационные провода используются для измерения температуры и применяются с термопарами. Термопарным проводам присуща хорошая стойкость к любым температурам. Они прекрасно переносят воздействие коррозии, кислоты, устойчивы к старению, а также влиянию воды и масла. Каждый провод состоит из определенной пары жил.
Жилы изготовляют из разных термоэлектродных металлов и сплавов, составляющих пару:
Эти сплавы характеризуются рядом преимуществ:
Расцветка термопарных проводов с жилами из различных термоэлектродных сплавов
Жилы различаются по числу проволок, которые придают проводам гибкость. Каждому металлу присуща своя расцветка, которая характеризуется цветной изоляцией и нитями.
Изоляция термопарных проводов
Возможная одинарная и двойная изоляция. В первом случае каждую жилу изолируют в отдельности, во втором — добавляется кожух, являющийся внешним слоем изоляции. От того насколько толстым будет изоляционный слой, зависит длительность эксплуатации провода. Если предполагается продолжительное использование провода в условиях низких температур и агрессивной среды, требуется более толстая изоляция.
Применение термопарных проводов
Сегодня термопарные провода применяется достаточно часто. Они могут служить контрольными термопарами с целью контролирования равномерности распределения тепла по промышленной печи. Если необходимо организовать контроль температур, в которых проходит обработка материала или детали, прибегают к применению закладных термопар.
В основе их работы лежит способность сплавов к образованию термодвижущей силы, которая будет зависеть от спаечных мест двух проводников. Возникновение термодвижущей силы происходит в том месте, где соединяются два конца проводника, имеющие одинаковую температуру нагрева. Такие проводники называются термоэлектродами, а их пара носит название термопара.
В ходе эксплуатации термопары один ее конец сваривается между собой в горячий спай. Его и будут присоединять к объекту, который необходимо контролировать. Холодный спай, образуемый противоположными концами термопары, служит для присоединения к измерительному устройству. Обязательное условие эксплуатации — изоляция термоэлектродов друг от друга по всей длине, за исключением горячего спая.
Подбор типа провода для удлинения термопары
В промышленной сфере, чтобы следить за точностью термической выработки нагревателя и набора температуры определенного узла оборудования обычно используют термопары. Но, случается так, что длины ее проводков недостаточно для того, чтобы в точности провести измерения конкретной зоны. С такой целью прибегают к удлинению термопары за счет термокомпенсационных проводов. Казалось бы, что все так легко, но не каждый материал удлинения в итоге способен выявить точные показатели измерений. Чтобы понимать, как разрешить данную задачу быстро и без проблем предлагаем рассмотреть в качестве наглядного пособия несколько вариантов удлинения термопары.
Каждый контур термопары имеет горячий (на участке замера температуры) и холодный спай (в зоне подключения измерительного устройства). Такая особенность является неизбежной в формовании замкнутого измерительного контура, в котором использованы металлические провода разного состава. Те, кому приходилось сталкиваться с измерением температур за счет термопары, прекрасно понимают, что показатели ее измерений основываются на разнице между напряжениями двух разных сплавов.
Целью большинства инструментов по замеру температуры является ее определение в определенных местоположениях, эффект холодной спайки в таких случаях компенсируется всеми возможными средствами. Например, добавлением в контур некоторого компенсаторного напряжения или прибегая к программным алгоритмам. Чтобы компенсация была максимально эффективной ее механизм должен в точности уметь определять температуру места нахождения. Данный факт настолько очевиден, что и упоминать о нем, наверное, не обязательно. Но, что не является таким же очевидным, этот вопрос должен разрешаться использованием проводов с определенных сплавов в контуре термопары. Чтобы иметь правильное представление об этом, предлагаем рассмотреть простой метод установки термопары типа К с ее непосредственным соединением к термометру за счет собственных длинных проводков:
Как и все современные приборы, изображенный объект имеет помимо термопары специальный термистор для определения термического состояния терминала. К термистору подключены проводки термопары. В соответствии с этим, прибор выдает компенсирующее напряжение для отображения температурных значений именно того участка где идут измерения. Теперь наглядно просмотрим подключение того же типа термопары, но с удлиненным медным кабелем (в составе находятся два провода) к терминалу индикатора:
Несмотря на то, что кроме вида соединительных проводков ничего не было поменяно, месторасположение холодной спайки полностью поменялось. Холодный спай теперь находится на терминале, который установлен в зоне совершенно другой температуры, чем измеряет термистор индикатора. Полученные данные говорят о том, что компенсации холодного спая не произойдет.
Единственным практическим методом ухода от этой проблемы будет удержание холодного спая в том месте, где он должен быть. Если в обязательном порядке для присоединения термопары к объекту измерения, размещенному на далеком от нее расстоянии должны использоваться удлиняющие провода, то они должны относиться к типу, который не образует дополнительные соединения разных по составу металлов в голове термопары, а сформирует лишь одно такое соединение на терминале устройства.
Очевидным будет использование удлиненных проводов из того же материала из которого состоят и сами провода термопары. А конкретней, для термопары типа К должны быть применены удлиняющие провода принадлежащие к типу К:
Единственным минусом данного способа подключения является потенциальный расход кабеля материала термопары. Зачастую это можно заметить у некоторых типов термопары, где применяются несколько экзотические виды материалов. Экономичнее в таком случае использовать проводки из более дешевых составов, но обладающих такими же термическими и электрическими характеристиками в более узком диапазоне температур, в которых применим удлиненный кабель. Таким образом, можно получить очень широкий выбор сплавов из металла, которые будут существенно меньше стоить, чем используемые в термопарах.
Широкий ассортимент различных термопар на основе металлов с высокой проводимостью, таких как железо, никель, медь, хром, алюминий, платина, родий и их сплавы доступен для различных применений. Иногда конкретная термопара выбирается исключительно потому, что она работает точно для определенного температурного диапазона, но условия, при которых она должна четко выдавать информацию о температуре, также могут влиять на выбор (например, материалы в термопаре могут быть немагнитными, неагрессивными или устойчивыми к воздействию определенными химическими веществами). Если вам необходима консультация по подбору самого подходящего типа термопары и удлиняющих проводов под ваши конкретные задачи обращайтесь к специалистам Элемаг ТПК. Мы с удовольствием поможем вам подобрать правильный тип материалов, которые позволят проводить высокоточное измерение температуры в любых точках нагрева. У нас вы можете найти все самое необходимое не только по контролю и измерению температуры, но и для высокоточного и надежного нагрева.
Термопары и термокомпенсационные провода
Для измерения температурных показателей нагревательного устройства термопарой, ее следует подсоединить к вторичному измеряющему устройству. Измерительное устройство зачастую устанавливается на некотором расстоянии от термопары. Обычную медь в качестве проводов для подключений применять не рекомендуется. При совмещении медных проводков с выводами термопары измерительные данные будут иметь большую погрешность. Для таких целей прибегают к использованию специальных удлиненных проводов, которые в паре с соответствующими электродами исключают вероятность погрешности. Можно использовать провода, состоящие из таких же материалов, как и электроды термопары, или другие материалы, развивающие в заданном температурном интервале аналогичную термо-ЭДС, что и термопара. Данные приспособления относятся к компенсаторным материалам. Следует отметить, что в условиях использования проводков с такого же сплава, как и электроды термопары, обеспечивается более точное измерение.
Положительный электрод термопары ЖК и отрицательный электрод термопары типа ХА имеют магнитные свойства.
Термопара ТПР не требует установки компенсационного провода, в условиях повышенной температуры окружающей среды необходимо применение жаропрочного кабеля категории КМЖ 2х1, в состав которого входят медные жилы.
Подключая любой тип термопары, следует обращать внимание на полярность. Несоблюдение полярности в условиях перегрева свободных концов термоэлектрического преобразователя приведет к увеличению коэффициента погрешности. Чтобы избежать ошибки в процессе определения полярности и выборе типа удлиненного провода, производители выпускают их в виде двухжильных кабелей с разной расцветкой оболочки каждой отдельной жилы. Цвет провода зависит от цвета изолятора либо обозначается цветной нитью на оплетке. Помимо всех этих обозначений, у некоторых проводов положительные электроды маркируют продольной полоской по всей его длине.
Зависимо от температурных условий, для которых предназначен тот или иной вид термопары изоляция удлинительных кабелей/проводов производится из разных материалов. Для осуществления правильного подбора кабеля или провода важно точно знать производимую термическую нагрузку и условия, в которых будет производиться эксплуатация. От температуры эксплуатации зависит подбор маркировки.
Для проводов ПТВ, ПТГВВ, ПТВВ используют виниловый изоляционный материал, относящийся к ПВХ-пластикатам. Такой тип изоляции способен выдержать температуру до 70 градусов. Специально изготовленный пластикат с характеристиками высокой теплостойкости можно эксплуатировать при температурной нагрузке до 105 градусов.
Провода ПТФФ и ПТФФГ требуют более стойкого изолятора, поэтому в данном случае используют фторопласты, выдерживающие температуры до 200 градусов, а специального производства фторопласты способны выдерживать даже температуры до 250 градусов. Такую температурную нагрузку способен выдерживать еще и силикон, который сравнительно с фторопластом обладает еще и мягкими свойствами, что позволяет снизить угол сгибания провода.
Провода и кабели КТМСЭ и ККМСЭ производят с изоляцией из стеклонити, способной выдерживать 400 градусов температуры. Стеклонити, обладающие высокими показателями термостойкости можно использовать при 650 градусах.
Маркировки проводов СФКЭ, КТМСФЭ, КТСФЭ выпускаются в эксплуатацию с комбинированными изоляторами из стеклонити и фторопласта. Температурную нагрузку в таком случае определяет материал, обладающий меньшими значениями выдержки.
Если в маркировке кабеля есть обозначение «Г» то, это значит, что кабель обладает гибкостью, а жила состоит из семи или даже больше проволок. Такая конструкция отлично подходит для нестационарных прокладок и удобна при монтаже.
Обозначение «Э» говорит о том, что между слоями изоляции кабеля или провода нанесен экран, выполняющий защиту от помех электромагнитного характера, которые способны влиять на показания термопары. Экран обычно изготавливают из луженой меди либо нержавеющего металла. Стальной экран способен не только производить защиту от помех, но и повышает стойкость кабеля к механическим повреждениям.
Для чего применяют компенсационные провода
Компенсационные провода практическое применение
Компенсационные провода применяются для подключения термопар (датчиков температуры) к измерительным устройствам (прибор, прилад). Они служат для уменьшения погрешности, вносимой температурой окружающей среды.
Для Украины наиболее распространёнными являются термопары и соответственно провода ХК( L ) ХА( K ) ПП ( R ) ПП( S ). Более подробно смотрите раздел «Термопары, практическое применение».
Что нужно знать для практического применения:
— Термопары обязательно подключать компенсационным проводом. Исключением являются термопары ТПР 30/6 (плативородиевые), которые могут использоваться без компенсации. Применяются при температурах свыше 600С.
— Каждый тип термопар имеет свой компенсационный провод, который имеет одинаковую с термопарой термо эдс.
— Провод имеет полярность «+» и «-», подключение к термопаре «+» к «+», «-» к «-».
— Длинна провода должна быть не более 20м, не следует оставлять запас провода, или скручивать его в кольца. При большом удалении термопары от измерителя, рекомендуется использовать нормирующие усилители.
— Сигнал с термопары составляет тысячные доли вольта, поэтому, контакты провод – термопара и провод – прибор, должны быть зачищены и туго стянуты. Хороший результат получается, ели провода предварительно залудить.
— Запрещается добавлять (скручивать), использовать только целые куски компенсационного провода
— Проводить необходимо вдали от электромагнитных помех, при необходимости экранировать (прокладывать в металлической трубе) или использовать экранированный провод.
Часто задаваемые вопросы:
Вопрос: Какой длинны должны быть провода, влияет ли длинна на точность измерений?
Вопрос: Нашли много разных типов проводов, как правильно выбрать?
Ответ: В первую очередь тип провода должен соответствовать типу термопары. Далее тип изоляции и различные варианты сечений проводов. Изоляцию выбирают из расчёта максимальной температуры и параметров среды в котором он будет находится. Сечение проводов указывается в квадратных миллиметрах и при не большой длине значения не имеет. Наиболее удобным для подключения (к клеммам прибора) являются провода сечением 0.5-1.5 мм2. Экранированные провода применяются в условиях интенсивных помех и больших удалениях датчика от прибора. Также в этих случаях рекомендую использовать более толстые провода с сечением от 1 до 2.5 мм2.
Вопрос: Хочу подключить термопару обычным проводом, насколько будет погрешность, и в какую сторону?
Ответ: Какой будет погрешность, это зависит от многих факторов. Эта погрешность не является постоянной. Она зависит от параметров печи, места установки термопары, температуры в помещении, наличии сквозняков и т.д. В моей практике встречал погрешность более 100С. Поэтому ни какой производитель приборов не даст гарантии точности показаний без использования компенсационного провода. Без использования компенсационного провода можно обойтись при использовании нормирующих усилителей и т.д. (это ведёт к удорожанию цепи измерения). Применимо для больших расстояний или особых условий.
Вопрос: Как определить полярность провода где «+» а где «-»?
Компенсационные провода для термопар
Кабель (провод) компенсационный еще называют проводом для термопар, термоэлектродный проводом, кабелем для термопреобразователя или кабелем для термопары.
Применение
Компенсационный провод используют для подключения термопар (термопреобразователей) к преобразователям и измерительным приборам для того чтобы снизить погрешности измерения.
