Термопа́ра — чутливий елемент термоелектричного перетворювача у вигляді двох ізольованих провідників із різнорідних матеріалів, з'єднаних на одному кінці, принцип дії якого ґрунтується на використанні термоелектричного ефекту для вимірювання температури[1].

Термопара, підключена до вторинного вимірювального приладу.
Схема термопари. При температурі спаю ніхрому і алюміній-нікелю 300 °C термо-ЕРС становить 12,2 мВ.
Фото термопари

Загальний опис

ред.

Використовується в устаткуванні для вимірювання температури, а також для прямого перетворення енергії тепла в електричну енергію у тих випадках, коли доцільно уникнути рухомих деталей (наприклад, у космосі). Поглинання тепла при проходженні електричного струму через контакт використовується в холодильниках тощо.

Термопару використовують як чутливий елемент (первинний вимірювальний перетворювач) у засобах контролю температури в печах. Термопара являє собою металевий провід з особливих сплавів, дві жили якого спаяні між собою, і спай розміщують в контрольовану зону печі[2]. Вільні кінці проводу виведені за межі нагрівальної зони та з'єднані з приладом, що показує перетворений сигнал одержаний від спаю термопари. Термопара, що перебуває в печі, захована у вогнестійкий чохол, що захищає її від агресивного середовища печі[2].

Принцип дії

ред.

Принцип дії термопари базується на термоелектричних явищах. Термопара складається з двох провідників, сполучених кінцями так, що вони утворюють два контакти. Контакти поміщають в середовища з різною температурою. Технічні вимоги до термопар визначаються ДСТУ 2857-94[3] та ДСТУ IEC 60584[4][5][6].

Основні типи термопар та їх характеристики[3]
Тип термопари за МЕК*
Тип термопари за ДСТУ (ГОСТ)
Температурний діапазон °C (довготривало)
Температурний діапазон °C (короткотривало)
K
0 до +1100
−180 до +1300
J
0 до +700
−180 до +1200
N
0 до +1100
−270 до +1300
R
ТПП 13 (платинородій-платинові)
0 до +1600
−50 до +1700
S
ТПП 10 (платинородій-платинові)
0 до 1600
−50 до +1750
B
ТПР (платинородій-платинородієві)
+200 до +1700
0 до +1820
T
ТМКн (мідь-константанові)
−185 до +300
−250 до +400
E
ТХКн (хромель-константанові)
0 до +800
−40 до +900

* Міжнародна електротехнічна комісія

Пари металів, що використовуються для основних термопар (МЕК)

ред.
  • платинородій-платинові — Тип R
  • платинородій-платинові — Тип S
  • платинородій-платинородієві — Тип B
  • залізо-константанові (залізо-мідьнікелеві) — Тип J
  • мідь-константанові (мідь-мідьнікелеві) — Тип Т
  • ніхросил-нісилові (нікельхромнікель-нікелькремнієві) — Тип N.
  • хромель-алюмелеві — Тип K
  • хромель-константанові — Тип E
  • хромель-копелеві — Тип L
  • мідь-копелеві — Тип М
  • сильх-силінові — Тип I
  • вольфрам і реній — вольфрам-ренієві — Тип А-1, А-2, А-3.

Термометр

ред.

Принцип дії термопари заснований на ефекті Зеєбека, інакше термо-ЕРС. Коли кінці провідника піддати різним температурам, між ними виникає різниця потенціалів, пропорційна різниці температур, коефіцієнт пропорційності називають коефіцієнт термо-ЕРС. У різних металів коефіцієнт термо-ЕРС різний, і відповідно різниця потенціалів, що виникає між кінцями різних провідників, буде різна. Помістивши спай з металів з відмінними коефіцієнтами термо-ЕРС в середовище з температурою  , ми отримаємо напругу між протилежними контактами, що піддані іншій температурі  , яка буде пропорційна різниці температур   і  .

Джерело живлення

ред.

Електрорушійна сила, що виникає в термопарі, між нагрітим і холодним кінцем, може використовуватися як джерело живлення. Ефективність такого джерела невисока, але в певних умовах, наприклад, в космосі, далеко від Сонця, таке джерело незамінне, зважаючи на відсутність рухомих частин. Для нагрівання гарячого кінця термопари в космічних апаратах використовують тепло від радіоактивного розпаду.

Нагрівач або холодильник

ред.

Термопари застосовують також у нагрівачах та холодильниках, використовуючи ефект Пельтьє. При проходженні електричного струму через контакти термопари один із них нагрівається, а другий охолоджується.

Див. також

ред.

Примітки

ред.
  1. ДСТУ 3518-97 Термометрія. Терміни та визначення.
  2. а б Захаров А. И. Основы технологии керамики: Учебное пособие / РХТУ им. Менделеева; М., 1999. 79 с. ISBN 5-7234-0184-3 (с.: 13)
  3. а б ДСТУ 2857-94 (ГОСТ 6616-94) Перетворювачі термоелектричні. Загальні технічні умови.
  4. ДСТУ IEC 60584-1:2007 Перетворювачі термоелектричні. Частина 1. Градуювальні таблиці (IEC 60584-1:1995, IDT)
  5. ДСТУ IEC 60584-2:2007 Перетворювачі термоелектричні. Частина 2. Допуски (IEC 60584-2:1982, IDT)
  6. ДСТУ IEC 60584-3:2007 Перетворювачі термоелектричні. Частина 3. Подовжувальні та компенсаційні проводи. Допуски та системи ідентифікації (IEC 60584-3:1989, IDT)

Джерела

ред.
  NODES
os 1