Устройство термоэлектрических преобразователей

Для изоляции термоэлектродов и защиты их от окружающей среды, для обеспечения прочности термометра, удобства установки, ТТ имеет специальную арматуру, состоящую из электроизоляции, защитного чехла и головки с зажимами для присоединения проводов вторичного прибора.

Н а рис. 18 показан ТТ. Для изоляции электродов используют кварцевые или фарфоровые одно или двухканальные трубки или бусы. Электроды выполняются обычно из проволоки и образуют рабочий конец. Для высоких температур применяют оксид алюминия, магния или бериллия.

Защитный чехол – это запаянная с одной стороны трубка, защищающая термоэлектроды от внешней среды. Выполняются из алунда, состоящего из смеси оксида алюминия и оксида титана. Для термометров из неблагородных металлов применяют сталь. Защитные чехлы могут иметь подвижный или неподвижный штуцер для установки термометра.

Головка выполняется водозащищенной, жестко соединяется с концом защитного чехла. В головке расположены зажимы для присоединения внешних проводов и штуцер для их ввода.

ТЭТ бывают одинарные и двойные (2 чувствительных элемента). Двойные служат для измерения температуры двумя вторичными приборами, расположенными в разных местах.

Схема включения термоэлектрических термометров

Градуировочные характеристики ТЭП рассчитаны на постоянную температуру свободных концов, равную например О . Если при измерении эта температура отличается от О, необходимо ввести поправку. На практике это можно сделать смещением указателя вторичного прибора. Но температура свободного конца термопары зависит от температуры окружающего воздуха и является не постоянной. Чтобы учесть отклонение температуры свободных концов от О, поправка вводится автоматическим устройством (компенсирующее устройство). Оно может быть выполнено в виде отдельного блока или встраиваться во вторичный прибор. Для измерения температуры свободных концов компенсатор имеет термочувствительный элемент, температура которого 0. Компенсатор располагается рядом со свободными концами термопары для измерения температуры.

При прокладке между ТЭП и вторичным прибором соединительной линии свободные концы термопары в головке ТЭТ будут расположены в зоне высоких температур, а компенсатор в зоне низких температур. Чтобы отнести концы термопары в зону низкой температуры, применяют термоэлектродные удлиняющие провода, состоящие из металлов, имеющих одинаковые термоэлектрические свойства с термопроводами термометра.

Необходимость применения удлиняющих проводов отпадает при использовании термопар со встроенных в головку нормирующим преобразователем, в котором вводится поправка на изменение температуры свободных концов.

Рассмотрим принцип действия компенсационного устройства УК. УК служит для компенсации влияния изменений температуры свободных концов термопары на показания вторичного прибора. Основной схемой устройства является четырехплечий неуравновешенный мост с источником питания постоянного напряжения. Мост состоит из трех резисторов постоянного сопротивления, и одного резистора, сопротивление которого увеличивается с ростом температуры. (рис.19). Термометр и вторичный прибор включаются в цепь последовательно в диагональ моста ab, а источник тока и добавочный резистор (для ограничения потребляемого мостом тока) в диагональ cd. При температуре, на которую настроен мост, например 0, мост находится в состоянии равновесия. Потенциалы в вершинах a и b равны. Компенсатор при этом не оказывает влияния на значение создаваемой термоЭДС. При отклонении температуры равновесие моста нарушается и между вершинами a и b появляется разность потенциалов, равная по значению изменению термоЭДС термометра, и противоположная ему по знаку. Таким образом, показание термометра будет зависеть только от температуры рабочих концов. УК работает при температуре окружающего воздуха от 0 до 40 . УК и источник питания устанавливают вблизи термометра.

Для уменьшения стоимости возможно подключение к одному вторичному прибору нескольких однотипных термометров с помощью двухполюсного переключателя.. Подключение удлиняющих проводов к соединительным проводам происходит в сборной коробке с зажимами. Температура в коробке не влияет на показания термометра, если она одинакова для всех зажимов.