برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

ترموكوپل ، از دو هادی غیر یكسان كه ممكن است فلز ، آلیاژ یا غیر فلز باشند و این دو هادی در یكی از دو سر انتهائی خود بهم وصل می شوند،تشكیل میشود .این نقطه اتصال ، اتصال اندازه گیری نام دارد و سرهای آزاد آنها به نام اتصال مرجع (یا اتصال سرد)  شناخته می شود .

در مورد انواع ترموكوپلها در ادامه صحبت خواهد شد ولی باید توجه داشت كه سیم های ترموكوپل طوری انتخاب میشوند كه تا جای ممكن از نظر اثرات ترمو الكتریكی با هم تفاوت زیاد داشته باشند و برای یك اختلاف دمائی معین ، ولتاژ ترموالكتریكی (emf) زیادی تولید كنند.

 مواد سیم های ترموكوپل باید خواص زیر را داشته باشند:

  • نقطه ذوب بالا
  • دمای كاری بالا
  • مقاومت زیاد در مقابل اكسیداسیون و تاثیرات اتمسفری
  • پایدار ماندن خواص آن با گذشت زمان(رانش كم) 
  • خواص آن بگونه ای باشد كه  در فرآیند ساخت تکرار پذیر باقی بماند
  • مقاومت ( اهمی ) پائین
  • ضریب مقاومت حرارتی[1] پائین
  • ارتباط پیوسته وتاجای ممکن خطی بین دما و emf

 در عمل ، معمولأ مواد سیمهای ترموکوپلها بگونه ای هستند که سازش و تعادل بین خواسته های ذکر شده فوق را برقرار میکنند .

 ترموكوپلها را می توان به سه نوع دسته بندی كرد:

       الف-  ترموكوپلهای استاندارد فلزی كمیاب  [2]

       ب-  ترموكوپلهای استاندارد پایه فلزی [3]

       پ -  ترموكوپلهای غیر استاندارد [4]

 تفاوت بین نوع فلزی كمیاب  و پایه فلزی  در اینست كه فلزات كمیاب شامل پلاتین هستند و فلزات پایه شامل نیكل می باشند . در نتیجه ترموكوپلهای فلزی كمیاب حدود 200 برابر گرانتر از ترموكوپلهای فلزی پایه هستند .

 

ترموكوپلهای نوع استاندارد

جداول استاندارد تائید شده بین المللی كه ولتاژ نسبی سی بك ( EAB(tMبرای زوج سیم های مختلفی را بیان میكنند وجود دارند و همچنین تعاریف و معادلات ریاضی كه پاسخ ترموكوپلها را با دما مطابق با مقیاس دمائی ITS-90 بیان میكنند در كتب مرجع می توان پیدا كرد.

تركیبات و نام تجاری ترموكوپلهای استاندارد كه این جداول و معادلات ریاضی برای آنها وجود دارد و در استاندارد بین المللی IEC584 در 1955 میلادی تحت پوشش قرار گرفته است بشرح جدول زیر می باشد:

 

جدول ترکیبات ونام تجاری انواع ترموکوپل استاندارد

 

نـوع

تركیب مـواد (B/A)

1

T

مس / آلیاژ مس - نیكل

2

E

آلیاژ نیكل - كروم / آلیاژ مس - نیکل

3

J

آهن / آلیاژ مس - نیكل

4

K

آلیاژ نیكل-كروم / آلیاژ نیكل- آلومینیوم

5

N

آلیاژ نیكل-كروم- سیلیکون / آلیاژ نیكل- سیلیكون

6

R

پلاتین - ۱۳% رادیوم / پلاتین

7

S

پلاتین - ۱۰% رادیوم / پلاتین

8

B

پلاتین - ۳۰% رادیوم / پلاتین -۶% رادیوم

 قبلاً‌نوع ترموكوپلها را براساس تركیب آلیاژی هر شاخه از جفت سیم ها نامگذاری می كردند ، ولی هم اكنون اسامی آنها براساس توابع ریاضی است كه رفتار ترموالكتریكی آلیاژهای آنها را با تقریب خوبی تشریح می كند .

قبلأ سازندگان سیم های ترموكوپل برای ساخت آلیاژی كه مطابق با آلیاژ تعریف شده در استاندارد ها  باشد مشكل داشتند ، زیرا ناخالصی جزئی كه باید در ماده خالص وجود داشته باشد ، در طی مراحل ساخت مقدارش تغییر میکرد و منجر به تغییر ضریب سی بك آن می شد.درحال حاضر برای غلبه بر این مشكل ، سازندگان آلیاژها را چنان تنظیم می كنند تا جفت سیم های ترموكوپل با هم دیگر بتوانند رواداری[6]های داده شده در جداول استاندارد برای آن ترموكوپل را برآورده سازند.همچنین این آزادی عمل به یك سازنده این امکان را میدهدتا برای كاربردی خاص تركیب آلیاژی را طوری تغییر دهد كه ترموكوپل خاصیت ویژه ای مثلا ‌مقاومت در برابر مواد شیمیائی پیدا كند.

ترکیب شیمیائی  رشته سیمهای مورد استفاده در ساخت انواع ترموکوپل در جدول زیر آورده شده است :

جدول  ترکیب شیمیائی رشته سیمهای انواع ترموکوپل

نوع ترموكوپل

T+

J-

J+

K-

K+

S-

B-

ترکیب شیمیائی

Cu

55% Cu,

45% Ni

Fe

95% Ni, 2%Al,

 2% Mn,1% Si

85% Ni,

12% Cr

Pt

94% Pt,

6% Rh

 

نـوع ترموكوپل

S+

R+

B+

Kanthal P+

Kanthal N-

Chromel+

Alumel-

ترکیب شیمیائی

90% Pt,

 10% Rh

87% Pt,

13% Rh

70% Pt,

30% Rh

90% Ni,

10%Cr

97-98% Ni,

 3-2% Si

90% Ni,

10%Cr

90% Ni,

2% Mn, 2% Al

 

در جدول زیر نیز رواداری كلاس های مختلف ترموكوپلها را مطابق با استاندارد IEC584-2 می توانیدببینید :

 

جدول رواداری كلاسهای ترموكوپلها براساس استاندارد IEC584-2

( اتصال مرجع در صفر درجه سلسیوس)

نـوع ترموكوپل

محدوده دمائی

رواداری كلاس۱

رواداری كلاس ۲

رواداری كلاس۳

T

-40 °C to 350 °C

±0.5 °C or ± 0.4%

±1°C or ± 0.75 %

---

-200 °C to 40 °C

---

---

±1°C or ± 1.5 %

E

-40 °C to 800 °C

±1.5 °C or ± 0.4%

---

---

-40 °C to 900 °C

---

±2.5 °C or ± 0.75 %

 

-200 °C to 40 °C

---

---

±2.5 °C or ± 1.5 %

J

-400Cto 750 0C

±1.5 °C or ± 0.4%

±2.5 °C or ± 0.75 %

---

K & N

-40 °C to 1000 °C

±1.5 °C or ± 0.4%

---

---

-40 °C to 1200 °C

---

±2.5 °C or ± 0.75 %

 

-200 °C to 40 °C

---

---

±2.5 °C or ± 1.5 %

R & S

0 °C to 1600 °C

±[1 °C + 0.3% (t-1100)] °C

±1.5 °C or ± 0.25 %

±4 °C or ± 0.5 %

B

600 °C to 1700 °C

---

±1.5 °C or ± 0.25 %

±4 °C or ± 0.5 %

 رواداریهای های ذکر شده در جدول فوق یا براساس انحراف دما برحسب درجه سلسیوس یا بصورت درصدی از مقدار دمای واقعی ، هر كدام كه بزرگتر باشد بعنوان رواداری مجاز در نظر گرفته می شود.

 

 

 

نـوع

تركیب مـواد (شاخه A / شاخه B )

T

مس / آلیاژ مس - نیكل

E

آلیاژ نیكل - كروم / آلیاژ مس - نیکل

J

آهن / آلیاژ مس - نیكل

K

آلیاژ نیكل-كروم / آلیاژ نیكل- آلومینیوم

N

آلیاژ نیكل-كروم- سیلیکون / آلیاژ نیكل- سیلیكون

R

پلاتین - ۱۳% رادیوم / پلاتین

S

پلاتین - ۱۰% رادیوم / پلاتین

B

پلاتین - ۳۰% رادیوم / پلاتین - ۶% رادیوم

 
 

  ترکیبات ونام تجاری انواع ترموکوپل استاندارد

  بمنظور انتخاب یک نوع ترموکوپل برای یک کاربرد خاص ، دانش و اطلاع جزئی از خواص مواد ،مورد نیاز است . جداول زیر در برگیرنده برخی از این اطلاعات می باشند .همچنین در ادامه برخی اطلاعات پایه  اولیه در مورد خواص ونحوه کاربرد ترموكوپلهای هر دسته ارائه خواهد شد.

نوع ترموکوپل

محیط کاری مجاز

حداکثر دمای کاری (‍C°) *

توضیحات

R & S

اکسید کننده[1] ، بی اثر[2]

 ۱۴۰۰

از تماس با فلز اجتناب شود

B

اکسید کننده ، بی اثر، خلأ

برای فواصل زمانی کوتاه

۱۷۰۰

از تماس با فلز اجتناب شود. بسیار مناسب برای دماهای بالاست. در دمای اتاق ولتاژ خروجی پائینی دارد

T

اکسید کننده ، بی اثر، احیاء کننده[3]

در محیط تاحدودی خلأ

۳۷۰

مناسب دماهای زیر صفر. قابلیت تحمل رطوبت

J

اکسید کننده ، بی اثر، احیاء کننده

در محیط تاحدودی خلأ

۷۶۰

بسرعت آهن آن زنگ می زند یا اکسید می شود

K

اکسید کننده ، بی اثر

۱۲۶۰

پوسیدگی سبز[4] در برخی محیطها

N

اکسید کننده ، بی اثر

۱۳۰۰

بسیار پایدارتر از نوع K در دماهای بالا

E

اکسید کننده ، بی اثر

۸۷۰

مناسب برای دماهای زیر صفر. بالاترین ولتاژ خروجی بین ترموکوپلهای معمول

* حداکثر دمای کاری بستگی به ضخامت سیم های ترموکوپل دارد و بهتر است به جدول زیرین نیز توجه کنید

 جدول کاربرد انواع ترموکوپلها

 

نوع ترموکوپل

قطر سیم (mm)

۳/۲۵

۱/۵۳

۰/۸۱

۰/۵۱

۰/۳۳

R & S

 

 

 

۱۴۸۲

 

B

 

 

 

۱۷۰۵

 

T

 

۳۷۱

۲۶۰

۲۰۴

۲۰۴

J

۷۶۰

۵۹۳

۴۸۲

۳۷۱

۳۷۱

K

۱۲۶۰

۱۰۹۳

۹۸۲

۸۷۱

۸۷۱

E

۸۷۱

۶۴۹

۵۳۸

۴۲۷

۴۲۷

جدول حد بالای دمای کاری پیوسته برحسب درجه سلسیوس برای انواع قطر سیمها

 نکته :محدوده های قید شده در جدول فوق  ، برای ترموکوپلها با استفاده از غلاف سرامیکی محافظ معمولی است . عمر کاری ترموکوپلها بستگی به نوع محیط کاری آنها نیز دارد . همچنین در فواصل زمانی کوتاه می توان از ترموکوپلها  در دماهای بالاتر از مقادیر قید شده در جدول نیز استفاده کرد.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :