Заметка "Термопары. Типы термопар, рекомендации по выбору" содержит обзор существующих типов термопар, диапазоны измеряемых температур, условия эксплуатации. Рассматриваются различные материалы для их изготовления: никелевые и медно-никелевые сплавы - алюмель, хромель, копель, константан; медь, железо, вольфраморениевые сплавы - ВР5/ВР20; платина, платинородий.
Типы термопар из неблагородных металлов и их особенности
Используется для измерения температур в диапазоне от -200 °С до +1000 °С (рекомендуемый предел, зависящий от диаметра термоэлектродной проволоки).
В диапазоне температур от 200 до 500 °С может возникнуть эффект гистерезиса, когда показания при нагревании и охлаждении могут различаться. В некоторых случаях разница достигает 5 °С.
Работает в нейтральной атмосфере или атмосфере с избытком кислорода.
После термического старения показания снижаются.
Может произойти изменение термо-ЭДС при использовании в разряженной атмосфере, т.к. хром может выделяться из Ni-Cr вывода (так называемая миграция). При этом термопара показывает заниженную температуру.
Атмосфера серы вредна для термопары, т.к. воздействует на оба электрода.
Используется для измерения температур в диапазоне от -200 °С до +800 °С (рекомендуемый предел, зависящий от диаметра термоэлектродной проволоки).
3. Тип Е (хромель-константан)
Используется для измерения температур в диапазоне от -40 °С до +900 °С.
Обладает высокой чувствительностью, что является плюсом.
Материалы электродов обладают термоэлектрической однородностью.
4. Тип Т (медь-константан)
Используется для измерения температур в диапазоне от -250 °С до +300 °С.
Может работать в атмосфере с небольшим избытком или недостатком кислорода.
Не рекомендуется использование термопар данного типа при температурах выше 400 °С.
Не чувствительна к повышенной влажности.
Оба вывода могут быть отожжены для удаления материалов, вызывающих термоэлекрическую неоднородность.
5. Тип J (железо-константан)
На железном выводе может образоваться ржавчина из-за конденсации влаги.
Хорошо работает в разряженной атмосфере.
Максимальная температура применения - 500 °С, т.к выше этой температуры происходит быстрое окисление выводов. Оба вывода быстро разрушаются в атмосфере серы.
Показания повышаются после термического старения.
Невысокая стоимость, т.к. в состав термопары входит железо.
6. Железо-копель
Используется для измерения температур в диапазоне от 0 до 760 °C.
7. Тип А (вольфраморениевый сплав ВР - вольфраморениевый сплав ВР)
Используется для измерения высоких температур от 0 до 2500 °C в инертной среде.
8. Тип N (нихросил-нисил)
Это относительно новый тип термопары, разработанный на основе термопары типа К. Термопара типа К может легко загрязняться примесями при высоких температурах. Сплавляя оба электрода с кремнием, можно тем самым загрязнить термопару заранее, и таким образом снизить риск дальнейшего загрязнения во время работы.
Рекомендуемая рабочая температура до 1200 °С (зависит от диаметра проволоки), возможна кратковременная работа при 1250 °С.
Высокая стабильность при температурах от 200 до 500 °С (значительно меньший гистерезис, чем для термопары типа К).
Считается самой точной термопарой из неблагородных металлов.
Типы термопар из благородных металлов и их особенности
1. Тип В (платинородий-платинородиевая)
Максимальная температура, при которой может работать термопара, составляет 1500 °С (зависит от диаметра проволоки).
Кратковременное использование возможно до 1750 °С.
Присутствует эффект загрязнения водородом, кремнием, парами меди и железа при температурах выше 900 °С. Но данный эффект меньше, чем для термопар типа S и R.
При температуре выше 1000 °С термопара может загрязняться кремнием, который присутствует в некоторых видах защитных керамических материалов. Важно использовать керамические трубки, состоящие из высокочистого оксида алюминия.
Может работать в окислительной среде.
Не рекомендуется применение при температуре ниже 600 °С, где термо-ЭДС очень мала и нелинейна.
2. Тип S (платинородий-платиновая)
Максимальная температура, при которой может работать термопара, составляет 1350 °С.
Кратковременное использование возможно до 1600 °С.
Присутствует эффект загрязнения водородом, углеродом, парами меди и железа при температурах выше 900 °С. При содержании в платиновом электроде 0,1% железа, тером-ЭДС изменяется более, чем на 1 мВ (100°С) при 1200 °С и 1,5 мВ (160 °С) при 1600 °С. Такая же картина наблюдается при загрязнении медью. Вывод: термопары данного типа нельзя армировать стальной трубкой или следует изолировать электроды от трубки газонепроницаемой керамикой.
Может работать в окислительной атмосфере.
При температуре выше 1000 °С термопара может загрязняться кремнием, который присутствует в некоторых видах защитных керамических материалов. Важно использовать керамические трубки, состоящие из высокочистого оксида алюминия.
Не рекомендуется применение ниже 400 °С, т.к термо-ЭДС в этой области мала и крайне нелинейна.
3. Тип R (платинородий-платиновая)
Обладает такими же свойствами, что и термопары типа S.
