தெர்மோஎலக்ட்ரிக் மாற்றிகள் (தெர்மோகப்பிள்கள்)

தெர்மோகப்பிள் எப்படி வேலை செய்கிறது

ஏற்கனவே 1821 ஆம் ஆண்டில், சீபெக் அவருக்கு பெயரிடப்பட்ட ஒரு நிகழ்வைக் கண்டுபிடித்தார், இது e. வெவ்வேறு கடத்தும் பொருட்களைக் கொண்ட ஒரு மூடிய சுற்றுகளில் தோன்றும். முதலியன (தெர்மோ-EMC என அழைக்கப்படும்) இந்த பொருட்களின் தொடர்பு புள்ளிகள் வெவ்வேறு வெப்பநிலையில் பராமரிக்கப்பட்டால்.

அதன் எளிமையான வடிவத்தில், ஒரு மின்சுற்று இரண்டு வெவ்வேறு கடத்திகள் கொண்டிருக்கும் போது, ​​அது தெர்மோகப்பிள் அல்லது தெர்மோகப்பிள் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சீபெக் நிகழ்வின் சாராம்சம், கம்பிகளில் மின்னோட்டத்தின் தோற்றத்தை ஏற்படுத்தும் இலவச எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் வேறுபட்டது மற்றும் வெப்பநிலையுடன் வித்தியாசமாக மாறுகிறது. எனவே, கம்பியில் வெப்பநிலை வேறுபாடு இருந்தால், அதன் சூடான முனையில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் குளிர் முனையுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக ஆற்றல் மற்றும் வேகங்களைக் கொண்டிருக்கும், இதனால் கம்பியில் வெப்ப முனையிலிருந்து குளிர் முனை வரை எலக்ட்ரான் ஓட்டம் ஏற்படுகிறது. இதன் விளைவாக, கட்டணங்கள் இரு முனைகளிலும் குவிந்துவிடும் - குளிரில் எதிர்மறை மற்றும் வெப்பத்தில் நேர்மறை.

வெவ்வேறு கம்பிகளுக்கு இந்தக் கட்டணங்கள் வித்தியாசமாக இருப்பதால், அவற்றில் இரண்டு தெர்மோகப்பிளில் இணைக்கப்படும்போது, ​​ஒரு வித்தியாசமான தெர்மோகப்பிள் தோன்றும். முதலியன c. தெர்மோகப்பிளில் நிகழும் நிகழ்வுகளை பகுப்பாய்வு செய்ய, அதில் உருவாகும் தெர்மோகப்பிள் என்று கருதுவது வசதியானது. முதலியன c. E என்பது இரண்டு தொடர்பு எலக்ட்ரோமோட்டிவ் சக்திகளின் கூட்டுத்தொகை e, அவை தொடர்பு கொள்ளும் இடங்களில் நிகழும் மற்றும் இந்த தொடர்புகளின் வெப்பநிலையின் செயல்பாடாகும் (படம் 1, a).

அரிசி. 1. இரண்டு மற்றும் மூன்று கம்பி தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சர்க்யூட்டின் வரைபடம், மின் அளவீட்டு சாதனத்தை சந்திப்பில் இணைக்கும் வரைபடம் மற்றும் தெர்மோகப்பிள் கொண்ட தெர்மோஎலக்ட்ரோடு.

இரண்டு வெவ்வேறு கடத்திகளின் சுற்றுவட்டத்தில் எழும் தெர்மோஎலக்ட்ரோமோட்டிவ் விசை அவற்றின் முனைகளில் உள்ள மின்னோட்ட சக்திகளின் வேறுபாட்டிற்கு சமம்.

இந்த வரையறையிலிருந்து தெர்மோகப்பிளின் முனைகளில் சமமான வெப்பநிலையில், அதன் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சக்தியைப் பின்பற்றுகிறது. முதலியன கள் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும். இதிலிருந்து ஒரு மிக முக்கியமான முடிவை எடுக்க முடியும், இது ஒரு தெர்மோகப்பிளை வெப்பநிலை உணரியாகப் பயன்படுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது.

ஒரு தெர்மோகப்பிளின் எலக்ட்ரோமோட்டிவ் விசை அதன் முனைகளில் வெப்பநிலை ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், அதன் சுற்றுவட்டத்தில் மூன்றாவது கம்பியை அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலம் மாற்றப்படாது.

இந்த மூன்றாவது கம்பி இணைப்புகளில் ஒன்று மற்றும் கம்பிகளில் ஒன்றின் பிரிவில் (படம் 1.6, c) இரண்டையும் சேர்க்கலாம். இந்த முடிவை தெர்மோகப்பிள் சர்க்யூட்டில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட பல கம்பிகளுக்கு நீட்டிக்க முடியும், அவற்றின் முனைகளில் வெப்பநிலை ஒரே மாதிரியாக இருக்கும் வரை.

எனவே, ஒரு அளவிடும் சாதனம் (கம்பிகளைக் கொண்டது) மற்றும் அதை இணைக்கும் கம்பிகள் ஆகியவை தெர்மோகப்பிள் சர்க்யூட்டில் உருவாக்கப்படும் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சக்தியில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தாமல் சேர்க்கலாம். இ.c, புள்ளிகள் 1 மற்றும் 2 அல்லது 3 மற்றும் 4 (படம் 1, d மற்றும் e) வெப்பநிலை சமமாக இருந்தால் மட்டுமே. இந்த வழக்கில், இந்த புள்ளிகளின் வெப்பநிலை சாதனத்தின் டெர்மினல்களின் வெப்பநிலையிலிருந்து வேறுபடலாம், ஆனால் இரண்டு டெர்மினல்களின் வெப்பநிலையும் ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும்.

தெர்மோகப்பிள் சர்க்யூட்டின் எதிர்ப்பு மாறாமல் இருந்தால், அதன் வழியாக பாயும் மின்னோட்டம் (அதனால் சாதனத்தின் வாசிப்பு) அது உருவாக்கிய தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சக்தியை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது. d. இருந்து, அதாவது, வேலை செய்யும் (சூடான) மற்றும் இலவச (குளிர்) முனைகளின் வெப்பநிலையிலிருந்து.

மேலும், தெர்மோகப்பிளின் இலவச முனையின் வெப்பநிலை நிலையானதாக இருந்தால், மீட்டர் வாசிப்பு தெர்மோகப்பிளின் வேலை முனையின் வெப்பநிலையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது. அத்தகைய சாதனம் தெர்மோகப்பிளின் வேலை சந்திப்பின் வெப்பநிலையை நேரடியாகக் குறிக்கும்.

எனவே, ஒரு தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பைரோமீட்டர் ஒரு தெர்மோகப்பிள் (தெர்மோஎலக்ட்ரோடுகள்), ஒரு நேரடி மின்னோட்ட மீட்டர் மற்றும் இணைக்கும் கம்பிகளைக் கொண்டுள்ளது.

மேற்கூறியவற்றிலிருந்து பின்வரும் முடிவுகளை எடுக்கலாம்.

1. தெர்மோகப்பிளின் வேலை முடிவை (வெல்டிங், சாலிடரிங், முறுக்கு, முதலியன) உற்பத்தி செய்யும் முறை, அது உருவாக்கிய தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சக்தியை பாதிக்காது. முதலியன உடன், வேலை முடிவின் பரிமாணங்கள் மட்டுமே அதன் அனைத்து புள்ளிகளிலும் வெப்பநிலை ஒரே மாதிரியாக இருந்தால்.

2. ஏனெனில் சாதனத்தால் அளவிடப்படும் அளவுரு தெர்மோஎலக்ட்ரிக் அல்ல. மற்றும் தெர்மோகப்பிள் சர்க்யூட் மின்னோட்டத்துடன், இயக்க சுற்று எதிர்ப்பானது அளவுத்திருத்தத்தின் போது மாறாமல் மற்றும் அதன் மதிப்புக்கு சமமாக இருப்பது அவசியம்.ஆனால் இதைச் செய்வது நடைமுறையில் சாத்தியமற்றது என்பதால், தெர்மோஎலக்ட்ரோட்கள் மற்றும் இணைக்கும் கம்பிகளின் எதிர்ப்பானது வெப்பநிலையுடன் மாறுவதால், முறையின் முக்கிய பிழைகளில் ஒன்று எழுகிறது: சுற்று மற்றும் அளவுத்திருத்தத்தின் போது அதன் எதிர்ப்பின் எதிர்ப்பிற்கு இடையிலான பொருந்தாத பிழை.

இந்த பிழையைக் குறைக்க, வெப்ப அளவீடுகளுக்கான சாதனங்கள் அதிக எதிர்ப்புடன் (தோராயமான அளவீடுகளுக்கு 50-100 ஓம், மிகவும் துல்லியமான அளவீடுகளுக்கு 200-500 ஓம்) மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை மின் குணகத்துடன் செய்யப்படுகின்றன, இதனால் சுற்றுகளின் மொத்த எதிர்ப்பு (மற்றும் எனவே, தற்போதைய மற்றும் - இ. டி. எஸ்.) இடையேயான உறவு சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் ஏற்ற இறக்கங்களுடன் குறைந்தபட்சமாக மாறுபடும்.

3. தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பைரோமீட்டர்கள் எப்போதும் தெர்மோகப்பிளின் இலவச முனையின் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் அளவீடு செய்யப்படுகின்றன - 0 ° C. பொதுவாக இந்த வெப்பநிலை செயல்பாட்டில் உள்ள அளவுத்திருத்த வெப்பநிலையிலிருந்து வேறுபடுகிறது, இதன் விளைவாக முறையின் இரண்டாவது முக்கிய பிழை ஏற்படுகிறது. : இலவச தெர்மோகப்பிள் முடிவின் வெப்பநிலையில் பிழை.

இந்த பிழையானது பல்லாயிரக்கணக்கான டிகிரிகளை எட்டக்கூடும் என்பதால், சாதனத்தின் அளவீடுகளின் சரியான திருத்தம் செய்ய வேண்டியது அவசியம். ரைசர்களின் வெப்பநிலை தெரிந்தால் இந்த திருத்தம் கணக்கிடப்படலாம்.

அளவுத்திருத்தத்தின் போது தெர்மோகப்பிளின் இலவச முனையின் வெப்பநிலை 0 ° C க்கு சமமாக இருப்பதால், செயல்பாட்டில் இது பொதுவாக 0 ° C க்கு மேல் இருக்கும் (இலவச முனைகள் பொதுவாக அறையில் இருக்கும், அவை பெரும்பாலும் வெப்பநிலை அளவிடப்படும் அடுப்புக்கு அருகில் அமைந்துள்ளன. ), பைரோமீட்டர் உண்மையான அளவிடப்பட்ட வெப்பநிலையுடன் ஒப்பிடும்போது குறைமதிப்பீட்டைக் கொடுக்கிறது, பிந்தையவற்றின் அறிகுறி மற்றும் மதிப்பு திருத்தம் மதிப்பால் அதிகரிக்கப்பட வேண்டும்.

இது பொதுவாக வரைகலை முறையில் செய்யப்படுகிறது. பொதுவாக தெர்மோசெட்டுகளுக்கு இடையில் எந்த விகிதாசாரமும் இல்லை என்பதே இதற்குக் காரணம்.முதலியன pp. மற்றும் வெப்பநிலை. அவற்றுக்கிடையேயான உறவு விகிதாசாரமாக இருந்தால், அளவுத்திருத்த வளைவு ஒரு நேர் கோடு மற்றும் இந்த விஷயத்தில் தெர்மோகப்பிளின் இலவச முனையின் வெப்பநிலைக்கான திருத்தம் அதன் வெப்பநிலைக்கு நேரடியாக சமமாக இருக்கும்.

தெர்மோகப்பிள்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் வகைகள்

தெர்மோஎலக்ட்ரோட் பொருட்களுக்கு பின்வரும் தேவைகள் பொருந்தும்:

1) உயர் தெர்மோஎலக்ட்ரிசிட்டி. முதலியன v. மற்றும் வெப்பநிலையிலிருந்து அதன் மாற்றத்தின் விகிதாசார இயல்புக்கு அருகில்;

2) வெப்ப எதிர்ப்பு (அதிக வெப்பநிலையில் அல்லாத ஆக்சிஜனேற்றம்);

3) அளவிடப்பட்ட வெப்பநிலையில் காலப்போக்கில் இயற்பியல் பண்புகளின் நிலைத்தன்மை;

4) உயர் மின் கடத்துத்திறன்;

5) எதிர்ப்பின் குறைந்த வெப்பநிலை குணகம்;

6) நிலையான இயற்பியல் பண்புகளுடன் பெரிய அளவில் உற்பத்தி சாத்தியம்.

சர்வதேச எலக்ட்ரோடெக்னிகல் கமிஷன் (IEC) சில நிலையான வகை தெர்மோகப்பிள்களை வரையறுத்துள்ளது (தரநிலை IEC 584-1). அளவிடப்பட்ட வெப்பநிலை வரம்பிற்கு ஏற்ப உறுப்புகள் R, S, B, K, J, E, T குறியீடுகளைக் கொண்டுள்ளன.

தொழில்துறையில், 600 - 1000 - 1500˚C வரை அதிக வெப்பநிலையை அளவிடுவதற்கு தெர்மோகப்பிள்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு தொழில்துறை தெர்மோகப்பிள் இரண்டு பயனற்ற உலோகங்கள் அல்லது உலோகக் கலவைகளைக் கொண்டுள்ளது. சூடான சந்திப்பு ("ஜி" என்ற எழுத்துடன் குறிக்கப்பட்டுள்ளது) வெப்பநிலை அளவிடப்படும் இடத்தில் வைக்கப்படுகிறது, மற்றும் அளவிடும் சாதனம் அமைந்துள்ள பகுதியில் குளிர் சந்திப்பு ("எக்ஸ்") அமைந்துள்ளது.

பின்வரும் நிலையான தெர்மோகப்பிள்கள் தற்போது பயன்பாட்டில் உள்ளன.

பிளாட்டினம்-ரோடியம்-பிளாட்டினம் தெர்மோகப்பிள். இந்த தெர்மோகப்பிள்கள் நீண்ட கால பயன்பாட்டிற்கு 1300 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலையையும், குறுகிய கால பயன்பாட்டிற்கு 1600 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலையையும் அளவிட பயன்படுகிறது, அவை ஆக்ஸிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தில் பயன்படுத்தப்பட்டால்.நடுத்தர வெப்பநிலையில், பிளாட்டினம்-ரோடியம்-பிளாட்டினம் தெர்மோகப்பிள் மிகவும் நம்பகமானதாகவும் நிலையானதாகவும் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, அதனால்தான் இது 630-1064 ° C வரம்பில் உதாரணமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

குரோம்-அலுமல் தெர்மோகப்பிள். இந்த தெர்மோகப்பிள்கள் 1000 ° C வரை நீண்ட கால பயன்பாட்டிற்காகவும், 1300 ° C வரை குறுகிய கால பயன்பாட்டிற்காகவும் வெப்பநிலையை அளவிட வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. அவை ஆக்ஸிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தில் (அரிக்கும் வாயுக்கள் இல்லை என்றால்) இந்த வரம்புகளுக்குள் நம்பகத்தன்மையுடன் செயல்படுகின்றன. மின்முனைகளின் மேற்பரப்பில் சூடாக்கப்படுகிறது, ஒரு மெல்லிய பாதுகாப்பு ஆக்சைடு படம் உலோகத்தை ஊடுருவி ஆக்ஸிஜனைத் தடுக்கிறது.

குரோம்-கோபெல் தெர்மோகப்பிள்... இந்த தெர்மோகப்பிள்கள் நீண்ட காலத்திற்கு 600°C வரையிலும், குறுகிய காலத்திற்கு 800°C வரையிலும் வெப்பநிலையை அளவிட முடியும். அவை ஆக்ஸிஜனேற்றம் மற்றும் குறைக்கும் வளிமண்டலங்களிலும், வெற்றிடத்திலும் வெற்றிகரமாக வேலை செய்கின்றன.

அயர்ன் கோப்பல் தெர்மோகப்பிள்... அளவீட்டு வரம்புகள் குரோமல்-கோபல் தெர்மோகப்பிள்களைப் போலவே இருக்கும், இயக்க நிலைமைகளும் ஒரே மாதிரியானவை. இது குறைந்த வெப்பத்தை அளிக்கிறது. முதலியன XK தெர்மோகப்பிளுடன் ஒப்பிடும்போது: 500 ° C இல் 30.9 mV, ஆனால் வெப்பநிலையின் சார்பு விகிதாசாரத்திற்கு நெருக்கமாக உள்ளது. LC தெர்மோகப்பிளின் குறிப்பிடத்தக்க குறைபாடு அதன் இரும்பு மின்முனையின் அரிப்பு ஆகும்.

செப்பு-செம்பு தெர்மோகப்பிள்... ஆக்ஸிஜனேற்ற வளிமண்டலத்தில் உள்ள தாமிரம் ஏற்கனவே 350 ° C இல் தீவிரமாக ஆக்ஸிஜனேற்றத் தொடங்குவதால், இந்த தெர்மோகப்பிள்களின் பயன்பாட்டின் வரம்பு நீண்ட காலத்திற்கு 350 ° C ஆகவும், குறுகிய காலத்திற்கு 500 ° C ஆகவும் இருக்கும். வெற்றிடத்தில், இந்த தெர்மோகப்பிள்களை 600 °C வரை பயன்படுத்தலாம்.

தெர்மோ-இ சார்பு வளைவுகள். முதலியன மிகவும் பொதுவான தெர்மோகப்பிள்களுக்கான வெப்பநிலை. 1 - குரோமல்-பாஸ்டர்ட்; 2 - இரும்பு-பாஸ்டர்ட்; 3 - செப்பு-பாஸ்டர்ட்; 4 — TGBC -350M; 5 - TGKT-360M; 6 - குரோமெல்-அலுமெல்; 7-பிளாட்டினம்-ரோடியம்-பிளாட்டினம்; 8 - TMSV-340M; 9 — PR -30/6.

அடிப்படை உலோகங்களால் செய்யப்பட்ட நிலையான தெர்மோகப்பிள்களின் தெர்மோஎலக்ட்ரோட்களின் எதிர்ப்பானது 1 மீ நீளத்திற்கு (இரு முனைகளிலும்) 0.13-0.18 ஓம்ஸ் ஆகும், பிளாட்டினம்-ரோடியம்-பிளாட்டினம் தெர்மோகப்பிள்களுக்கு 1 மீட்டருக்கு 1.5-1.6 ஓம்ஸ். அனுமதிக்கக்கூடிய தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சக்தி விலகல்கள். முதலியன நோபல் அல்லாத தெர்மோகப்பிள்களுக்கான அளவுத்திருத்தத்திலிருந்து ± 1%, பிளாட்டினம்-ரோடியம்-பிளாட்டினம் ± 0.3-0.35%.

நிலையான தெர்மோகப்பிள் என்பது 21-29 மிமீ விட்டம் மற்றும் 500-3000 மிமீ நீளம் கொண்ட ஒரு கம்பி ஆகும். பாதுகாப்புக் குழாயின் மேற்புறத்தில் ஒரு முத்திரையிடப்பட்ட அல்லது வார்ப்பு (பொதுவாக அலுமினியம்) தலையை ஒரு கார்போலைட் அல்லது பேக்கலைட் தட்டில் வைக்கப்பட்டுள்ளது, அதில் இரண்டு ஜோடி கம்பிகள் ஜோடிகளாக இணைக்கப்பட்ட திருகு கவ்விகளுடன் அழுத்தப்படுகின்றன. தெர்மோஎலக்ட்ரோடு ஒரு முனையத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, மற்றொன்று இணைக்கும் கம்பி இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது அளவிடும் சாதனத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. சில நேரங்களில் இணைக்கும் கம்பிகள் ஒரு நெகிழ்வான பாதுகாப்பு குழாயில் மூடப்பட்டிருக்கும். தெர்மோகப்பிள் நிறுவப்பட்ட துளையை மூடுவதற்கு அவசியமானால், பிந்தையது ஒரு திரிக்கப்பட்ட பொருத்துதலுடன் வழங்கப்படுகிறது. குளியல் தொட்டிகளுக்கு, தெர்மோகப்பிள்களும் முழங்கை வடிவத்துடன் செய்யப்படுகின்றன.

தெர்மோகப்பிள்களின் சட்டங்கள்

உள் வெப்பநிலை சட்டம்: ஒரே மாதிரியான கடத்தியில் வெப்பநிலை சாய்வு இருப்பது மின்சாரத்தின் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்காது (கூடுதல் EMF ஏற்படாது).

இடைநிலை கடத்திகளின் சட்டம்: A மற்றும் B உலோகங்களின் இரண்டு ஒரே மாதிரியான கடத்திகள் T1 (சூடான சந்திப்பு) மற்றும் T2 (குளிர் சந்திப்பு) வெப்பநிலையில் தொடர்புகளுடன் ஒரு தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சர்க்யூட்டை உருவாக்கட்டும். கம்பி A இன் சிதைவில் உலோக X இன் கம்பி சேர்க்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் இரண்டு புதிய தொடர்புகள் உருவாகின்றன. "வயர் X இன் வெப்பநிலை அதன் நீளம் முழுவதும் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், தெர்மோகப்பிளின் EMF மாறாது (கூடுதல் சந்திப்புகளில் இருந்து EMF எழாது)."