열전쌍이란 무엇입니까 : 작동 원리 및 응용

문제를 제거하기 위해 도구를 사용해보십시오





1821 년에 물리학자인 'Thomas Seebeck'은 온도가 접합부에 가해 졌을 때 회로의 한 접합부의 양쪽 끝에 두 개의 서로 다른 금속 와이어가 연결되었을 때 전류가 회로 이것은 전자기장 (EMF)으로 알려져 있습니다. 회로에서 생성되는 에너지를 제벡 효과라고합니다. Thomas Seebeck의 효과를 지침으로 사용하여 이탈리아의 물리학자인 Leopoldo Nobili와 Macedonio Melloni는 1826 년에 열전-배터리를 설계하기 위해 협력했습니다. 검류계 복사를 계산하기위한 써모 파일도 있습니다. 그의 노력을 위해 일부 사람들은 Nobili를 열전대의 발견 자로 확인했습니다.

열전대 란 무엇입니까?

열전대는 일종의 온도로 정의 할 수 있습니다. 감지기 이는 EMF 또는 전류 형태로 특정 지점의 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 이 센서는 하나의 접합에서 함께 연결된 두 개의 서로 다른 금속 와이어로 구성됩니다. 이 접합부에서 온도를 측정 할 수 있으며 금속 와이어의 온도 변화는 전압을 자극합니다.




열전대

열전대

장치에서 생성되는 EMF의 양은 매우 미세하므로 (밀리 볼트) 회로에서 생성되는 e.m.f를 계산하려면 매우 민감한 장치를 사용해야합니다. e.m.f를 계산하는 데 사용되는 일반적인 장치는 전압 균형 전위차계와 일반 검류계입니다. 이 두 가지에서 균형 조정 전위차계는 물리적 또는 기계적으로 사용됩니다.



열전대 작동 원리

그만큼 열전대 원리 주로 Seebeck, Peltier 및 Thompson의 세 가지 효과에 의존합니다.

벡 효과보기

이 유형의 효과는 두 가지 다른 금속에서 발생합니다. 열이 금속 와이어 중 하나에 제공되면 전자의 흐름이 뜨거운 금속 와이어에서 차가운 금속 와이어로 공급됩니다. 따라서 직류는 회로를 자극합니다.


펠티에 효과

이 Peltier 효과는 Seebeck 효과와 반대입니다. 이 효과는 두 개의 서로 다른 도체 사이에 전위차를 적용하여 온도차가 형성 될 수 있음을 나타냅니다.

톰슨 효과

이 효과는 두 개의 서로 다른 금속이 함께 고정되고 두 개의 조인트를 형성하면 전압이 온도 변화로 인해 전체 도체의 길이를 유도함을 나타냅니다. 이것은 정확한 위치에서 온도의 속도와 방향의 변화를 보여주는 물리적 단어입니다.

열전대의 구성

장치의 구성은 다음과 같습니다. 그것은 두 개의 다른 금속 와이어로 구성되며 접합 끝에서 함께 연결됩니다. 접합부는 측정 끝으로 생각합니다. 접합의 끝은 세 가지 유형, 즉 비 접지, 접지 및 노출 접합으로 분류됩니다.

열전대 구조

열전대 구조

비 접지 접합

이러한 유형의 접합에서 도체는 보호 커버에서 완전히 분리됩니다. 이 접합부의 응용 분야에는 주로 고압 응용 작업이 포함됩니다. 이 기능을 사용하는 주요 이점은 표유 자기장 효과를 줄이는 것입니다.

접지 접합

이 유형의 접합에서 금속 와이어와 보호 커버가 함께 연결됩니다. 이 기능은 산성 분위기의 온도를 측정하는 데 사용되며 소음에 대한 저항력을 제공합니다.

노출 접합

노출 접합은 빠른 응답이 필요한 영역에 적용 할 수 있습니다. 이 유형의 접합은 가스 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 온도 센서를 만드는 데 사용되는 금속은 기본적으로 온도 계산 범위에 따라 다릅니다.

일반적으로 열전대는 철과 콘스 탄탄이라는 두 개의 서로 다른 금속 와이어로 설계되어 열 접점이라고하는 하나의 접점에서 연결하여 요소를 감지합니다. 이것은 두 개의 접합으로 구성되며 하나의 접합은 전압계로 연결됩니다. 또는 송신기 여기서 냉 접점과 두 번째 접합은 열 접점이라고하는 프로세스에서 연결됩니다.

열전대는 어떻게 작동합니까?

그만큼 열전대 다이어그램 아래 그림에 나와 있습니다. 이 회로는 두 개의 서로 다른 금속으로 만들 수 있으며 두 개의 접합을 생성하여 함께 결합됩니다. 두 금속은 용접을 통한 연결로 둘러싸여 있습니다.

위의 다이어그램에서 접합부는 P & Q로 표시되고 온도는 T1 및 T2로 표시됩니다. 접합부의 온도가 서로 다르면 전자기력이 회로에서 생성됩니다.

열전대 회로

열전대 회로

접합 끝의 온대가 등가로 바뀌면 등가 및 역 전자기력이 회로에서 생성되고 회로를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 마찬가지로 접합 끝의 온도는 불균형이되고이 회로에서 전위 변화가 유발됩니다.

회로에서 유도되는 전자기력의 크기는 열전대 제작에 사용되는 재료의 종류에 따라 달라집니다. 회로 전체의 전체 전류 흐름은 측정 도구로 계산됩니다.

회로에 유도 된 전자기력은 다음 방정식으로 계산됩니다.

E = a (∆Ө) + b (∆Ө) 2

∆Ө는 열전대 접합부와 기준 열전대 접합부 사이의 온도 차이 인 경우 a & b는 상수입니다.

열전대 유형

열전대 유형에 대한 논의를 진행하기 전에 대기 온도로부터 격리하기 위해 보호 케이스에서 열전대를 보호해야한다는 점을 고려해야합니다. 이 덮개는 장치에 대한 부식 영향을 크게 최소화합니다.

따라서 많은 유형의 열전대가 있습니다. 이것에 대해 자세히 살펴 보겠습니다.

K 형 – 니켈-크롬 / 니켈-알루멜 유형의 열전대라고도합니다. 가장 일반적으로 사용되는 유형입니다. 향상된 신뢰성, 정확성 및 저렴한 기능을 갖추고 있으며 확장 된 온도 범위에서 작동 할 수 있습니다.

K 유형

K 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – -454F ~ 2300F (-2700C에서 12600씨)

연장선 (00C에서 2000씨)

이 K 유형의 정확도 수준은

표준 +/- 2.2C 또는 +/- 0.75 % 및 특별 한도는 +/- 1.1C 또는 0.4 %입니다.

J 형 – Iron / Constantan의 혼합입니다. 이것은 또한 가장 많이 사용되는 유형의 열전대입니다. 향상된 신뢰성, 정확성 및 저렴한 기능이 있습니다. 이 장치는 더 낮은 온도 범위에서만 작동 할 수 있으며 높은 온도 범위에서 작동하면 수명이 짧습니다.

J 유형

J 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – -346F ~ 1400F (-2100C에서 7600씨)

연장선 (00C에서 2000씨)

이 J 유형은 정확도 수준이

표준 +/- 2.2C 또는 +/- 0.75 % 및 특별 한도는 +/- 1.1C 또는 0.4 %입니다.

유형 T – Copper / Constantan의 혼합입니다. T 유형 열전쌍은 안정성이 향상되었으며 일반적으로 초저온 냉동고 및 극저온과 같은 저온 응용 분야에 적용됩니다.

T 유형

T 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – -454F ~ 700F (-2700C에서 3700씨)

연장선 (00C에서 2000씨)

이 T 형은 정확도 수준이

표준 +/- 1.0C 또는 +/- 0.75 % 및 특별 한계는 +/- 0.5C 또는 0.4 %입니다.

유형 E – 니켈-크롬 / 콘스 탄탄의 혼합입니다. 1000F 이하에서 작동 할 때 K 형 및 J 형 열전대에 비해 신호 능력이 뛰어나고 정확도가 향상되었습니다.

E 유형

E 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – -454F ~ 1600F (-2700C에서 8700씨)

연장선 (00C에서 2000씨)

이 T 형은 정확도 수준이

표준 +/- 1.7C 또는 +/- 0.5 % 및 특수 한계는 +/- 1.0C 또는 0.4 %입니다.

N 형 – Nicrosil 또는 Nisil 열전대로 간주됩니다. N 형의 온도 및 정확도 수준은 K 형과 유사하지만이 유형은 K 형보다 더 비쌉니다.

N 유형

N 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – -454F ~ 2300F (-2700C에서 3920씨)

연장선 (00C에서 2000씨)

이 T 형은 정확도 수준이

표준 +/- 2.2C 또는 +/- 0.75 % 및 특별 한도는 +/- 1.1C 또는 0.4 %입니다.

유형 S – Platinum / Rhodium 또는 10 % / Platinum 열전대로 간주됩니다. S 유형의 열전쌍은 생명 공학 및 약국 조직과 같은 고온 범위 응용 분야에 매우 적합합니다. 정확도와 안정성이 향상되어 온도 범위가 더 낮은 응용 분야에도 사용됩니다.

S 유형

S 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – -58F ~ 2700F (-500C에서 14800씨)

연장선 (00C에서 2000씨)

이 T 형은 정확도 수준이

표준 +/- 1.5C 또는 +/- 0.25 % 및 특별 한계는 +/- 0.6C 또는 0.1 %입니다.

유형 R – Platinum / Rhodium 또는 13 % / Platinum 열전대로 간주됩니다. S 유형의 열전대는 고온 범위 애플리케이션을 위해 매우 구현됩니다. 이 종류는 장치를 더 비싸게 만드는 유형 S보다 더 많은 양의 로듐에 포함됩니다. 유형 R 및 S의 기능과 성능은 거의 비슷합니다. 정확도와 안정성이 향상되어 온도 범위가 더 낮은 응용 분야에도 사용됩니다.

R 유형

R 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – -58F ~ 2700F (-500C에서 14800씨)

연장선 (00C에서 2000씨)

이 T 형은 정확도 수준이

표준 +/- 1.5C 또는 +/- 0.25 % 및 특별 한계는 +/- 0.6C 또는 0.1 %입니다.

B 형 – Platinum Rhodium의 30 % 또는 Platinum Rhodium 열전대의 60 %로 간주됩니다. 이것은 더 높은 범위의 온도 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 위에 나열된 모든 유형 중에서 유형 B는 온도 한계가 가장 높습니다. 증가 된 온도 수준에서 유형 B 열전쌍은 향상된 안정성과 정확도를 유지합니다.

B 유형

B 유형

온도 범위는 다음과 같습니다.

써모 커플 등급 와이어 – 32F ~ 3100F (00C에서 17000씨)

연장선 (00C에서 1000씨)

이 T 형은 정확도 수준이

표준 +/- 0.5 %

유형 S, R 및 B는 귀금속 열전대로 간주됩니다. 높은 온도 범위에서도 작동하여 높은 정확도와 긴 수명을 제공 할 수 있기 때문에 선택됩니다. 그러나 비금속 유형과 비교할 때 더 비쌉니다.

열전대를 선택하는 동안 응용 분야에 적합한 여러 요소를 고려해야합니다.

  • 응용 분야에 필요한 저온 및 고온 범위는 무엇입니까?
  • 사용할 열전쌍의 예산은 얼마입니까?
  • 사용할 정확도는 몇 퍼센트입니까?
  • 어떤 대기 조건에서 열전대가 불활성 기체 또는 산화와 같이 작동합니까?
  • 장치가 온도 변화에 얼마나 빨리 반응해야 하는지를 의미하는 예상되는 반응 수준은 무엇입니까?
  • 필요한 평생 기간은 무엇입니까?
  • 작동하기 전에 장치가 물에 잠겼는지 여부와 깊이 수준을 확인하십시오.
  • 열전대의 사용이 간헐적입니까 아니면 연속적입니까?
  • 열전대가 장치 수명 내내 꼬이거나 구부러 지나요?

열전쌍이 불량인지 어떻게 알 수 있습니까?

열전대가 완벽하게 작동하는지 확인하려면 장치 테스트를 수행해야합니다. 장치 교체를 진행하기 전에 실제로 작동하는지 확인해야합니다. 이를 위해서는 멀티 미터와 전자에 대한 기본 지식만으로 충분합니다. 멀티 미터를 사용하여 열전대를 테스트하는 방법에는 주로 세 가지가 있으며 다음과 같이 설명합니다.

저항 테스트

이 테스트를 수행하려면 장치를 가스 기기 라인에 배치해야하며 필요한 장비는 디지털 멀티 미터 및 악어 클립입니다.

절차 – 악어 클립을 멀티 미터의 섹션에 연결합니다. 한쪽 끝이 가스 밸브에 접혀지는 열전대의 양쪽 끝에 클립을 부착합니다. 이제 멀티 미터를 켜고 읽기 옵션을 기록해 둡니다. 멀티 미터가 옴을 작은 순서로 표시하면 열전대가 완벽한 작동 상태에있는 것입니다. 그렇지 않으면 판독 값이 40 옴 이상이면 양호한 상태가 아닙니다.

개방 회로 테스트

여기서 사용되는 장비는 악어 클립, 라이터 및 디지털 멀티 미터입니다. 여기서는 저항을 측정하는 대신 전압을 계산합니다. 이제 라이터로 열전대의 한쪽 끝을 가열합니다. 멀티 미터가 25-30mV 범위의 전압을 표시하면 제대로 작동하는 것입니다. 그렇지 않으면 전압이 20mV에 가까워지면 장치를 교체해야합니다.

폐회로 테스트

여기서 사용되는 장비는 악어 클립, 열전대 어댑터 및 디지털 멀티 미터입니다. 여기서 어댑터는 가스 밸브 내부에 배치되고 열전쌍은 어댑터의 한쪽 가장자리에 배치됩니다. 이제 멀티 미터를 켭니다. 판독 값이 12-15mV 범위에 있으면 장치가 적절한 상태에있는 것입니다. 그렇지 않으면 전압 판독 값이 12mV 아래로 떨어지면 장치에 결함이 있음을 나타냅니다.

따라서 위의 테스트 방법을 사용하여 열전쌍이 제대로 작동하는지 여부를 확인할 수 있습니다.

서모 스탯과 써모 커플의 차이점은 무엇입니까?

온도 조절기와 열전대의 차이점은 다음과 같습니다.

특색 열전대 온도 조절기
온도 범위-454에서 32720에프-112에서 3020에프
가격 범위적게높은
안정안정성이 떨어짐중간 안정성 제공
감광도열전대는 감도가 낮습니다.온도 조절기는 최고의 안정성을 제공합니다
선형성보통의가난한
시스템 비용높은매질

장점 단점

열전대의 장점은 다음과 같습니다.

  • 정확도가 높다
  • 견고하고 가혹하고 진동이 심한 환경에서 사용할 수 있습니다.
  • 열 반응이 빠르다
  • 온도의 작동 범위가 넓습니다.
  • 넓은 작동 온도 범위
  • 비용이 낮고 매우 일관 적입니다.

열전대의 단점은 다음과 같습니다.

  • 비선형 성
  • 최소한의 안정성
  • 낮은 전압
  • 참조가 필요합니다
  • 최소 감도
  • 열전대 재 교정이 어렵습니다

응용

일부 열전대의 응용 다음을 포함하십시오.

  • 이들은 온도 센서로 사용됩니다 온도 조절기에서 사무실, 가정, 사무실 및 기업에서.
  • 이들은 철, 알루미늄 및 금속의 금속 온도를 모니터링하기 위해 산업에서 사용됩니다.
  • 이들은 식품 산업에서 극저온 및 저온 응용 분야에 사용됩니다. 열전대는 열전 냉각을 수행하기위한 열 펌프로 사용됩니다.
  • 이들은 화학 공장, 석유 공장의 온도를 테스트하는 데 사용됩니다.
  • 이들은 파일럿 불꽃을 감지하기 위해 가스 기계에 사용됩니다.

RTD와 열전쌍의 차이점은 무엇입니까?

열전대의 경우 고려해야 할 또 다른 가장 중요한 사항은 RTD 장치와 어떻게 다른지입니다. 따라서 표는 RTD와 열전쌍의 차이점을 설명합니다.

RTD 열전대
RTD는 (-200) 사이의 더 적은 온도 범위를 측정하는 데 광범위하게 적합합니다.0C에서 5000씨)열전대는 (-180) 사이의 더 높은 온도 범위를 측정하는 데 적합합니다.0C에서 23200씨)
최소한의 스위칭 범위에 대해 향상된 안정성을 나타냅니다.이들은 최소한의 안정성을 가지며 여러 번 테스트했을 때 결과가 정확하지 않습니다.
열전대보다 정확도가 높습니다.열전쌍의 정확도가 떨어짐
감도 범위가 더 넓고 최소한의 온도 변화도 계산할 수 있습니다.감도 범위가 이보다 적고 최소 온도 변화를 계산할 수 없습니다.
RTD 장치는 응답 시간이 좋습니다.열전대는 RTD보다 빠른 응답을 제공합니다.
출력은 모양이 선형입니다.출력은 모양이 비선형입니다.
열전대보다 비쌉니다.RTD보다 경제적입니다.

수명은 무엇입니까?

그만큼 열전대의 수명 응용 프로그램이 활용 될 때를 기반으로합니다. 따라서 열전대 수명을 구체적으로 예측할 수 없습니다. 장치를 적절하게 관리하면 장치의 수명이 길어집니다. 반면, 계속 사용하면 노화 효과로 인해 손상 될 수 있습니다.

또한 이로 인해 출력 성능이 저하되고 신호의 효율성이 떨어집니다. 열전대의 가격도 높지 않습니다. 따라서 2-3 년마다 열전대를 수정하는 것이 좋습니다. 이것은에 대한 대답입니다 열전대의 수명은 얼마입니까 ?

따라서 이것은 열전쌍의 개요에 관한 것입니다. 마지막으로 위의 정보로부터 우리는 열전대 출력 출력 장치별로 멀티 미터, 전위차계 및 증폭기와 같은 방법을 사용하여 계산할 수 있습니다. 열전쌍의 주요 목적은 여러 응용 분야에서 일관되고 직접적인 온도 측정을 구축하는 것입니다.