ترموکوپل چیست و چگونه کار می کند

برق صنعتی
601 بازدید
ترموکوپل چیست

ترموکوپل ( thermocouple ) چیست؟

ترموکوپل چیست؟ ترموکوپل ها رایج ترین تجهیزات اندازه گیری دما هستند که به زبان ساده از دو فلز غیر هم جنس تشکیل شده و این دو فلز از یک سر به هم متصل شده اند. هنگامی که نقطه اتصال این دو فلز گرم می شوند در اثر “پدیده سیبک”، ولتاژی در دو سر آزاد آن ایجاد می گردد. این اختلاف ولتاژ با میزان دمای نقطه اتصال رابطه مستقیم دارد و می توان با استفاده از این پدیده میزان دمای نقطه اتصال را اندازه گیری نمود.

نکته: به منظور بررسی، مقایسه و خرید آنلاین انواع ترموکوپل کلیک کنید.

تقسیم بندی کد و تایپ ترموکوپل ها

اکنون که فهمیدید ترموکوپل چیست و چگونه کار می کند، اکنون می خواهیم به انواع گوناگون ترموکوپل ها بپردازیم؟ این جفت گرمایی به شکل سیم و از فلزات مختلف و در درجات متفاوتی تولید می گردند. این تفاوت درجات برای مشتریان و مصرف کنندگان به وسیله کد های E,N,J,K,T و… مشخص می گردند. برای مثال ترموکوپل نوع K را با کد K نام گذاری نموده و کابل رابط آن، کابل افزاینده طول یا جبران ساز BLF ایتالیا تایپ KX است. در رنج های دمایی بسیار بالا کدها با حروف دیگری از قبیل R ,S ,B ,C مشخص می گردند.

۸ نوع جفت حرارتی وجود دارد که به عنوان “فلز پایه و فلزخاص یا نجیب” طبقه بندی می شوند:

انواع جفت های حرارتی ای که از Base Metal ساخته شده است:

  • نوع K
  • نوع J
  • نوع T
  • نوع E
  • نوع N

انواع جفت های حرارتی ای که از Noble Metal ( فلزات خاص یا نجیب) ساخته شده است:

  • نوع R
  • نوع S
  • نوع B
تقسیم بندی انواع Thermocouples

تقسیم بندی انواع Thermocouples

ترموکوپل ها چطور کار می کنند؟

یک جفت گرمایی، ابزاری مخصوص اندازه گیری است و برای سنجش دمای بدنه تجهیزات مختلف و اجزاء درونی آن و انواع مواد طراحی شده است. یک جفت گرمایی از دو رشته سیم از جنس دو فلز متفاوت ساخته شده است.  زمانی که این دو سیم به یکدیگر متصل شوند، یک مدار را تشکیل می دهند. این مدار باعث ایجاد دو اتصال الکتریکی جدا از هم می شود. یکی از اتصالها در جایی تشکیل شده که درجه حرارت بایستی اندازه گیری شود. این قسمت به نام اتصال گرم یا اتصال اندازه گیری نامیده می شود.

اثر ترموالکتریک یا پدیده سیبک چیست؟ + قوانین

برای اینکه روش کار و قوانین سنسورهای دما را بدانید، می بایست پدیده سیبک را به خوبی بشناسید. برای ساخت ترموالکتریک می بایست به دو سر ابتدایی فلزهای نا همنام به هم متصل شده از قبل، دما بدهیم. در این صورت در نقطه اتصال دو فلز اختلاف پتانسیل ترموالکتریک خواهیم داشت. آیا می دانید چرا در این نقطه اختلاف پتانسیل ایجاد می شود؟ دلیل اصلی ، سرعت میانگین الکترون های آزاد فلزات می باشد.

اثر ترموالکتریک یا پدیده سیبک

اثر ترموالکتریک یا پدیده سیبک

معرفی قوانین و ساختمان ترموکوپل

ضریب سیبک چیست؟ دمایی که شما به دو سر سیم وارد می کنید باعث می شود در سرعت میانگین و تعداد الکترون ها در منطقه گرم و سرد، تفاوت ایجاد شود. نباید نقش الکترون های آزاد در به وجود آمدن این پدیده را نادیده بگیریم. بطور واضح تر دما روند رفت و برگشت الکترون ها از منطقه سرد به گرم و بالعکس را در یک واحد زمان از حالت عادی خارج می کند. بطوریکه در منطقه گرم و سرد پتانسیل مثبت و منفی خواهیم داشت. این پدیده را اثر سیبک می نامیم. مقدار سیبک به متریال فلز و میزان دمای وارد شده به آن بستگی دارد. ضریب سیبک به اختلاف پتانسیل ایجاد شده برای اختلاف دمای یک درجه سانتیگراد می گوییم.

قوانین ترموکوپل

قوانین ترموکوپل

ماکزیمم دمای اندازه گیری شده بستگی به سطح مقطع سیم مورد استفاده دارد. به این معنی که با دستگاه سنجش حرارت خیلی باریک نمی توان رنج جریانی کاملی را اندازه گیری کرد ماکزیمم رنج قابل اندازه گیری، تعیین کننده قطر سیم Thermocouple می باشد. جفت های گرمایی دارای دقت اندازه گیری متوسطی می باشند. در صنایعی که دقت سنسور دارای اهمیت بالایی نباشد می توان از آنها استفاده نمود. بدیهی است که منظور ما از دقت زیاد در حد یک هزارم می باشد.

ساختمان ترموکوپل صنعتی + تصویر

قسمت دیگر به جایی متصل می شود که دارای درجه حرارت معلوم و ثابت باشد این قسمت جفت حرارتی به اتصال سرد یا اتصال رفرنس معروف شده است. اختلاف درجه حرارت میان این دو نقطه، اتصال در هر لحظه ولتاژی در مدار ایجاد می کند. فلوی جریان ایجاد شده می تواند برای اندازه گیری درجه حرارت نا مشخص یا دمای اتصال گرم استفاده شود.

ساختمان ترموکوپل

ساختمان ترموکوپل

لیست قوانین ساخت ترموکوپل

  1. رنج دمایی کارکرد در بلند مدت را مشخص کنید.
  2. به سازنده ترموکوپل بگویید که حداکثر دمای لحظه ای چند درجه سانتیگراد می باشد؟
  3. دقت اندازه گیری مورد نیاز چگونه است؟
  4. شرایط محیطی از قبیل وجود حلال های شیمیایی و نفتی که تعیین کننده جنس ماده سازنده غلاف محافظ آن خواهند بود را بیان کنید (مقاومت غلاف محافظ در برابر خوردگی).
  5. آیا سنسور دما نیازمند مقاومت در برابر لرزش می باشد؟
  6. شرایط نصب را مشخص کنید (سایز دقیق اتصالات و مطابقت با سایز پراب خروجی).

قوانین تبدیل میزان ولتاژ اندازه گیری شده توسط جفت حرارتی به دما چگونه است؟

زمانی که تغییر دمایی در نقطه اتصال دو فلز نا مشابه رخ می دهد ولتاژی ایجاد می شود. دمای معادل این ولتاژ را می توان از طریق قوانین جداول مرجع پیدا کرد. سیگنال میلی ولت تولید شده توسط Thermocouple (پی نوشت۲*) یک سیگنال بسیار ضعیف است و اگر محیط دارای نویز باشد انتقال سیگنال در فواصل طولانی با خطا همراه است. بنابراین برای انتقال سیگنال در این محیط ها باید از کابل Thermocouple شیلددار BLF ایتالیا استفاده کرد. بدون در نظر گرفتن نوع جفت گرمایی ، در هنگام استفاده اغلب آن را در یک غلاف محافظ قرار می دهند. تا بدین وسیله از تماس مستقیم با محیطی که در آن قرار داده شده است محافظت گردد و از آسیب خوردگی در امان باشد.

انواع اتصال گرم در نقطه اندازه گیری دما Thermocouple چگونه است؟

در ادامه انواع اتصال گرم Thermocouple و نحوه اتصال آن به روکش غلاف بیرونی این جفت حرارتی را بررسی می کنیم.

نحوه اتصال سیم داخلی به روکش غلاف Thermocouple

نحوه اتصال سیم داخلی به روکش غلاف Thermocouple

نوع اول: سیم ترموکوپل بیرون از غلاف محافظ ( EXPOSED JUNCTION )

در این روش سیم های ترموکوبل (پی نوشت ۲*) به هم جوش داده می شوند. سپس مستقیما وارد فرایند اندازه گیری دما می شوند. در این صورت سیم های مولد ترموالکتریک بدون حفاظ را خواهیم داشت. سرعت پاسخ در این روش بسیار زیاد است اما سیم های دماسنج در معرض خوردگی و آسیب هستند.

جز در مواردی که باید از این نوع دماسنج استفاده کرد ، استفاده از آن توصیه نمی شود.

نوع دوم: سیم ترموکوپل متصل به غلاف محافظ ( GROUNDED JUNCTION )

این مدل رایج ترین نوع اتصال در مولد ترموالکتریک است. در این روش سیم های جفت گرمایی و غلاف محافظ به هم جوش داده می شوند و نقطه اتصالی را در راس پراب شکل می دهند که در اصطلاح می گوییم مولد ترموالکتریک زمین شده است. این مدل دارای سرعت پاسخ دهی بسیار عالی است. زیرا جفت گرمایی با غلاف تماس مستقیم دارد و گرما به راحتی منتقل می شود.

نوع سوم: سیم ترموکوپل جدا از غلاف محافظ ( UNGROUNDED JUNCTION )

در این روش سیم های جفت گرمایی به هم جوش داده می شوند اما از غلاف محافظ ایزوله و عایق هستند. در این صورت نوع جفت های حرارتی ای زمین نشده خواهد بود.

کاربردهای Thermocouple در صنایع گوناگون

این سنسورهای اندازه گیری دما تقریبا در تمام بازار های صنعتی مانند : نیروگاه ( تولید برق ) ، صنعت نفت و گاز ، پالایش و پتروشیمی ، فولاد ، داروسازی ، بیوتکنولوژی ، سیمان ، کاغذ و … استفاده می شوند. از مزایای جفت های حرارتی نسبت به سایر سنسورهای اندازه گیری دما می توان به قیمت پایین ، رنج دمایی گسترده و بادوام بودن آنها اشاره کرد.

ترموکوپل‌ها در صنعت دارای کاربردهای بسیاری هستند. از جمله مهم‌ترین کاربردها در صنایع تولید لوازم گرمازا است. مثلاً می توان از آن ها برای ایمنی تجهیزات گازسوز وقتی شعله گاز به دلایلی (از جمله باد) خاموش می‌گردد و برای قطع‌کردن گاز استفاده می‌شود.

لینک منبع: https://fa.wikipedia.org/wiki/ترموکوپل#کاربردها

چگونه با ترموکوپل برق تولید کنیم؟

همانطور که می دانید ولتاژ (اختلاف پتانسیل) ایجاد شده توسط جفت حرارتی نوعی جریان فشار ضعیف برق محسوب می‌شود. به این ترتیب برای تولید برق با جفت گرمایی می توانیم به دو سر متصل به هم (اتصال گرم) جفت حرارتی ای حرارت وارد کنیم. در این صورت جریانی از دو سر متصل به هم ایجاد و به سمت دو سر آزاد دستگاه سنجش حرارت حرکت می کند. لازم بذکر است نیروی محرکه ی الکتریکی ایجاد شده با اختلاف دمای نقطه سنجش دما تناسب دارد. اگر بخواهیم میزان میلی ولت ایجاد شده را بسنجیم می توانیم از ولت سنج استفاده کنیم.

تولید برق با Thermocouple

تولید برق با Thermocouple

برای ساخت Thermocouple و سنسور PT100 ابتدا با قوانین و ساختمان ترموکوپل و سنسور PT100 آشنا شوید. بعنوان مثال این را بدانید که تفاوت های اصلی جفت گرمایی با ترموکوپل PT100 (پی نوشت ۱*) چیست ؟ سپس برای خرید یا ساخت انواع Thermocouple و سنسور PT100 به یک سازنده یا فروشنده معتبر ترموکوپل مراجعه کنید. یادمان باشد که ترموکوبل و سنسور PT100 (پی نوشت ۲*) یکی از حساس ترین و مهم ترین تجهیزات ابزار دقیق در خط تولید کارگاه یا کارخانه شما می باشند. پیشنهاد ما به شما خرید جفت های حرارتی ARVAN دارای یکسال گارانتی تعویض می باشد. تجهیزات ابزار دقیق و حرارتی ARVAN از بهترین متریال اروپای غربی ساخته می شوند. با خرید این سنسور دما شما می توانید دقت عملکرد بیشتر و زمان واکنش بسیار کم را تجربه کنید. در نتیجه کیفیت محصول نهایی تولید شده توسط مجموعه شما بهتر و بهره وری کارخانه تان در این شرایط اقتصادی بیش تر می شود.

نتیجه گیری نهایی

همانطور که در بالا بیان کردیم جفت گرمایی ابزاری برای اندازه گیری دما در انواع فرآیندهای صنعتی می باشد که از دو فلز مختلف ساخته می شود. این دو فلز از یک طرف به هم جوش داده می شوند و نقطه اتصال آنها جایی است که دما اندازه گیری می شود. مطابق با قوانین Thermocouple ها می توانند رنج دمایی از ۲۷۰- تا ۲۳۱۵+ درجه سانتیگراد را اندازه گیری کنند. همچنین در بالا بیان کردیم که دستگاه های سنجش حرارت از لحاظ رنج دمایی، مقاومت در برابر لرزش، مقاومت شیمیایی و … انواع گوناگونی دارند.

پایه و اساس جفت های گرمایی نوع J ،K ،E ،T از نوع بیس متال ( پایه فلز ) و از رایج ترین انواع دستگاه های سنجش حرارت هستند .جفت های حرارتی  نوع R ،S و B نوبل متال (فلز نجیب) هستند و برای محدوده دمایی بالاتر کاربرد دارند. جفت های گرمایی در بسیاری از کاربردهای صنعتی و علمی مورد استفاده قرار می گیرند.

در این مقاله سعی کردیم به طور کامل به سوال ترموکوپل چیست پاسخ دهیم و اطلاعات مفیدی را در این زمینه در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. در انتها اگر سوال، نظر و پیشنهادی دارید حتما در بخش نظرات همین پست با ما در میان بگذارید.

پی نوشت :

  1. ۱- از نظر علمی عبارت سنسور PT100 صحیح می باشد.
  2. ۲- از نظر علمی عبارت ترموکوبل صحیح نمی باشد.
دسته بندی ترموکوپل و RTD مقالات
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

9 پاسخ به “ترموکوپل چیست و چگونه کار می کند”

  1. سلام. قسمت نتیجه گیری مقاله در مورد خرید و ساخت ترموکوپل تون رو خیلی دوست داشتم. مفید و کاربردی بود. مرسی

    1. با سلام و احترام خواهش می کنم. در مورد ساختمان ، قوانین ، خرید و فروش انواع ترموکوپل صنعتی و سنسور PT100 در خدمتتان هستیم.

  2. ممنون از سایت خوبتون. هم برای دانشجوهایی مثل من توضیح دادین که ترموکوپل چیه و هم خرید ترموکوپل رو راحت کردین.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

ورود به سایت