Кабель для термопары характеристики

Термопарные (компенсационные) провода и их применение

Подписка на рассылку

Термопарные и компенсационные провода используются для измерения температуры и применяются с термопарами. Термопарным проводам присуща хорошая стойкость к любым температурам. Они прекрасно переносят воздействие коррозии, кислоты, устойчивы к старению, а также влиянию воды и масла. Каждый провод состоит из определенной пары жил.

Жилы изготовляют из разных термоэлектродных металлов и сплавов, составляющих пару:

• М—медь — констан
• МК — медь — копель
• П — медь — сплав ТП
• ХК — хромель — копель
• ХА — хромель — алюмель
• ХКА — хромель _ копель — алюмель
• КС — никель — кобальт — спецалюмель
• МС — никель — железо — спецкопель

Эти сплавы характеризуются рядом преимуществ:

• низкой плотностью
• жаростойкостью
• высоким удельным электрическим сопротивлением
• значительной электродвижущей силой

Расцветка термопарных проводов с жилами из различных термоэлектродных сплавов

Жилы различаются по числу проволок, которые придают проводам гибкость. Каждому металлу присуща своя расцветка, которая характеризуется цветной изоляцией и нитями.

Изоляция термопарных проводов

Для изоляции жил проводов ПКГВ, ПКВ, ПКВП используют поливинилхлоридный пластикат. Изоляция проводов типа ПКС осуществляется с помощью резины. Изолированные жилы проводов ПКВ, ПКВП и ПКГВ укладываются параллельно и обволакиваются поливинилхлоридным пластикатом (толщина слоя 0,6 мм), на ПКС наносится свинцовая оболочка толщиной 0,8 мм. Далее оболочка провода ПКВП оплетается с помощью стальной оцинкованной проволоки. Провода вышеуказанных типов предназначены для применения в температурном диапазоне -40 — +65 градусов. Относительная влажность при температуре -40 не должна превышать 98%.

Если температурный режим составляет -60 — +250 градусов, то используют термопарные провода типа СФКЭ И СФК. Для изоляции жил этих проводов применяется слой стекловолокна, а в промежутках между ним добавляется слой фторлона. Изолированные жилы укладываются параллельно, оплетаются с помощью стекловолокна, после чего наносится слой кремнийорганического лака.

Возможная одинарная и двойная изоляция. В первом случае каждую жилу изолируют в отдельности, во втором — добавляется кожух, являющийся внешним слоем изоляции. От того насколько толстым будет изоляционный слой, зависит длительность эксплуатации провода. Если предполагается продолжительное использование провода в условиях низких температур и агрессивной среды, требуется более толстая изоляция.

Применение термопарных проводов

Сегодня термопарные провода применяется достаточно часто. Они могут служить контрольными термопарами с целью контролирования равномерности распределения тепла по промышленной печи. Если необходимо организовать контроль температур, в которых проходит обработка материала или детали, прибегают к применению закладных термопар.

В основе их работы лежит способность сплавов к образованию термодвижущей силы, которая будет зависеть от спаечных мест двух проводников. Возникновение термодвижущей силы происходит в том месте, где соединяются два конца проводника, имеющие одинаковую температуру нагрева. Такие проводники называются термоэлектродами, а их пара носит название термопара.

В ходе эксплуатации термопары один ее конец сваривается между собой в горячий спай. Его и будут присоединять к объекту, который необходимо контролировать. Холодный спай, образуемый противоположными концами термопары, служит для присоединения к измерительному устройству. Обязательное условие эксплуатации — изоляция термоэлектродов друг от друга по всей длине, за исключением горячего спая.

Источник

Компенсационные кабели для подключения термопар

Зачастую требуется подключить термопару как часть очень длинной цепи от самого датчика до удаленного шкафа управления или измерительного прибора. И конечно же всем бы хотелось избежать необходимости изготовления термопары с таким длинным выводом и иметь возможность использовать другие провода.

Идеально было бы иметь возможность подключить недорогой кабель, но для подключения термопары нельзя использовать любой первый попавшийся провод. При подключении термопар к приборам необходимо использовать кабель с такой же выходной ЭДС, что и у термопары, в противном случае стыках соединения термопары см другим проводом возникает ошибочная ЭДС, что приведет к ошибочности измерений. Лучшее решение для удлинения провода термопары — использовать термопарные провода из тех же материалов, из которых сделана и сама термопара. Технические характеристики для некоторых из термопарных и компенсационных проводов указаны в следующей таблице.

Диапазон температуры, при которой может работать кабель, обычно ограничен значениями допуска по температуре материала изоляции.

Более дешевая альтернатива — использовать компенсационные кабели, сплавы которых отличаются от сплавов термопары, но имеют такую ​​же мощность в ограниченном диапазоне температур.

Чтобы это было возможно, термоэлектрические свойства дополнительного проводника не должны слишком сильно отличаться от свойств самой термопары. Удлинительный и компенсирующий кабель — это удобное и экономичное решение, у каждого из которых есть свои плюсы и минусы. В удлинительном кабеле используется провод, номинально совпадающий с проводником самой термопары, который, таким образом, по своей сути обладает аналогичными термоэнергетическими характеристиками и не имеет проблем с подключением.

Ошибка несоответствия, возникающая из-за высокой температуры соединительной коробки, скорее всего, будет относительно небольшой. Удлиннительные кабели дешевле, чем провода термопар, хотя и дороже компенсационных, и чаще всего производятся в удобной форме для транспортировки на большие расстояния, как правило, в виде гибких проводов или многожильных кабелей. Они рекомендуются для максимальной точности.

С другой стороны, компенсационные кабели чуть менее точны, но гораздо дешевле. В них используются совершенно другие относительно недорогие материалы проводников из сплавов, соответствующих определенной термопаре. Таким образом, комбинация вырабатывает выходной сигнал, аналогичный выходному сигналу термопары, но диапазон рабочих температур должен быть ограничен, чтобы ошибка несовпадения оставалась приемлемо малой.

Изоляция компенсационных кабелей

Давайте подробнее рассмотрим различные типы изоляций, которые могут встретиться в компенсационных проводах

Этот тип изоляции кабелей дешевле других, он используется для диапазона температур от 30 ° C до 80 ° C. Компенсационные кабели термопар с ПВХ оболочкой являются самым доступным вариантом удлинения провода термопары, однако температурный диапазон у них сильно ограничен и не подойдет для высокотемпературного промышленного нагрева.

Изоляция из ПТФЭ используется для диапазона высоких температур от 273 ° C до 250 ° C или 300 ° C на короткое время. ПТФЭ выдерживает воздействие практически всех известных химикатов, масел и жидкостей. Кабель на всем протяжении выполнен в экструдированной форме и поэтому является газо-, паро- и водонепроницаемым, что делает его наиболее подходящим для использования, например, в автоклавах или стерилизаторах.

Стекловолокно

Стекловолоконная изоляция используется для более высокого температурного диапазона, поэтому она часто встречается в различных типах термостойких проводов. Стекловолокно выдерживает температуру от 50 ° C до 400 ° C, в некоторых случаях используется до 800 ° C. Одно- и многопарные варианты доступны в плоском и скрученном виде со многими вариантами. Кабели из керамического волокна используются при температурах до 1400 ° C, которые подходят для использования при нормальной температуре окружающей среды, где существует вероятность возникновения горячей точки, которая может повредить кабели с более низким номиналом, чем ПВХ.

Силикон

Компенсационные кабели с силиконовой изоляцией имеют превосходные свойства устойчивости к высоким температурам благодаря огнестойким составам из силиконового каучука. Подходит для ситуаций, когда существует опасность возгорания. Идеально подходит для тех случаев, где в течение короткого периода времени температура может колебаться, что может привести к тому, что другой кабель станет негибким и хрупким. На сайте Термоэлемент вы можете купить компенсационные кабели с силиконовой изоляцией с экранированием или без, которые работают при температуре до 180 С.

Огнестойкий слюдяной кабель

Изоляция из миканита позволяет получить устойчивость к температуре 750 ° C в течение не менее трех часов в соответствии с требованиями испытания на пламя. Миканит незаменим в ситуациях, когда стратегически важно убедиться, что кабель продолжает работать во время серьезного пожара. Кабель включает в себя высокотемпературную ленту миканита с изоляцией из сшитого полиэтилена на жилах и материалом с низким выделением дыма при горении на подложке и / или внешней оболочке. Используемый материал оболочки не содержит галогенов.

Армированный огнестойкий ПВХ

Армированный огнестойкий ПВХ чрезвычайно полезен там, где необходимо передать ряд сигналов термопары обратно в прибор. Все кабели имеют изолированные жилы, основание и общую оболочку из огнестойкого ПВХ, который обладает хорошими свойствами для уменьшения распространения пламени. Механические свойства этих кабелей соответствуют требованиям стандарта BS EN 60811: 1995.

Небронированный огнестойкий ПВХ

Неармированный огнестойкий ПВХ чрезвычайно полезен там, где необходимо передать ряд сигналов термопары обратно в прибор. Все кабели имеют изолированные жилы, основание и общую оболочку из огнестойкого ПВХ, который обладает хорошими свойствами для уменьшения распространения пламени. Механические свойства этих кабелей соответствуют требованиям стандарта BS EN 60811: 1995.

Термопары и компенсационные кабели от компании Термоэлемент

Компания Термоэлемент производит термопары по индивидуальному заказу, так что вы можете сразу указать нужные параметры конструкции, изоляцию и длину кабеля для подключения и измерения температуры с максимальной точностью. Но для удлинения кабеля у нас также имеются в ассортименте компенсационные кабели для термопар, посмотреть параметры наших кабелей вы можете на странице товара.

Источник

Обзор нагревостойких термопарных проводов

В статье описываются термопарные нагревостойкие провода. Рассматриваются марки, типы оболочек, конструкции, технические характеристики, области применения данной продукции.

Нагревостойкие термопарные провода

Изолированный нагревостойкий термопарный провод применяется в промышленной и лабораторной термометрии как контактное средство измерения высоких температур в газодинамике. В качестве токоведущих жил провода используется жаростойкая проволока из термопарных сплавов, обладающих высокими и стабильными значениями электродвижущей силы, пропорциональными значениям измеряемой температуры.

Количество сплавов и их комбинаций, применяемых для создания термопарных проводов, невелико. Чаще всего используются такие сплавы, как алюмель, хромель и копель, а так же их комбинации – термопары: хромель-алюмель и хромель-копель. Термопарные провода из перечисленных сплавов способны с высокой точностью измерять температуру технологических и научных процессов в интервале от 200°С до 1100°С с погрешностью не более ±1 % в течение 100 часов беспрерывной эксплуатации.

Рисунок 1. Катушки с термопарным нагревостойким проводом.

Конструкция термопарного провода

Любой нагревостойкий термопарный провод конструктивно состоит из одной или нескольких жил термоэлектродной проволоки, покрытых изоляционной оболочкой. Одножильный провод представляет собой одну термоэлектродную жилу из сплавов хромель, копель или алюмель, на которую нанесена термостойкая изоляция. Двужильный провод состоит из двух параллельно уложенных и изолированных друг от друга проволок разных сплавов, например, в сочетании хромель-копель или хромель-алюмель, заключенных в скрепляющую внешнюю оболочку (кожух). Специальные изделия могут иметь в своей конфигурации до десяти и более изолированных друг от друга и от внешней оболочки проволок.

Рисунок 2. Двужильный термопарный нагревостойкий провод.

Марки термоэлектродных сплавов

Выбор марки сплава проволоки для токоведущей жилы термопарного провода, главным образом, определяется диапазоном температур, в котором ему предстоит работать. Для каждого сплава стандартами и техническими условиями определён верхний предел температуры эксплуатации в окислительных и инертных средах, в постоянном и кратковременном режиме, а так же установлена температура плавления материала. К наиболее распространенным термоэлектродным сплавам относятся:

• алюмель марки НМцАК 2-2-1 (сплав, состоящий из 93-96% никеля (Ni), до 1% кобальта (Co), до 2,5% алюминия (Al), до 2,2% марганца (Mn) и до 1,2% кремния (Si)). Максимальная рабочая температура алюмеля при длительной эксплуатации составляет 1000-1100°C, при кратковременной работе 1250°C, температура плавления равна 1430-1450°С.
• хромель марки Т НХ 9,5 (сплав никеля (Ni) с 9,5% хрома, плюс незначительные (до 1%) примеси углерода (C), железа (Fe) и кобальта (Co)). Диапазон рабочих температур хромеля составляет от 200°C до 1000°C (на воздухе), кратковременно может работать при температуре 1300°C, плавится хромель при 1400-1500°C.
• копель марки МНМц 43-0,5 (сплав на основе 57,5-55,5% меди (Cu) с добавлением 42,5-44,5% никеля (Ni) и кобальта (Co)). Максимальная рабочая температура копеля достигает 700°С, кратковременная равняется 800°С, температура плавления составляет около 1285°С.

Типы оболочек

Термопарные провода разных типов отличаются маркой сплава и сечением токоведущих жил, а главное – типом изоляционных оболочек, которые бывают гибкими и жёсткими. В основном для изоляции термопары от воздействия измеряемой среды применяют оплётку из стеклонитей повышенной нагревостойкости или помещают токоведущие жилы внутри бесшовных металлических трубок с минеральным наполнителем. Некоторые марки проводов покрываются стеклонитью не в один, а в два или три слоя, дополнительно экранируются оплёткой из лужёной медной или никелевой проволоки.

Материалы изоляции

Наиболее широкое распространение в качестве изоляции высокотемпературного нагревостойкого термопарного провода получила гибкая и очень прочная на растяжение оболочка из кремнезёмной нити. Этот материал не впитывает жидкость, устойчив к механическим воздействиям, обладает крайне низкой диэлектрической проницаемостью, не теряет физических свойств при высоких температурах. Температурная стойкость оболочки из кремнеземной нити (ТУ 5952-148-05786904-99) равна 1000°С при долговременной эксплуатации, а кратковременно она может выдерживать температуру до 1200°С.

В качестве внешней оболочки термопроводов применяют ПВХ, фторопласт, силикон, свинец, латунь, а для специальных марок — металлические трубки из нержавеющей стали. Внутри трубок размещают токоведущие жилы из термоэлектродной проволоки, а затем изолируют их между собой и от оболочки, засыпая полость керамическим порошком. Такая оболочка повышает механическую прочность термопровода, но делает его более инертным – передача параметров температуры измеряемой среды технологических и лабораторных процессов происходит с заметным запаздыванием, что не всегда допустимо.

Сравнение термопарного провода (в изоляции) и термоэлектродной проволоки (без изоляции)

Наличие изоляции позволяет располагать термопары в самых сложных конструктивных узлах, избегая при этом риска искажения получаемых данных из-за диффузии примесей из окружающей атмосферы или контакта с поверхностью объекта. Изоляция делает термопары более устойчивыми к окислению, существенно замедляют процесс термического старения сплава токопроводящей жилы при длительном воздействии агрессивной рабочей среды и повышенной температуры. Изменение температуры у изолированного провода происходит более плавно, нежели у проволоки без изоляции. Плюс ко всему перечисленному, изоляция позволяет увеличить максимальную рабочую температуру термопары без увеличения диаметра термоэлектродной проволоки.

Характеристики термопарных проводов

Изолированные провода из термоэлектродных сплавов обладают очень большим диапазоном рабочих температур и высоким сопротивлением к электрическому пробою изоляции – не менее 750В. Они устойчивы к вибрациям, гибки, чувствительны, имеют достаточно низкую погрешность в градуировке, которая близка к линейной при измерении температур до 1100°С, и как правило, не превышает 0,2-0,3°С. Термопары в оболочке отличает простота изготовления, удобство монтажа и эксплуатации, прочность и надежность конструкции, невысокая стоимость и быстрая окупаемость.

Марки термопарных проводов

Все термопарные нагревостойкие провода в изоляционной оболочке производятся и маркируются в соответствии с национальными стандартами, определяющими температуру эксплуатации и конструкцию провода (число и диаметр жил), общий диаметр провода в оболочке, массу на 1 км провода и т.п.

К примеру, провода марок СФКЭ, КТМСФЭ и КТСФЭ изготавливаются по ТУ 16-505.944-76 в комбинированной оболочке из стеклонити и фторопласта, а их максимальная рабочая температура составляет +250 градусов. Марки проводов ПТВ, ПТГВ, ПТВВ, ПТВВт выпускаются в соответствии с ТУ 16.К19-04-91 в ПВХ-оболочке и имеют теплостойкость менее +105 градусов. Жёсткие термопарные провода марки КТМС по ТУ 16-505.757-75 защищает оболочка (трубка) из нержавеющей стали с минеральным наполнителем.

Популярные в прошлом провода ПТН, ПТНО и ПТНО-9СЮ, выпускаемые по отечественному стандарту ТУ 16-505.663-74 широко применялись в промышленности и науке. Они представляют собой одножильные и двужильные провода в изоляции из стеклонити и кварцевой нити с повышенной нагревостойкостью. ПТН и ПТНО с температурой эксплуатации до 600 °С выпускаются и в настоящее время. С 2008 года провода ПТНО-900 сняты с производства, также прекращен выпуск кварцевой нити необходимой для производства данных проводов. В качестве замены ПТНО-900 разработан новый современный провод ПТН-1100 (ТУ 3567-022-66158671-2016). ПТН-1100 обладает улучшенной температурной стойкостью (эксплуатация возможна до 1100 °С даже при малом диаметре проволоки от 0,2 мм.) и лучшей прочностью изоляции на истирание, при таких же габаритных размерах и массе.

Области применения термопарного провода

Области применения изолированного термопарного провода, как самого высокотемпературного из контактных датчиков, достаточно широки. Чаще всего нагревостойкий термопарный провод используют в качестве загрузочных термопар в оборудовании, контролирующем равномерность распределения тепла и значение температуры внутри промышленных и лабораторных печей различного типа: гомогенизации, отжига, старения, сушки и т.п. Термоэлектродные провода с изоляцией активно применяются для измерения температуры обрабатываемых деталей, заготовок и сырья. Специальные высоконагревостойкие вольфраморениевые термопары с рабочим режимом до 2500°С применяют для измерения температуры газа в ядерных реакторах, в камерах двигателей внутреннего сгорания и т.п.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Источник