Cặp nhiệt điện là gì? Cấu tạo của cặp nhiệt điện là gì? Ứng dụng của cặp nhiệt điện trong công nghiệp? Có bao nhiêu loại cặp nhiệt điện? Đó là thông tin tôi sẽ đề cập trong bài viết tiếp theo. Hãy cùng tìm hiểu về thiết bị đo nhiệt độ thú vị này.
Cặp nhiệt điện là gì?
Tên tiếng Anh là thermocouple, trong đó thermo có nghĩa là nhiệt độ và couple là một cặp. Ngoài tên gọi cặp nhiệt điện còn có các tên gọi khác như cảm biến nhiệt độ cặp nhiệt điện, cặp nhiệt điện, v.v.
Nguyên tắc cặp nhiệt điện:
Cặp nhiệt điện hoạt động dựa trên một nguyên tắc được gọi là hiệu ứng Seebeck. Hiệu ứng Seebeck được phát hiện bởi nhà vật lý người Đức Thomas Johann Seebeck vào năm 1821. Theo ông, khi điểm nối của hai dây được đặt ở những nơi có nhiệt độ khác nhau, các dây sẽ bị dịch chuyển, do đó các electron sẽ tạo ra một hiệu điện thế nhỏ tại hai đầu dây hở. Điện áp này phụ thuộc vào nhiệt độ và vật liệu của dây dẫn được sử dụng. Để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của cặp nhiệt điện, chúng ta hãy xem hình sau:
Cấu tạo của cặp nhiệt điện:
Cặp nhiệt độ sẽ có 5 bộ phận chính:
Ứng dụng của cặp nhiệt điện:
Để trả lời mục đích của cặp nhiệt điện, chúng ta sẽ hiểu các ứng dụng của cặp nhiệt điện. Trong các nhà máy, chúng ta thường bắt gặp nhiều loại cặp nhiệt điện. Nó là một thiết bị đo nhiệt độ tất nhiên ứng dụng của cặp nhiệt điện là để đo nhiệt độ. Tuy nhiên, cặp nhiệt điện đặc biệt thích hợp với những vị trí có nhiệt độ cao. Có thể là lò nung, lò hơi, lò luyện thép,… Nhiệt độ ở những nơi này rất cao nên nếu dùng cảm biến nhiệt điện trở pt100 thì rất dễ hỏng, vì thang nhiệt độ của pt100 chỉ từ 850 độ C trở lên. .
Đo nhiệt độ trong lò nung:
Đối với môi trường đo lường này, nhiệt độ luôn nằm trong khoảng từ 1300 độ C đến 1600 độ C. Vì vậy, phải sử dụng cặp nhiệt điện. Sự lựa chọn thường là loại cặp nhiệt độ chữ s hay còn gọi là phích sứ hoặc bình sứ.
Đo nhiệt độ trong nồi hơi:
So với cặp nhiệt điện, nhiệt độ chỉ khoảng 1200 độ C, lò hơi là một môi trường khá … lành mạnh. Đây là lý do tại sao cặp nhiệt điện loại k, còn được gọi là cặp nhiệt điện k-can hoặc k-can, được sử dụng nhiều nhất.
Tại sao cặp nhiệt điện bị hỏng?
Khi sử dụng cặp nhiệt độ, nếu bạn không chú ý, rất dễ khiến cặp nhiệt độ bị trục trặc hoặc bị hỏng sau một thời gian sử dụng. Dưới đây là một số nguyên nhân có thể gây ra hỏng hóc hoặc hỏng hóc cặp nhiệt điện:
Lỗi dây:
Khi kết nối dây của cặp nhiệt điện với plc hoặc biến tần, nếu đấu dây sai, cặp nhiệt điện sẽ không hiển thị. Điều quan trọng cần lưu ý là cặp nhiệt điện chỉ có 2 dây, không giống như cảm biến nhiệt độ 2 dây của pt100.
Lựa chọn thang nhiệt độ không chính xác:
Thang nhiệt độ là một yếu tố cực kỳ quan trọng khi mua cặp nhiệt điện. Nếu chúng ta chọn sai thang nhiệt độ trong quá trình lắp đặt, cảm biến nhiệt độ của bộ ổn nhiệt sẽ bị hỏng ngay lập tức. Tệ hơn nữa, nó sẽ phát nổ với một cặp nhiệt điện bằng gốm.
Không có trình chuyển đổi:
Như đã đề cập ở trên, tín hiệu đầu ra của cặp nhiệt điện là điện áp (mv). Loại tín hiệu này có đặc điểm là rất dễ bị nhiễu và sụt áp khi di chuyển trên một quãng đường dài. Vì vậy khi sử dụng các loại cặp nhiệt điện thì hầu như phải sử dụng bộ chuyển đổi từ 4-20ma sang cặp nhiệt điện. Nguyên nhân là do tín hiệu 4-20ma không bị suy giảm ở khoảng cách xa và hiếm khi bị nhiễu. Nếu bạn chưa có bộ chuyển đổi này, bạn có thể tham khảo:
Bộ chuyển đổi tín hiệu đầu ra 4-20ma
Loại cặp nhiệt điện:
Có nhiều loại cặp nhiệt điện khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường được đo. Về nguyên lý hoạt động, cặp nhiệt điện đều giống nhau. Điểm khác biệt duy nhất là chất liệu của hai thanh kim loại mà người ta dùng để làm cặp nhiệt điện. Về hình dạng, chúng ta sẽ có 2 loại cặp nhiệt điện khác nhau: cặp nhiệt điện dây và cặp nhiệt điện đầu dò. Về thang đo nhiệt độ, chúng ta có một số loại cặp nhiệt điện phổ biến:
Cặp nhiệt điện loại J:
Cặp nhiệt điện này được gia công từ vật liệu fe-co 2 và loại này có nhiệt độ lên đến 1200 độ C.
Cặp nhiệt điện loại k:
Loại cặp nhiệt điện này được sử dụng rộng rãi do giá thành tương đối thấp. Trong khi đó, mô hình này có thang đo tối đa là 1200 độ C. Các kim loại được sử dụng để tạo ra loại này là cr và al.
Cặp nhiệt điện loại S:
Có thang nhiệt độ khá cao, nhiệt độ tối đa mà loại này có thể chịu được là 1600 độ C. Cặp nhiệt độ này có vỏ bảo vệ được làm bằng sứ nên có thể chịu được nhiệt độ cao.
Cặp nhiệt điện loại r:
Được làm từ 2 kim loại quý, bạch kim và rhodium. Cặp nhiệt điện này có thang đo tối đa là 1760.
Cặp nhiệt điện loại b:
Giống như cặp nhiệt điện loại s và loại r; cặp nhiệt điện loại b cũng được làm bằng bạch kim và rhodi. Tuy nhiên, tỷ lệ thành phần của hai kim loại này cao hơn. Vì vậy, cặp nhiệt độ này có thể đo được tới 1820 độ C.
Cặp nhiệt điện W5:
là cặp nhiệt điện có thể đo nhiệt độ cao nhất trong tất cả các loại cặp nhiệt điện. Model w5 có thể đo nhiệt độ lên đến 2310 độ C. Cặp nhiệt điện bao gồm một cực dương vonfram 3% hecxen và một cực âm vonfram 25% vonfram. Trên đây là những chia sẻ của tôi về cặp nhiệt độ. Hy vọng bài viết có thể cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích. Nếu bạn cần thêm thông tin, bạn có thể liên hệ với tôi.
