Принципът на работа на термодвойките

Термодвойките работят въз основа на принципите на термоелектрическата теория: както бе споменато по-горе, когато температурата в горещия край се промени спрямо температурата в студения край, затворена верига, съставена от различни метални проводници, ще генерира промяна на напрежението.
За да придобиете по-интуитивно разбиране на функцията на този принцип, можете да си представите, че когато тенджера с плоско дъно се постави върху газова печка, топлинната енергия бързо ще се прехвърли по дръжката към нискотемпературния край на ръката. Всъщност електрическата енергия също се пренася по този начин, но ефектът не е толкова очевиден.
Причината за това е, че има температурна разлика между двете „крайни точки“ на веригата: когато температурната разлика между крайните точки генерира електродвижеща сила, се генерира ток и термодвойките използват придружаващия волтметър за измерване на тока. Ако е известно, че термодвойката има стабилна начална температура в края на ниската температура, тя може да използва тези показания на напрежението, за да изчисли точното показание на температурата в горещия край.
Друг момент, който трябва да се отбележи, е, че ако температурата на двете крайни точки е една и съща, електродвижещата сила, генерирана във всяка крайна точка, ще се компенсира взаимно, което ще доведе до нула на нетния ток, протичащ през крайните точки.
Типът термодвойка
Както споменахме по-рано, на днешния пазар се продават различни видове термодвойки, насочени към справяне с различни сценарии на приложение или екологични предизвикателства, особено в различни температурни диапазони. Те обикновено се отличават с букви, а най-често срещаните степени на термодвойки са J, K, L, N и T.
Тези букви са предназначени да представляват различни метални комбинации, използвани в клемите на термодвойката. Това ще повлияе пряко на общата температурна чувствителност и безопасния работен диапазон на оборудването.
В този раздел на това ръководство ще представим някои различни типове и конфигурации на термодвойки, за да разберем тяхната среда на използване и температурен диапазон.
К-тип термодвойка
Най-често използваният тип в много индустрии и отдели. Термодвойка тип К е съставена от различни проводници на основата на никел (обикновено хромова сплав/алуминиева сплав), което е много рентабилна термодвойка, която може да постигне надеждна точност в широк работен температурен диапазон.
Термодвойките тип К обикновено се използват в диапазона от -200 до +1260 градуса, със стандартна точност на отклонение от ± 0,75%.
Термодвойките тип K използват материали на основата на никел и имат широк спектър от потенциални приложения, тоест техните проводници могат да бъдат подходящи за широк температурен диапазон и също така имат стабилна устойчивост на корозия и устойчивост на окисление.
Проводниците от термодвойки тип K обикновено се състоят от приблизително 90% никел и 10% хром като положителен електрод и приблизително 95% никел, 2% алуминий, 2% манган и 1% силиций като отрицателен електрод.

J-тип термодвойка
Това е друг широко използван тип, с температурен диапазон, по-малък от този на термодвойките тип K (-40 до +750 градуса), а общият им живот също ще бъде съкратен, ако са изложени често на високи температури. Положителният електрод на J-типа термодвойка е направен от желязна жица, а отрицателният електрод е направен от медно-никелова (константанова) сплав.
Това е сравнително евтина термодвойка с множество приложения, особено подходяща за редуциращи (неокисляващи) атмосфери и вакуумни среди, способна да чете данни от множество стари видове оборудване и инертни материали. Въпреки това, желязото в термодвойката тип J лесно се окислява и не се препоръчва използването на този тип, ако термодвойката трябва да бъде изложена на влага.
Термодвойки5
N-тип термодвойка
Проводникът е съставен от никел хром силиций никел силициева сплав (никел, хром и силиций) с работен температурен диапазон от -270 до +1300 градуса и много характеристики, подобни на термодвойки тип K.
Но цената им е малко по-висока от тази на термодвойките от тип K, тъй като те преодоляват определени проблеми, които термодвойките от тип K могат да имат в специфични среди и са новоразработен продукт. В допълнение, термодвойките тип N могат да осигурят по-добра стабилност за ядрени приложения и в сравнение с термодвойки тип К, те са по-устойчиви на екстремни високи температури
Термодвойки6
Т-тип термодвойка
Използвайки тел от медна константанова сплав, с температурен диапазон между -200 до +350 градуса, това е особено стабилна конфигурация на термодвойка. Той е много подходящ за различни приложения при ниски и екстремни ниски температури, включително различни лабораторни условия и условия на дълбоко замразяване, и може да работи добре и в окислителни атмосфери. Освен това има само меден проводник в пряк контакт със сондата и може да се използва и за диференциално измерване.