教你正確使用熱電阻補償導線

將兩種不同資料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，如圖2-1-1所示。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便發生電動勢,因而在回路中構成一個大小的電流,這種現象稱為熱電效應。熱電偶便是利用這一效應來工作的。
怎么正確運用熱電偶補償導線
等級：計量工程師昵稱：我是美人金幣：192積分：250發帖：59回帖：0注冊：2006-11-2怎么正確運用熱電偶補償導線（轉載）
 摘　要 在運用熱電偶進行溫度丈量中,熱電偶補償導線的運用比較遍及。但經調查發現,許多當地由于沒有正確運用補償導線而呈現許多問題。本文介紹了補償導線的原理,對常見過錯運用的方法進行概括,一起從理論上剖析所發生的差錯,指出正確運用方法和注意事項。
      關鍵詞 熱電偶 補償導線　運用方法　差錯
      熱電偶補償導線現已廣泛用于熱電偶溫度丈量中。假如了解了熱電偶補償導線的原理、功用、作用方法和注意事項,就能充分發揮熱電偶補償導線的作用,不然就會適得其反。
某鋼管生產企業新引入的一套球化爐設備,設備的二十多個測溫點由于設備裝置人員將熱電偶正負極接反,且補償導線還存在多接頭現象,再加上設備運用人員對此常識的貧乏,在工作中因爐溫不正確導致爐內產品作廢,直接經濟損失達一百多萬元,教訓不可謂不深入。
      實踐上在很多熱電偶測溫現場,筆者發現用一般銅導線作連線的占40%,而運用補償導線作銜接線的僅占60%。究其原因有二：
      一是由于熱電偶設備運用操作人員不了解補償導線功用,認為既然只需起到銜接作用,一般導線即可。
      二是設備制造商在裝置熱電偶時,用的銜接線即為一般導線,而在運用者角度總認為設備裝置人員都是專業人員,做法總是正確的,沒能引起應有的懷疑。
在工業生產中,雖然熱電偶作為溫度傳感器,現已廣泛運用于溫度丈量和操控,人們對此也比較了解,但假如在運用中不注意正確的運用方法,就會給測溫文控溫形成很大的偏離,嚴峻時會直接形成經濟損失,所以應該引起重視。
      一、熱電偶的測溫原理簡介
      由2種不同均質資料A、B組成的回路（見圖1）稱為熱電偶。A、B資料2端銜接的接點別離用J1、J2表明,假如J1、J2的接點溫度T1和T2不相同,在回路中就會發生電勢,一般稱為熱電勢。當A、B的資料一守時,熱電勢的大小取決于T1、T2之間的溫度差,用公式表明為
      EAB(T1,T2)=eAB（T1）+eBA（T2）=eAB（T1）-eAB(T2)    (1)
      式中：EAB（T1,T2）———資料為A、B的熱電偶,接點溫度T1、T2之間的溫差電勢。
      eAB（T1)———A、B接點溫度為T1時的電勢。
      eAB（T2）、eBA（T1）———A、B接點溫度為T2時的電勢,這2項大小持平,符號相反。
      為了共同熱電偶資料并進行標準,國家有關標準規定了組成熱電偶資料A、B的成分、純度,而且給出了A、B資料的組合方法,共同用一個字母命名類型,如K型、S型等。為了運用方便,將各品種型的熱電偶溫度值與電勢關系,共同為相關于0℃時的電勢值,這兒用T0表明,制成各品種型的熱電偶分度表,便于查閱和計算。
      這樣相關于圖1中的方法,公式（1）轉化為
      EAB（T1,T2)=EAB（T1,T0）-EAB（T2,T0） (2)
      公式（2）便是咱們現在運用的實用公式,只需知道T1、T2,能夠從分度表中查出EAB（T1,T0）和EAB（T2,T0）。
      圖1中左圖為原理圖,該圖中關于熱電勢無法丈量；右圖為現在實踐運用的丈量電路,在熱電偶的2極用丈量導線銜接,依據熱電偶中心導體規律,只需右圖中接點J2、J3的溫度相同,均為T2,而且銜接導線均為同種均質資料,圖1中的右圖與左圖是等效的。
      二 熱電偶補償導線
      1. 銜接導體規律和中心溫度規律
      首先咱們來剖析熱電偶的銜接導體規律和中心溫度規律,如圖2。
      實踐運用中,丈量和操控外表與熱電偶總是有一段間隔,如圖2所示。C、D也是2種均質資料,依據熱電偶的中心導體規律,能夠導出丈量的總電勢EZ的表達式為：
      EZ=EAB（T1,T3）+ECD（T3,T2）         （3）
      式(3)便是熱電偶銜接導體規律。假如銜接的不是一段,總電勢EZ同樣為各個部分之和。在圖2的丈量中,咱們希望丈量端的總電勢為熱電偶EAB（T1,T2）,便于操控外表丈量中不至于中心銜接發生附加電勢,表達式為：
      EAB（T1,T2）=EZ=EAB（T1,T3）+EAB（T3,T2）  （4）
      式(4)中T3稱為中心溫度,所以也稱為中心溫度規律。這樣就要求咱們找到某種資料C、D,他的特性為：
      ECD（T3,T2）=EAB（T3,T2）（5）
      滿意式(5)的資料咱們稱為熱電偶的補償導線。由于熱電偶的品種較多,所以熱電偶補償導線的品種也較多。
      2. 在工業溫度丈量和溫度操控中正確運用補償導線
      工業溫度丈量、操控中,熱電偶運用的方位總是距丈量、操控表（下面簡稱外表）有必定的間隔,因而從熱電偶的輸出端到丈量、操控表的輸入端,需運用補償導線銜接。由于熱電偶和補償導線均有正負極,故接線時應該正極與正極銜接,負極與負極銜接。見圖3所示。
      圖3中由于T3和T2的溫度差會給丈量帶來差錯,補償導線的作用便是補償T3和T2,不同品種的熱電偶,要運用相應類型的補償導線,不同類型的補償導線不能混用。
      三、 常見補償導線運用中的過錯和發生的差錯
      1. 熱電偶補償導線正負極與熱電偶接反
      假如將熱電偶補償導線的正負極與熱電偶正負極接反,而熱電偶的正負極與外表的正極銜接是正確的,以K型偶為例見圖4所示。這種過錯在運用中比較遍及,由于銜接后,被操控對象的溫度改變趨勢與顯現外表是共同的。加之現在熱電偶補償導線產品許多標注不標準,難以辨認；有些甚至是生產廠家將顏色標錯。下面剖析由于這種情況所發生的差錯。
      假如正確銜接,外表所接納的總熱電勢為
      EZ=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）=EK（T1,T3）+EK（T3,T2）
=EK（T1,T2）（6）
      由于銜接的過錯,依據中心導體規律,外表所接納的總熱電勢為
      E′Z=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）（7）
      關于KX延伸型補償導線,有
      E′KX（T3,T2）=-EKX（T3,T2）=-EK（T3,T2）（8）
      計算,外表丈量值由此發生差錯為
      EZ′-EZ=EK（T1,T3）-EK（T3,T2）-EK（T1,T3）-EK（T3,T2）
=2EK（T3,T2）（9）
      一般工業爐附近的溫度,至少比操控間的溫度高8℃。那么由此發生差錯正好是補償導線補償值的2倍。關于K型偶,微分電勢值基本在40℃/（μV）左右,丈量溫度大約比實踐溫度低16℃。假如操控溫度設定在600℃,實踐溫度應該在616℃左右。
      從上面的剖析能夠看出,當熱電偶補償導線正負極接反,不只沒有起到補償作用,差錯比不接補償導線還增加一倍,因而補償導線在銜接時必定要注意極性。
      假如不能確定熱電偶補償導線極性時,能夠取一段補償導線,將一端絕緣去掉后擰在一起,放在熱水杯中,用一般萬用表直流電壓量程最等級低丈量另一端的2根線,萬用表上會顯現丈量電壓的正負,信號的正極為補償導線的正極。
      2. 運用的補償導線類型不對
      同種補償導線配同種熱電偶,假如所選的補償導線品種不對,相同發生差錯。假設運用S型熱電偶,挑選了K型偶的補償導線KX,如圖5所示。
      依據中心導體規律,外表所接納的總熱電勢為
      E′Z（T1,T2）=ES（T1,T3）+EKX（T3,T2）（10）
      假如正確運用S型偶補償導線SC,不考慮補償導線本身差錯,外表丈量的總電勢為EZ（T1,T2）=ES（T1,T3）=ES（T3,T2）（11）
      由于選錯了補償導線外表丈量值由此發生差錯為式(10)-式(11)
      EZ′-EZ=EK（T3,T2）-ES（T3,T2）-EK（T3,T2）-ES（T3,T2）（12）
      假如S型熱電偶工作溫度為900℃,操控間環境溫度為25℃,仍依照T3-T2=8℃,別離查S偶和K偶分度表,得出電勢差為
      EK（T3,T2）-ES（T3,T2）=0.278mV
      外表丈量溫度比實踐溫度高。假如外表操控在900℃時,實踐值只要875.1℃,差錯24.9℃。
      假如上述情況又將極性接反,外表丈量值偏高,外表顯現900℃時,實踐溫度為933.2℃,差錯33.2℃。
      3. 補償導線與導線混用
      在實踐運用中,經常會發現由于補償導線不夠長用一般導線銜接,或補償導線斷后接上一段一般導線,見圖6所示。
      圖6中給出了2種補償導線和一般導線混用的情況。關于圖6(B)的情況,用中心導體規律來剖析,假定熱電偶的類型為Y（Y表明熱電偶分度號中的任一種）,補償導線為YX,外表丈量端的總熱電勢為
      E′Z=EY（T1,T3）+EYX（T3,Tn）+EC（Tn,T2）（13）
      假如Tn與T2溫度基本持平,EC（Tn,T2）=0,用導線銜接沒有影響。
假如Tn與T2溫度不持平,由于有一段補償導線,接點Tn也是遠離熱工設備周圍,Tn總是小于T3,在室溫下與T2差別不大時,EC（Tn,T2)電勢較小,用導線銜接影響不大。
      關于圖6(A)的情況,用中心導體規律來剖析,為
      E′Z=EY（T1,T3）+eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）+ETX（T3,T2）（14）
      關于式(14)中,eYX1C（Tn1）、eCY1X（Tn2）、為補償導線中的任1個電極與銜接導線的電勢。
      假如Tn1=Tn2,eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）=0,中心銜接導線沒有影響。
      假如Tn1≠Tn2,eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）≠0,中心銜接導線影響取決于補償導線的資料YX1與銜接導線資料C的電勢以及Tn1、Tn2差值。eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）有可能是正,也有可能是負。折合成溫度值與采用的何種熱電偶有關。一般廉金屬熱電偶的微分電勢要大于貴金屬熱電偶。因而上述影響折合成溫度,貴金屬熱電偶影響要大些。
      四、 補償導線運用中注意事項
      1. 補償導線的挑選
補償導線必定要依據所運用的熱電偶品種和所運用的場合進行正確挑選。例如,K型偶應該挑選K型偶的補償導線,依據運用場合,挑選工作溫度規模。一般KX工作溫度為-20～100℃,寬規模的為-25～200℃。一般級差錯為±2.5℃,精密級為±1.5℃。
      2. 接點銜接
      與熱電偶接線端2個接點盡可能近一點,盡量保持2個接點溫度共同。與外表接線端銜接處盡可能溫度共同,外表柜有風扇的當地,接點處要保護不要使得風扇直吹到接點。
      3. 運用長度
      由于熱電偶的信號很低,為微伏級,假如運用的間隔過長,信號的衰減和環境中強電的攪擾偶合,足能夠使熱電偶的信號失真,形成丈量和操控溫度不精確,在操控中嚴峻時會發生溫度波動。
依據咱們的經歷,一般運用熱電偶補償導線的長度操控在15米內比較好,假如超過15米,建議運用溫度變送器進行傳送信號。溫度變送器是將溫度對應的電勢值轉換成直流電流傳送,抗攪擾強。
      4. 布線
      補償導線布線必定要遠離動力線和攪擾源。在避免不了穿越的當地,也盡可能采用交叉方法,不要平行。
      5. 屏蔽補償導線
      為了提高熱電偶銜接線的抗攪擾性,能夠采用屏蔽補償導線。關于現場攪擾源較多的場合,作用較好。但是必定要將屏蔽層嚴厲接地,不然屏蔽層不只沒有起到屏蔽的作用,反而增強攪擾。