Cặp nhiệt điện là gì? Cấu tạo và nguyên lý cặp nhiệt điện
Cặp nhiệt điện là gì? Cấu tạo và ứng dụng của cặp nhiệt điện trong công nghiệp? Có bao nhiêu loại? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về loại thiết bị đo nhiệt độ thú vị này trong bài viết ngay sau đây nhé!
1. Cặp nhiệt điện là gì?
Cặp nhiệt điện có tên tiếng anh là thermocouple, trong đó thermo có nghĩa là nhiệt độ. Đây là một loại thiết bị đo nhiệt độ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là trong những trường hợp cần kiểm soát những khu vực có nhiệt độ lên cao và dao động liên tục.
Bên cạnh tên gọi trên thì nó còn có các tên gọi khác như: cảm biến nhiệt độ, cặp nhiệt ngẫu.
2. Cấu tạo can nhiệt điện
Thiết bị bao gồm 5 phần chính:
1- Measuring junction: Đây là bộ phận quan trọng nhất. Bộ phận này bao gồm 2 thanh kim loại có cấu tạo khác nhau được hàn với nhau ở một đầu.
2-Thermocouple cable: phần của dây kết nối để nối thiết bị đo nhiệt độ và bộ điều khiển.
3- Ceramic insulators: Đây là chất cách điện bằng sứ được sử dụng để giữ cách điện cho dây của cặp nhiệt điện trong suốt chiều dài của đầu dò.
4- Protective sheath: Đây là lớp vỏ bảo vệ phía bên ngoài của cặp nhiệt điện. Thông thường lớp vỏ này được làm bằng thép không gỉ cho nhiệt độ từ 1200 độ C trở xuống. Còn đối với các loại cặp nhiệt điện có thang đo lớn hơn 1200 độ C, vỏ này được làm bằng sứ.
5- Connection head: Phần này chứa cáp kết nối của can nhiệt. Nếu chúng ta sử dụng bộ chuyển đổi cặp nhiệt điện 4-20mA, nó sẽ được đưa vào đây.
3. Nguyên lý can nhiệt điện
Can nhiệt điện hoạt động theo nguyên lý 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, nếu đặt điểm nối của hai dây ở nơi có nhiệt độ khác nhau thì sẽ có sự dịch chuyển của các electron, sẽ tạo ra hiệu điện thế nhỏ ở hai đầu hai dây hở. Điện áp này phụ thuộc vào nhiệt độ và chất liệu của dây dẫn được sử dụng.
4. Ứng dụng của can nhiệt điện
Để trả lời câu hỏi can nhiệt dùng để làm gì, hãy cùng tìm hiểu về công dụng của nó. Chúng ta thường bắt gặp nhiều loại can nhiệt trong nhà máy.
Là một thiết bị đo nhiệt độ dĩ nhiên được sử dụng để đo nhiệt độ. Tuy nhiên, thiết bị được sử dụng đặc biệt cho những nơi có nhiệt độ cao. Có thể là lò nướng, lò hấp, lò thép… những nơi này có nhiệt độ rất cao. Vì vậy nếu bạn sử dụng cảm biến nhiệt điện trở Pt100 sẽ rất dễ bị hỏng vì thang đo nhiệt độ của Pt100 chỉ từ 850 độ C trở lại.
Sau khi đo nhiệt độ, tín hiệu dạng điện áp đầu ra (mV) của cặp nhiệt điện được đưa đến bộ điều khiển hoặc PLC để xử lý.
4.1 Đo nhiệt độ trong lò nung:
Đối với môi trường đo này, nhiệt độ luôn nằm trong khoảng từ 1300 đến 1600 độ C. Vì vậy, bắt buộc mọi người phải sử dụng cặp nhiệt điện. Và sự lựa chọn thường là cặp nhiệt điện loại S, còn được gọi là can nhiệt sứ hoặc can sứ.
4.2 Đo nhiệt độ trong lò hơi:
Lò hơi là một môi trường khá lành mạnh so với các cặp nhiệt điện khi nhiệt độ chỉ khoảng 1200 độ C. Vì lý do này, cặp nhiệt điện loại K còn được gọi là can nhiệt K, hoặc can K, có lẽ là loại phổ biến nhất.
5. Các loại cặp nhiệt điện:
Có một số loại cặp nhiệt điện khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường cần đo. Về nguyên tắc, tất cả các cặp nhiệt điện đều giống nhau. Điểm khác biệt duy nhất là chất liệu của 2 thanh kim loại mà người ta sử dụng để làm can nhiệt.
Về hình dạng, chúng ta có 2 loại cạn nhiệt khác nhau: cặp nhiệt điện dây và can nhiệt đầu dò.
Về thang đo nhiệt độ, chúng ta có một số loại thiết bị thông dụng:
5.1 Can nhiệt điện loại J:
Loại này được làm từ 2 chất liệu là Fe – Co, thang đo của loại này lên đến 1200 độ C.
5.2 Can nhiệt điện loại K:
Là dòng thiết bị này được sử dụng rộng rãi do giá thành tương đối thấp. Đồng thời, thang đo tối đa của loại này là 1200 độ C. Kim loại được dùng để chế tạo loại này là Cr và Al.
5.3 Can nhiệt điện loại S:
Với thang đo nhiệt độ khá cao, nhiệt độ tối đa mà loại này có thể chịu được là 1600 độ C. Loại thiết bị này có lớp sứ bảo vệ nên có thể chịu được nhiệt độ cao.
5.4 Can nhiệt điện loại R:
Được làm từ 2 kim loại quý là platinum (bạch kim) và rhodium. Can nhiệt này có thang đo tối đa là 1760.
5.5 Can nhiệt điện loại B:
Giống như các loại S và R; Can nhiệt loại B cũng được làm bằng bạch kim và rhodi. Tuy nhiên, tỷ lệ thành phần của hai kim loại này cao hơn. Loại này có thể đo nhiệt độ lên đến 1820 độ C.
5.6 Can nhiệt loại W5:
Thiết bị này có thể đo nhiệt độ cao nhất trong tất cả các loại can nhiệt. Loại W5 có thể đo nhiệt độ tối đa là 2310 độ C. Thiết bị này bao gồm một cực dương vonfram với 3% rheni và một cực âm vonfram với 25% hetilen.
Trên đây là phần chia sẻ của chúng tôi về cặp nhiệt điện. Hy vọng bài viết trên có thể cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích. Nếu bạn cần thêm thông tin, bạn có thể liên hệ với chúng tôi nhé!
https://vanmays.blogspot.com/2022/10/ac-iem-mat-bich-rong.html
https://linkhay.com/blog/391174/cac-loai-ong-thep-pho-bien-hien-nay
