Стартовая >> Книги >> Учеба >> Очерки развития термоэлектричества

Термоэлектрическая нестабильность термопар - Очерки развития термоэлектричества

Оглавление
Очерки развития термоэлектричества
Открытие основных термоэлектрических эффектов
Основные направления термоэлектричества
Связь термоэлектричества с другими научно-техническими направлениями
Феноменологическая теория
Гальванотермомагнитные эффекты
Современное состояние теории термоэлектрических явлений
Микроскопическая теория термоэлектрических явлений
История развития термоэлектрического материаловедения
Современное состояние термоэлектрического материаловедения
История термоэлектрической энергетики
Современное состояние термоэлектрической энергетики
Солнечные термогенераторы
Радиоизотопные термогенераторы
Термогенераторы с другими источниками тепла
История развития термоэлектрического охлаждения
Современное состояние термоэлектрического охлаждения
История развития термоэлектрической термометрии
Области применения термопар
Технические возможности термопар
Влияние внешних магнитных полей
Термоэлектрическая нестабильность термопар
Низкотемпературные термопары
Среднетемпературные измерения
Инерционность термопар, микротермопары
Тонкопленочные термопары
История развития термоэлектрических приемников излучения
Современное состояние в области термоэлектрических приемников излучения
История развития электроизмерительных преобразователей
Современное состояние в области термоэлектрических приемников излучения
История развития термоэлектрической микрокалориметрии
Современное состояние микрокалориметрии
Термоэлектрическая теплометрия
Термоэлектромеханические преобразователи
Другие термоэлектрические приборы
Список сокращенных названий институтов, литературы

В процессе работы термоэлектрические характеристики термопар изменяются, вследствие чего они перестают соответствовать стандартной градуировочной характеристике. Нестабильность термопары (изменение ее выходной ЭДС со временем) является гак называемой прогрессирующей погрешностью и в большинстве случаев служит главной причиной снижения точности измерений [18, 22, 64]. В зависимости от источника нестабильности предлагаются различные методы для создания термопар, обладающих повышенной стабильностью. В частности, для повышения стабильности платинородий-платинородиевой термопары, предназначенной для непрерывного контроля температуры расплавленных и газовых сред в плавильных агрегатах, в ПО «Термоприбор» разработали защитные наконечники из карбида кремния, которые при температурах 900—1100 °С не оказывают влияния на свойства термопар [42]. Способ управления старением хромель-алюмелевых термопар предложен японскими специалистами. Он заключается в легировании хромелевых электродов примесями, снижающими погрешности термо-ЭДС в диапазоне от 200 до 500 °С; повышению точности способствуют термообработки термоэлектродов и повторное градуирование термопар в условиях их использования [30]. В Институте металловедения и технологии металлов
(НРБ) одним из основных методов увеличения срока службы термопар считается создание подходящей атмосферы (окислительной, восстановительной — в зависимости от материала ветвей) [26].
Стандартные термопары. Особое значение вопрос временной стабильности материалов термоэлектродов имеет в случае использования для температурных измерений унифицированных стандартных термопар, отличающихся высокой воспроизводимостью результатов [18, 56].
В СССР используются пять типов стандартных термопар, а именно, термопары с хромель-алюмелевыми (тип ТХА), платинородий-платинородиевыми (тин ΤΓΙΡ) и вольфрам-рениевыми (тип ТБР) хромель-копелевыми (тип ТХК) и платино-родий-платиновыми (тип ТПП) электродами. Свойства термопар хромель—алюмель и хромель— копель детально изучены группой исследователей под руководством И. Л. Рогельберга [65]. Изучение термоэлектрической нестабильности хромель-копелевых и хромель-алюмелевых термопар в течение 15—18 тыс. ч нагрева при температурах 450—900° С, а также разработка на этой основе методики прогнозирования термо-ЭДС на десятки тысяч часов позволили создать технологию производства термоэлектродной проволоки. Метрологические характеристики термопар из этих сплавов исследовались В. И. Лахом, А. И. Кицем, В. П. Преображенским [27, 63] и др.
Детальное исследование термопар на основе платины и платинородия проводились в 60-х годах А. А. Рудницким, Б. К. Брагиным и Ф. 8. Алиевой. В настоящее время созданию термоэлектрических преобразователей типа ТПП и ТПР посвящен ряд работ, выполненных под руководством И. П. Куритныка [3, 12, 481.
Большим достижением в области термоэлектрической термометрии явилось создание промышленных термопар на основе вольфрам-рениевых сплавов. К интенсивным исследованиям этого материала приступили в начале 60-х годов. Большой вклад в разработку и стандартизацию этих термопар, благодаря которым существенно расширился диапазон измеряемых температур (до 3000 °С), внесли работы С. К. Данишевского, Г. Б. Лаппа и Д. И. Поповой, Л. Д. Олейниковой, Б. И. Стадныка, В. И. Лаха и других исследователей. Термопары из сплавов вольфрам — рений широко используются для измерения высоких температур контактным методом в водороде, вакууме, нейтральных и окислительных средах; термоэлектрические термометры этого типа отличаются высокой стабильностью и точностью [24, 25, 49, 57, 78].
За рубежом в качестве стандартных применяются разные комбинации термоэлектродных материалов, во многих случаях совпадающие по составу с термопарами советского производства. Помимо таких термопар наиболее распространенными являются термопары железо — константан, медь — константан, нихром — никель, вольфрам — молибден.  В связи с тем, что стандартные термопары различаются как материалами, так и интервалами измеряемых температур, и, кроме того, существуют некоторые различия в градуировке термопар, изготовленных из электродных материалов одинакового состава, Международной электротехнической комиссией в 1975 г. предложены усредненные градуировки для основных типов термопар [4].
Особое значение унификации и стандартизации термопар придается в странах — членах СЭВ, поскольку обеспечение взаимозаменяемости, установление требований, показателей и характеристик, необходимы при широком товарообмене и специализации производства термопар.
Классификация термопар. В зависимости от диапазона измеряемых температур термопары делятся на три класса: низкотемпературные (для измерений температуры ниже 0 °С), среднетемпературные (для измерения температур, не превышающих 1200 °С) и высокотемпературные (для измерения температуры до 3000 °С). Каждый диапазон температур налагает особые требования на тот или иной класс термопар. Кроме того, термопары подразделяются: по назначению и условиям эксплуатации — на погружаемые и поверхностные (и те, и другие могут быть стационарными или переносными); по числу зон, в которых должна контролироваться температура,—на однозонные и многозонные; по материалу термоэлектродов — на выполненные из благородных и неблагородных металлов и сплавов. Назначение термопары определяет ее конструктивные особенности. В зависимости от назначения термопары бывают с защитным чехлом или без него; герметичными или негерметичными; защищенными и незащищенными от воздействия окружающей и измеряемой сред. По устойчивости к механическим нагрузкам термопары подразделяются на виброустойчивые, ударопрочные и обыкновенные; по инерционности — на термопары большой инерционности (до 3,5 мин), средней инерционности (до 1 мин), малоинерционные (до 4 с) и ненормированной инерционности [18].



 
« Оперативное управление в энергосистемах   Проектирование силового электрооборудования »
электрические сети