Измерение температуры термопарами представляет большое удобство при проведении испытаний на нагрев, главным образом в тех случаях, когда возникает необходимость в определении температур отдельных точек конструкции трансформатора.
При помощи термопары может быть измерена температура не только на поверхности магнитопровода, но и в любой точке внутри его. Может быть также измерена наибольшая температура обмотки с помощью термопары, установленной в месте предполагаемого наибольшего нагрева обмотки. Можно сказать, что для измерения температуры термопарой недоступных мест нет. Но вместе с тем измерение термопарами бывает часто связано и с большими затруднениями, которые вызываются наличием в трансформаторах высокого напряжения. Поэтому установка термопар в обмотке и других узлах, находящихся под напряжением, не всегда возможна, так как она связана с опасностью для обслуживающего персонала во время испытания трансформатора.
Термопары могут быть широко использованы при измерении температуры магнитопровода и других заземленных узлов трансформаторов. Надо только проследить, чтобы провода термопар на своем пути были достаточно удалены от токоведущих частей трансформатора.
Установка термопар в обмотке (даже на изоляции) при наличии высокого напряжения практически невозможна. В тех случаях, когда это вызывается особой необходимостью, измерение температуры обмоток термопарами допускается проводить только при испытании методом короткого замыкания. При этом возможность прикосновения обслуживающего персонала к измерительному прибору должна быть исключена.
Чтобы убедиться в надежности изоляции термопар после установки их и оборки трансформатора, перед началом испытаний на нагрев, изоляцию трансформатора следует испытать приложенным и индуктированным напряжениями на 30—40% больше того, которое будет при испытании.
Термопара состоит из двух проводников разнородных металлов. При нагреве места спая обоих проводников образуется э. д. с., величина которой зависит от примененных металлов и температуры нагрева спая.
В табл. 9-3 приводится э. д. с. термопар, выполненных из спая различных проводников.
При испытании трансформаторов обычно применяются термопары из проводников константана и меди К—Си диаметром 0,4—0,7 мм и длиной 5—20 м, хорошо изолированных друг от друга бумажной, шелковой или другой изоляцией.
Материал проводников термопары | Электродвижущая сила при 100° С, мв |
Платина — платинорадий | 0,64 |
Константам — серебро | 4,0 |
Константин—медь | 4,1 |
Константам—сталь | 5,3 |
Константан—хромоникель | 5,6 |
Висмут—сурьма | 10 |
При необходимости к месту спая можно припаять небольшую тонкую медную пластинку, которая прикладывается к измеряемой поверхности (рис. 9-12,а). Последовательно с термопарой Т (рис. 9-12,6) включается противопара, э. д. с. которой направлена противоположно э. д. с. термопары. В этом случае гальванометр Г будет измерять напряжение, обусловленное разностью температур, измеряемых термопарой и противопарой.
Рис. 9-12. Включение термопар. а — термопара с припаянной пластинкой; б—термопара с протипарой; в — включение нескольких термопар.
Обычно противопару устанавливают в сосуд с маслом (см. п. «а», § 9-4) и возникающая в ней э. д. с. определяется температурой окружающего воздуха оокр. В этом случае измеренная гальванометром э. д. с. определяет превышение температуры измеряемой точки Θ над температурой окружающего воздуха:
(9-26)
Противопара выполняется из тех же металлов, что и термопара.
При помощи одного гальванометра и одной противопары можно производить измерения несколькими термопарами (рис. 9-12,в). Выключатель В должен обеспечивать надежный контакт и иметь принудительный самовозврат
в отключенное положение, чтобы исключить возможность ошибочного включения одновременно двух термопар.
Обычно применяются выключатели В типа ИП. В качестве гальванометра применяют милливольтметр типа М-95 на пределе измерения 5 мв. Внутреннее сопротивление прибора на этом пределе 5 000 Ом, что практически исключает влияние сопротивления термопары и обеспечивает достаточную точность измерения.
Рис. 9-13. Устройство для подключения термопар,
1 — зажимы для подключения термопар; 2 — переключатели; 3 — зажимы для подключения гальванометра; 4 — зажимы для подключения противопары; 5 — провода, соединяющие все три коробки.
На рис. 9-13 показана коробка с переключателями на 20 термопар и две коробки для подключения по 10 термопар к каждой, которые связаны с переключателями гибкими проводами.
Все термопары до их применения должны быть тщательно отградуированы вместе с коробкой и выключателями, к которым они присоединяются, противопарой и гальванометром.
Градуировка производится в масляной ванне с медленным подогревом (обычно электрическим) и устройством, перемешивающим масло. Места спая всех термопар закрепляются вместе с точным термометром и погружаются в ванну. Температура противопары, опущенной в сосуд с холодным маслом, также измеряется точным термометром. Градуировка всех термопар производится одно
временно при возрастающей (нагреве) и убывающей (охлаждении) температурах. За окончательный результат принимают среднее значение показаний гальванометра при одной и той же температуре по термометру во время нагрева и охлаждения. По полученным точкам строят градуировочную кривую (рис. 9-14) для каждой термопары отдельно или для группы термопар, если результаты их градуировки совпадают. Градуировочная кривая до 100°С обычно близка к прямой линии.
Рис. 9-14. Кривая градуировки термопар.
Для построения кривой по оси ординат откладывают показания гальванометра в делениях и, а по оси абсцисс— превышения температуры масла над окружающим воздухом Θ, т. е. разность показаний термометра в горячем масле и термометра, установленного в сосуде с противопарой
Очень существенно для точности измерений термопарами при градуировке и измерениях обеспечить надежные контакты во всей цепи термопар (подсоединение к коробке термопар, противопары и гальванометра, в выключателях и т. д.).
