l3 traductoare de temperatura

7/21/2019 L3 Traductoare de Temperatura

http://slidepdf.com/reader/full/l3-traductoare-de-temperatura 1/10

1

L3. Traductoare de temperatur ă

1. Obiectul lucrării constă în studierea construcţiei, principiilor defuncţionare precum şi în deducerea pe cale experimentală a caracteristicilorfuncţionale pentru două tipuri de traductoare de temperatur ă.

2. Traductoare de temperatură

2.1 Termorezistenţe

Principiul de funcţionare al termorezistenţelor se bazează pemodificarea rezistivităţii unor materiale (metale) în funcţie de variaţiatemperaturii mediului în care se află. Termorezistenţele sunt traductoare detip parametric.

Sunt fabricate din metale pure (platină, nichel, cupru) şi ca urmarevariaţia rezistenţei lor cu temperatura este liniar ă pentru temperaturi până la100-200°C, conform relaţiei:

)1( R R 0t αθ += (1)

în care:t R este valoarea finală a rezistenţei; 0 R este valoarea iniţială a

rezistenţei la 0°C ; θ este temperatura măsurată (°C ); iar α este coeficientulde temperatur ă al materialului (1/°C ).

Termorezistenţele sunt fabricate pentru un domeniu de utilizare de la- 200°C ...+500°C pentru diverse utilizări: măsurarea temperaturii mediilorneutre sau corozive, a băilor de sare sau de topire, a gazelor sau lichidelor, aîncă perilor, a maşinilor electrice etc.

Termorezistenţele sunt standardizate pentru valori 0 R = 50 Ω şi

0 R = 100 Ω, fiind realizate din sârmă de Cu sau Pt înf ăşurată, neinductiv, pe

un suport (din mică, ceramică sau textolit).



2

Elementul sensibil astfel realizat este introdus într-o teacă protectoare, din cupru, oţel carbon sau oţel inoxidabil, prevăzută cu unsistem de fixare (flanşă) şi cutie de borne cu capac (figura 2).

Fig. 2. Termorezistenţă industrială

1 – element sensibil rezistiv bobinat antiinductiv; 2 – suport izolant 3 – teacă de protecţie; 4 – niplu filetat sudat; 5 – flanşă fixă sudată; 6 –flanşă mobilă fixată prin şurub; 7 – cutie de borne; Li – lungime deimersie; L N – lungime nominală.

În figura 3 se arată modul de marcare a bornelor termorezistenţelor.Tipurile a şi b sunt fabricate pentru măsur ători simple, iar tipurile c şi d

pentru scheme de măsur ă cu 3 fire.

A B A B A B1 22

A B b A B b A B b21 221

a b

c d

Fig. 3 Tipuri de termorezistenţe

Li

Li

Li

L N

7 6 5 4 3 2 1



3

În tabelele 1, 2 şi 3 sunt prezentate caracteristicile statice aletermorezistenţelor de tip Pt 100 şi Cu 100.

Tabelul 1. Rezistenţa în ohmi a termorezistenţei Pt 100 (R 0 = 100 Ω)cu W100 =1,385, la temperaturi din 10°C în 10°C

Tempe-ratur ă (C°)

Rezistenţa(Ω)


Rezistenţa(Ω)


Rezistenţa(Ω)

-200 17,28 90 135,24 380 242,36-190 21,35 100 139,10 390 245,88-180 25,98 110 142,95 400 249,38

-170 30,29 120 146,78 410 252,88-160 34,56 130 150,60 420 256,36-150 38,80 140 154,41 430 259,83-140 43,02 150 158,21 440 263,29-130 47,21 160 162,00 450 266,74-120 51,38 170 165,78 460 270,18-110 55,52 180 169,54 470 273,60-100 59,65 190 173,29 480 277,01- 90 63,75 200 177,03 490 280,41- 80 67,84 210 180,76 500 283,80- 70 71,91 220 184,48 510 287,18- 60 75,96 230 188,18 520 290,55

- 50 80,00 240 191,88 530 293,91- 40 84,03 250 195,56 540 297,25- 30 88,04 260 199,23 550 300,58- 20 92,04 270 202,89 560 303,90- 10 96,03 280 206,53 570 307,21

0 100,00 290 210,17 580 310,5010 103,96 300 213,79 590 313,7920 107,91 310 217,40 600 317,0630 111,85 320 221,00 610 320,3240 115,78 330 224,59 620 323,5750 118,70 340 228,17 630 326,8060 123,40 350 231,73 640 330,03

70 127,49 360 235,29 650 333,2580 131,37 370 238,63



4

Tabelul 2. Rezistenţa în ohmi a termorezistenţei Pt 100 (R 0 = 100 Ω)cu W100 =1,391, la temperaturi din 10°C în 10°C


Rezistenţa(Ω)


Rezistenţa(Ω)


Rezistenţa(Ω)

-200 18,53 90 134,70 380 240,15-190 22,78 100 138,50 390 243,61-180 27,05 110 142,28 400 247,06-170 31,28 120 146,06 410 250,50-160 35,48 130 149,82 420 253,93-150 39,65 140 153,57 430 257,34-140 43,80 150 157,32 440 260,75-130 47,93 160 161,05 450 264,14-120 52,04 170 164,76 460 267,52-110 56,16 180 168,47 470 270.89-100 60,20 190 172,16 480 274,25- 90 64,25 200 175,84 490 277,60- 80 68,28 210 179,51 500 280,93- 70 72,29 220 183,17 510 284,25- 60 76,28 230 186,82 520 287,57- 50 80,25 240 190,46 530 290,87- 40 84,21 250 194,08 540 294,16- 30 88,17 260 197,70 550 297,43- 20 92,13 270 201,30 560 300,70- 10 96,07 280 204,88 570 303,95

0 100,00 290 208,46 580 307,2010 103,90 300 212,03 590 310,4320 107,79 310 215,58 600 313,6530 111,89 320 219,13 610 316,8640 115,54 330 222,66 620 320,0550 119,40 340 226,18 630 323,2660 123,24 350 229,69 640 326,4170 127,07 360 233,19 650 329,5780 130,09 370 236,67



5

Tabelul 3. Rezistenţa în ohmi a termorezistenţei de Cu 100 (R 0 = 100 Ω)la temperaturi din 10°C în 10°C

Temperatur ă(C°)

Rezistenţa(Ω)

Temperatur ă (C°)

Rezistenţa(Ω)

-50 78,70 70 129,82-40 82,96 80 134,08-30 87,22 90 138,34-20 91,84 100 142,60-10 95,74 110 146,860 100,00 120 151,1210 104,26 130 155,35

20 108,52 140 159,6430 112,776 150 163,6040 117,04 160 168,1650 121,30 170 172,4260 125,36 180 176,75

În cadrul buclelor de reglare unificate, termorezistenţele descrisemai sus se utilizează împreună cu adaptoarele ELT 160, ELT 162, AT2F-12,etc. (figura 4).

-

+ADAPTOR

ELT

termorezistenta

semnal unificat2...10mA

Fig. 4 Ansamblul element sensibil - adaptor

2.1.2 Chestiuni de studiat

- Construcţia termorezistenţelor şi a tecilor protectoare;- R ăspunsul termorezistenţelor, cu şi f ăr ă teacă protectoare, la o

variaţie în treaptă a temperaturii.



6

2.1.3. Modul de lucru

Se realizează montajul din figura 5, în care bornele A, B aletermorezistenţei de studiat, f ăr ă teacă protectoare, se leagă la bornele unuimultimetru numeric. Apoi, la momentul t = 0, termorezistenţa se introduce,

brusc, în interiorul unui cuptor electric în care s-a realizat în prealabil, otemperatur ă constantă. La diverse intervale de timp se citesc valorilerezistenţei şi se trec în tabelul 1.

Se recomandă ca la început citirile să se facă mai frecvent (2...5sec)iar apoi mai rar. După atingerea valorii staţionare (R = const.) termore-zistenţa se scoate brusc din cuptor (din nou t=0), şi se notează valorile

rezistenţei acesteia într-un tabel identic cu cel menţionat (în acest caz se vaobţine curba de r ăcire). Operaţiile se repetă cu termorezistenţa introdusă înteacă protectoare.

E0302

~ 220V

Pt 100 A

B

Fig. 5. Încercarea termorezistenţelor

Tabelul 1.t(sec)R(Ω)

2.1.4 Prelucrarea şi analiza datelor experimentale

Se reprezintă grafic caracteristicile obţinute R=f(t), se determină modelele matematice dinamice ale termorezistenţelor studiate sub formafuncţiilor de transfer şi se fac aprecieri în legătur ă cu rezultatele obţinute.



7

2.2 Termocupluri

Principiul de funcţionare al termocuplurilor se bazează pe fenomenulde apariţie a unei tensiuni termoelectromotoare în punctul de sudare a două metale diferite, (sudura caldă) (figura 6). Termocuplurile sunt traductoare detip generator.

Fig. 6. Schema de principiu a unui traductor de temperatur ă cu termocuplu

Un termocuplu reprezintă ansamblul a două conductoare omogene, denatur ă diferită, denumite termoelectrozi, sudate la unul din capete. Sudura,denumită jonc ţ iunea de mă surare sau sudura cald ă, este imersată înmediul cu temperatura θ de măsurat, iar la capetele libere, care

constituie jonc ţ iunea de referin ţă sau sudura rece, aflate la temperatura0θ , apare o tensiune termoelectromotoare TC E a cărei valoare este dată de

relaţia )( K E 0TC TC θ θ −= (2)

în care TC K [mV/°C ] este sensibilitatea termocuplului, dependentă de

natura celor doi termoelectrozi.Dacă temperatura 0θ a capetelor libere, nesudate (cutia de borne)

este constantă (în general se adoptă o valoare standardizată, de ex. 20°C),tensiunea termoelectromotoare TC E de ordinul milivolţilor sau zecimilor de

milivolţi, depinde numai de valoarea temperaturii θ la care se află suduracaldă şi de natura celor două metale.



8

Industria noastr ă fabrică o mare varietate de termocupluri tehnicecare se încadrează în două mari categorii:

- termocupluri normale, destinate unor utilizări normale, f ăr ă restricţii de montare şi funcţionare deosebită;

- termocupluri speciale, destinate unor utilizări speciale, cu restricţiide montare, exploatare şi destinaţie.

În cadrul acestor două categorii se fabrică o mare varietateconstructivă de termocupluri, care acoper ă un domeniu larg de temperaturicuprinse între 0°C...1400°C. Ele sunt protejate împotriva agenţilor corozivişi a acţiunilor mecanice cu ajutorul unor teci protectoare.

Întrucât termocuplurile sunt standardizate, ele pot fi conectate la

aparate de măsurat de tip milivoltmetre sau la compensatoare automate.În cadrul buclelor de reglare automate, termocuplurile se folosesc

împreună cu adaptoare care furnizează la ieşirea lor semnale unificate îngamele 2...10 mA c.c. sau 4...20 mA c.c.

În tabelul 4 sunt prezentate cele mai utilizate tipuri de termocupleindustriale cu caracteristicile lor principale.

Tabelul 4. Termocuple de uz general

TipConductoare Domeniul de

temperatură

(°C)

Domeniul de

temperatură

(mV)

Coeficientul

Seebeck

( V/°C)Pozitiv Negativ

E Chromel Constan-tan

-270° la1000°

-9,835 la76,358

58,7 la 0°C

J Fier Constantan

-210° la1200°

-8,096 la69,536

50,37la0°C

K Chromel Alumel -270° la1372°

-6,548 la54,874

39,48 la0°C

T Cupru Constan-tan

-270° la400°

-6,258la20,869

28,74 la0°C

S Platină10%Rhodiu

Platină -50° la1768°

-0,236la18,698

10,19 la600°C

R Platină 13%

Rhodiu

Platină -50° la

1768°

0,226 la

21,18

11,35 la

600°C



9

În tabelul 5 este prezentată caracteristica statică a termocupluluiFe - Const când sudura rece este la 0°C.

Tabelul 5. Tensiunea termoelectromotoare (în mV) a termocupluluiFe - Const., pentru temperaturi din 10 grd. în 10 grd.,

când sudura rece este la 0°C.°C mV °C mV °C mV °C mV °C mV0 0,00 100 5,37 200 10,95 300 16,55 400 22,1510 0,52 110 5,92 210 11,51 310 17,11 410 22,7120 1,05 120 6,47 220 12,07 320 17,67 420 23,2830 1,58 130 7,03 230 12,63 330 18,23 430 23,85

40 2,11 140 7,59 240 13,19 340 18,79 440 24,4250 2,65 150 8,15 250 13,75 350 19,35 450 24,9960 3,19 160 8,71 260 14,31 360 19,91 460 25,5670 3,73 170 9,27 270 14,87 370 20,47 470 26,1380 4,26 180 9,83 280 15,43 380 21,03 480 26,7090 4,82 190 10,39 290 15,99 390 21,59 490 27,27

2.2.1 Chestiuni de studiat.

- Construcţia termocuplurilor şi a tecilor protectoare;- R ăspunsul termocuplurilor, cu şi f ăr ă teacă protectoare, la variaţii

în treaptă a temperaturilor măsurate.

2.2.2 Modul de lucru.

Se realizează montajul din figura 7, conectând bornele "+" şi "-" aletermocuplului f ăr ă teacă la bornele corespunzătoare ale unui multimetrunumeric. În continuare se procedează ca la 2.3.1.2, iar datele se trec întabelul 6.

E0302

~ 220V

Fig. 7. Încercarea termocuplului



10

Tabelul 6.t(sec)ETc(mV)

Această încercare se poate efectua şi cu ajutorul înregistratoruluiX-Y, prin conectarea bornelor "+" şi "-" ale termocuplului la intr ărilecorespunzătoare ale inscriptorului.

2.2.3 Prelucrarea şi analiza datelor obţinute

Se reprezintă grafic caracteristicile dinamice E Tc = f(t) şi sedetermină funcţiile de transfer ale termocuplelor cu şi f ăr ă teacă protectoarestudiate şi se fac aprecieri privind comportarea dinamică a acestora.

l3 traductoare de temperatura

Documents