Cặp nhiệt điện, một loại dụng cụ đo nhiệt độ thường được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, có tỷ lệ sử dụng cao trong các ngành công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, có không nhiều người sử dụng mà hiểu hết nguyên lý làm việc của thiết bị này. Hiểu được điều đó, bài viết sau đây sẽ giới thiệu chi tiết nguyên lí làm việc của cặp nhiệt điện nhé
1. Ứng dụng của cặp nhiệt điện
Là một trong những cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi nhất trong đo nhiệt độ công nghiệp, cặp nhiệt điện, cùng với điện trở nhiệt bạch kim, chiếm khoảng 60% tổng cảm biến nhiệt độ.
Cặp nhiệt điện thường được sử dụng kết hợp với dụng cụ hiển thị để đo trực tiếp các quá trình sản xuất khác nhau. Nhiệt độ bề mặt của chất lỏng, hơi và môi trường khí và chất rắn trong khoảng từ -40 đến 1800 ° C.
Ưu điểm của cặp nhiệt điện: 1 độ chính xác đo cao, 2 dải đo rộng, 3 cấu trúc đơn giản, sử dụng cặp nhiệt điện thuận tiện.
2. Nguyên lí làm việc của cặp nhiệt điện
Một cặp nhiệt điện là một yếu tố cảm biến nhiệt độ. Đây là một thiết bị chính đo trực tiếp nhiệt độ và chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu lực điện nhiệt, sau đó được chuyển đổi thành nhiệt độ của môi trường đo bằng đồng hồ đo điện (đồng hồ thứ cấp).
Nguyên lý cơ bản của phép đo nhiệt độ cặp nhiệt điện là các dây dẫn vật liệu của hai thành phần khác nhau tạo thành một vòng kín. Khi có một dải nhiệt độ ở hai đầu, sẽ có dòng điện chạy qua vòng. Tại thời điểm này, có một lực điện động giữa hai đầu – lực điện nhiệt. Đó là cái gọi là hiệu ứng Seebeck.
Dây dẫn đồng nhất của hai chế phẩm khác nhau là điện cực nóng, đầu nhiệt độ cao hơn là đầu làm việc, đầu nhiệt độ thấp hơn là đầu tự do và đầu tự do thường ở nhiệt độ không đổi. Theo mối quan hệ giữa lực điện nhiệt và nhiệt độ, bảng chỉ số cặp nhiệt điện được tạo ra, bảng chỉ số được lấy trong điều kiện nhiệt độ cuối tự do là 0 ° C và các cặp nhiệt điện khác nhau có các bảng chỉ số khác nhau.
Khi vật liệu kim loại thứ ba được kết nối với vòng cặp nhiệt điện, thế năng nhiệt điện do cặp nhiệt điện tạo ra sẽ không thay đổi miễn là nhiệt độ của hai tiếp điểm của vật liệu là như nhau, nghĩa là không bị ảnh hưởng bởi vòng tiếp cận kim loại thứ ba. Do đó, khi cặp nhiệt điện đang đo nhiệt độ, dụng cụ đo có thể được kết nối và sau khi đo lực điện nhiệt, có thể biết nhiệt độ của môi trường đo.
Cặp nhiệt điện hàn các dây dẫn hoặc chất bán dẫn A và B của hai vật liệu khác nhau để tạo thành một vòng kín.
Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm đính kèm 1 và 2 của dây dẫn A và B, một lực điện động được tạo ra giữa hai điểm, do đó tạo thành một dòng điện có cường độ trong vòng lặp, được gọi là hiệu ứng nhiệt điện. Cặp nhiệt điện sử dụng hiệu ứng này để làm việc.
Hai dây dẫn khác nhau (được gọi là dây cặp nhiệt điện hoặc điện cực nóng) được nối ở hai đầu thành một vòng. Khi nhiệt độ của khớp khác nhau, một lực điện động được tạo ra trong vòng lặp. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhiệt điện. Lực điện động được gọi là thế năng nhiệt điện. Cặp nhiệt điện sử dụng nguyên lý này để đo nhiệt độ. Cái được sử dụng trực tiếp để đo nhiệt độ của môi trường được gọi là đầu làm việc (còn gọi là đầu đo), đầu kia được gọi là đầu lạnh (còn gọi là đầu bù); đầu lạnh và màn hình hiển thị Thiết bị hoặc dụng cụ hỗ trợ được kết nối và đồng hồ hiển thị cho biết tiềm năng nhiệt điện được tạo ra bởi cặp nhiệt điện.
3. Lưu ý khi sử dụng cặp nhiệt điện
Một cặp nhiệt điện thực sự là một bộ biến đổi năng lượng chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện và đo nhiệt độ với tiềm năng nhiệt điện được tạo ra. Đối với tiềm năng nhiệt điện của cặp nhiệt điện, cần lưu ý các vấn đề sau:
– Điện thế nhiệt của cặp nhiệt điện là chênh lệch chức năng nhiệt độ giữa các cặp nhiệt điện, không phải chênh lệch nhiệt độ giữa cặp nhiệt điện;
– Độ lớn của điện thế nhiệt do cặp nhiệt điện tạo ra, khi vật liệu của cặp nhiệt điện đồng nhất, không phụ thuộc vào chiều dài và đường kính của cặp nhiệt điện, và chỉ liên quan đến thành phần của vật liệu cặp nhiệt điện và chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu;
– Khi xác định thành phần của hai dây cặp nhiệt điện của cặp nhiệt điện, thế năng cặp nhiệt điện của cặp nhiệt điện chỉ liên quan đến chênh lệch nhiệt độ của cặp nhiệt điện, nếu nhiệt độ của mối nối lạnh của cặp nhiệt điện không đổi thì chỉ có nhiệt độ của cặp nhiệt điện. Một hàm có giá trị duy nhất của nhiệt độ làm việc.
Trên đây là bài viết chia sẻ tất tần tật thông tin liên quan đến nguyên lí làm việc của cặp nhiệt điện. Mong rằng với ít phút lưu lại trên bài viết này đã mang đến cho các bạn đọc giả thêm nhiều kiến thức bổ ích.