Termoelektr element

Ta'rif

Termoçupli qurilma - bu termoçuplini foydalanish orqali harorat, aralash va elektr kuchini aniqlash imkoniyatiga ega bo'lgan o'lchov qurilmasi. Bu ko'plab sohada kerak bo'lgan qimmatli vosita sifatida ishlaydigan universal qurilma, biror amperlik (AM) va doimiy tok (DT) shiboblarida o'lchov qilish imkoniyatiga ega.

Termoçuplilar haqida asosiy ma'lumotlar

Termoçupli - bu ikki xil metaldan iborat ixtiyoriy elektr tuzilmasi. Uning ishlash prinsipi oddiy: bu ikki farqli metal o'rtasidagi joyda issiq energiya elektr energiyasiga aylanadi. Bu Seebeck effekti deb ataladi va termoçupli qurilmalarining ishlashiga asos bo'lib, ular ushbu metallar o'rtasidagi elektr potentsialidan foydalanib, harorat va boshqa elektr parametrlarini aniq o'lchash imkoniyatiga ega.

Ishlash mekanizmi

Elektr tokining hajmini o'lchash uchun, o'lchanayotgan tok termoçupli o'rtasidan o'tkaziladi. Tok o'tganda, uning issiq elementida issiq paydo bo'ladi. Termoçupli bu erda elektromotiv kuch (EMK) yaratadi. Bu EMK Doimiy-magnitli Harakatli Spiral (DMS) qurilmasi yordamida o'lchanadi. Bu EMKning hajmi termoçupli o'rtasidagi harorat va o'lchanayotgan tokning kvadratik o'rtacha (KO) qiymati bilan to'g'ri proporsional.

Asosiy afzalliklar

Termoçupli qurilmalarining eng ko'zga ko'rinadigan afzalligi ularning yuqori chastotali tok va elektr kuchi o'lchash uchun moslashuvchanligi. Ular 50Hz dan yuqori chastotalarda aniqroq natijalar berga ega, bu esa yuqori chastotali elektr parametrlarni aniq o'lchash talab etiladigan sohalarda ideal variant hisoblanadi.

Termoelektr qurilmalar ishlash prinsipi

Issiq EMKning yaratilishi, ikki xil metaldan iborat sharoitda sodir bo'ladi. Bu metallar o'rtasidagi joydagi harorat umumiy ishlashda muhim rol o'ynaydi va qurilmaning qanday ishlayotganini tushunish uchun kalit parametr hisoblanadi.

a va b - bu termoçupldagi metallardan qatnashgan konstantalar. A har kasrda 40-50 mikrovolt oralig'ida, b esa bir necha onliklardan yoki yuzliklardan mikrovolt darajasiga teng.

Δθ ni termoçupli o'rtasidagi issiq va sovuq joylar o'rtasidagi harorat farqi deb belgilaymiz. Shundan keyin, quyidagi haroratga oid ifodalar hosil bo'lishi mumkin.

Issiq element issiq yaratadi, va yaratilayotgan issiq miqdori, tokning (I) kvadratik o'rtacha (KO) qiymati va issiq elementning mohdiri (R)ning kvadratiga proporsional. I2R formulasi yordamida ifodalangan. Natijada, haroratning o'sishi ham issiq element tomonidan yaratilayotgan issiq miqdoriga proporsional. Bu munosabat, issiq elementning qanday ishlayotgani va tizim ichidagi haroratni ta'sir qilishini tushunish uchun fundamental.

Termoçupli qurilmasi sovuq va issiq joylari bor. Bu ikki joy o'rtasidagi farq quyidagicha ifodalangan:

b ning qiymati a ga nisbatan juda kichik, shuning uchun uni e'tiborga olinmaydi. Joydagi harorat quyidagicha ifodalangan:

Doimiy-magnitli Harakatli Spiral (DMS) qurilmasining salgindanish darajasi, uning terminalida yaratilgan elektromotiv kuch (EMK) bilan to'g'ri proporsional. Bu munosabat, EMK o'sishi yoki kamayishi bilan qurilmaning spirlining salgindanish darajasi mos ravishda o'zgaradi. Matematik jihatdan, bunday qurilmalarda spirling salgindanish darajasi quyidagi tenglama orqali ifodalangan, bu tenglama qurilmaning fizik prinsiplariga asoslangan.

Bu yerda, K3 - aK1K2R ifodasi doimiy qiymatga ega. Bu xususiyat, qurilmaning kvadratik qonuniy javob berishini o'z ichiga oladi, ya'ni qurilmaning chiqishi kirish miqdorining (tok yoki elektr kuchi) kvadratiga bog'liq.

Termoelektr qurilmaning qurilishi

Termoelektr qurilma asosan ikki muhim komponentdan iborat: termoelektr element va ko'rsatkich qurilmasi. Bu ikki qism birgalikda ishlaydigan holda elektr va issiq miqdorlarini aniq o'lchash imkoniyatini beradi.

Termoelektr elementlar

Termoçupli qurilmalarda to'rt xil turdagi termoelektr elementlar ishlatiladi. Har bir tur o'ziga xos xususiyatlarga va ishlash prinsiplariga ega, quyidagi qatorlarda tahlil qilinadi.

Bog'liq tur

Bog'liq turdagi termoelektr element alohida issiq elementdan foydalanadi. Quyidagi rasmga ko'ra, termoçupli o'rtasidagi joy issiq element bilan to'g'ridan-to'g'ri fizik bog'liq bo'ladi. Bu to'g'ri bog'liq, issiq elementdan termoçupli o'rtasiga issiqni samarali o'tkazishga imkon beradi, bu esa issiq element tomonidan yaratilayotgan issiq energiyani elektr signalga (elektromotiv kuch yoki EMK) aylantirish uchun zarur, bu signal ko'rsatkich qurilmasi tomonidan o'lchanadi.

Elektr issiq elementining vazifalari

Elektr issiq elementi termoelektr qurilmasi ichida quyidagi muhim vazifalarni bajaradi:

• Energiya aylanishi: U elektr energiyasini issiq energiyaga aylanish jarayonida muhim komponent hisoblanadi. Bu aylanish, issiq effekt orqali elektr miqdorlarini o'lchash uchun birinchi bosqich.

• Termoelektr aylanish: Issiq element tomonidan yaratilayotgan issiq energiya Seebeck effekti orqali elektr energiyaga aylanadi. Bu aylanish termoçupli o'rtasida sodir bo'ladi, bu yerda issiq va sovuq joylar o'rtasidagi harorat farqi EMK yaratadi.

• Qurilma ishlashi: Termoçuplining chiqish terminali DMS qurilmasiga ulanadi. Yaratilayotgan elektr energiyadan minimal miqdor DMS qurilmasining ko'rsatkichini salgindirish uchun ishlatiladi. Bu energiya qurilmaning pruzina orqali saqlanadi, bu esa ko'rsatkichning holatini saqlash va o'lchanayotgan qiymatni ko'rsatishga yordam beradi.

Termoelektr elementlar turlari

Bog'liqsiz turdagi qurilma

Bog'liqsiz turdagi termoelektr qurilmalarda, issiq element va termoçupli orasida to'g'ridan-to'g'ri elektr bog'liq yo'q. Ular orasida elektr isolatsiya qatmani mavjud. Bu isolatsiya elektr alohadligi ta'minlaydi, lekin qurilmaning ishlashiga ham o'z ta'sirini beradi. Bog'liq turdagi qurilmalarga nisbatan, bog'liqsiz turdagi dizayn qurilmani o'lchanayotgan miqdorda o'zgarishga ancha nisbatan sezgir bo'lmaydi va javob berish tezligi kamroq. Bu sababli, issiq elementdan termoçupliga issiq o'tishi ancha samarali emas, chunki isolatsiya bareravi bor.

Vakuum termoelement

Vakuum tubkali termoelektr qurilmalarda, issiq element va termoçupli evacueerlangan stekl tube ichiga joylashtiriladi. Bu vakuum sharoiti qurilmaning samaradorligini oshiradi. Havoni yo'qotish orqali, issiq elementdan termoçupliga issiq o'tishi ancha samarali bo'ladi. Natijada, issiq element issiqini uzun muddat saqlay oladi, bu esa termoçupli uchun aniq va ishonchli o'lchovlar uchun mustahkam va doimiy issiq manbaasini ta'minlaydi.

Ko'priq tur

Ko'priq turdagi termoelektr qurilmalarda, elektr tok termoçupli o'rtasidan o'tkaziladi. Tok o'tganda, termoçuplining harorati o'sadi. Bu harorat o'sishi tokning kvadratik o'rtacha (KO) qiymati bilan to'g'ri proporsional. Bu to'g'ri munosabat, tok, harorat o'zgarishi va termoçupli tomonidan yaratilayotgan elektr chiqish o'rtasida, qurilmaning aniq o'lchovlarini ta'minlaydi.

Termoelektr qurilmalarining afzalliklari

Termoelektr qurilmalar bir qator afzalliklarga ega, bu esa ularni elektr o'lchovlarida va tahlillarda muhim vositalar qilib muvaffaqiyatli ishlatishga imkon beradi:

• To'g'ri KV o'lchovi: Asosiy afzalliklardan biri - signallarning kvadratik o'rtacha (KV) qiymatlarini to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatish imkoniyati. Bu xususiyat, o'lchov jarayonini yengillashtiradi, foydalanuvchilarga qo'shimcha hisob-kitoblar yoki kompleks konvertatsiya usullari talab etilmasdan, bu muhim elektr parametrlarni tez va aniq o'lchash imkoniyatini beradi.

• Tashqi magnit maydonlariga og'rizgichlik: Bu qurilmalar tashqi magnit maydonlariga og'rizgich bo'lib, bu esa aniq va ishonchli o'lchovlarni ta'minlaydi. Tashqi magnit ta'sirini qurilmaning ishlashiga yoki natijalarini noto'g'rilashtirishga ta'sir qilmasligi, elektr mashinalar yoki elektr chiziqlari yaxindagi maydonlarda bu afzallik ahamiyatga erishadi.

• Keng tok o'lchov diapazoni: Termoelektr elementlardan foydalanayotgan qurilmalar, kichik yoki katta tok o'lchovlarini aniq o'lchash imkoniyatini beradi. Bu, ularni turli elektr tizimlari va laboratoriya sohalarida moslashuvchan qiladi.

• Yuqori sezgirlik: Termoelektr qurilmalar yuqori darajada sezgir, bu esa kichik o'zgarishlarni aniq o'lchash imkoniyatini beradi. Bu, laboratoriya sohalarida yoki boshqa elektr qurilmalarini to'g'rilashda muhimdir.

• Potentsiometr kalibratsiya vositasi: Ular potentsiometrlarni to'g'rilashda muhim vositalar hisoblanadi. Standart elementlar orqali, termoelektr qurilmalar potentsiometrlarning to'g'ri ishlashini va aniqlikka ega bo'lishini ta'minlaydi, bu esa elektr tizimlarda voltajni to'g'rilash va o'lchash uchun muhim.

• Chastota-ga bog'liqsiz ishlash: Termoelektr elementlar chastota xatoliklardan ozroq, bu esa ularni turli chastotali AM signallarini o'lchash uchun moslashuvchan qiladi, bu esa past chastotali energetika tizimidan yuqori chastotali elektron tarmog'larigacha bo'lgan oraliqni o'z ichiga oladi.

Termoelektr qurilmalarining kamchiliklari

Termoelektr qurilmalar bir qator afzalliklarga ega, ammo ularning bir qator kamchiliklari ham mavjud:

• Cheklangan ovlad qobiliyati: Boshqa turdagi elektr o'lchov elementlari bilan solishtirilganda, termoelektr qurilmalar cheklangan ovlad qobiliyatiga ega. Bu, ularni reyting chegarasidan oshib ketayotgan tok yoki elektr kuchiga ta'sir qilishga ancha sezgir bo'lishini anglatadi. Natijada, ularni ovlad sharoitlari paydo bo'lishi mumkin bo'lgan sohada ishlatishda, qurilmaning xavf ostida bo'lishini yoki o'lchov aniqligini baholashni ta'minlash uchun hatosizlik va himoya choralarini qo'llash kerak.