教你正确使用热电阻补偿导线

将两种不同资料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便发生电动势,因而在回路中构成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶便是利用这一效应来工作的。
怎么正确运用热电偶补偿导线
等级：计量工程师昵称：我是美人金币：192积分：250发帖：59回帖：0注册：2006-11-2怎么正确运用热电偶补偿导线（转载）
 摘　要 在运用热电偶进行温度丈量中,热电偶补偿导线的运用比较遍及。但经调查发现,许多当地由于没有正确运用补偿导线而呈现许多问题。本文介绍了补偿导线的原理,对常见过错运用的方法进行概括,一起从理论上剖析所发生的差错,指出正确运用方法和注意事项。
      关键词 热电偶 补偿导线　运用方法　差错
      热电偶补偿导线现已广泛用于热电偶温度丈量中。假如了解了热电偶补偿导线的原理、功用、作用方法和注意事项,就能充分发挥热电偶补偿导线的作用,不然就会适得其反。
某钢管生产企业新引入的一套球化炉设备,设备的二十多个测温点由于设备装置人员将热电偶正负极接反,且补偿导线还存在多接头现象,再加上设备运用人员对此常识的贫乏,在工作中因炉温不正确导致炉内产品作废,直接经济损失达一百多万元,教训不可谓不深入。
      实践上在很多热电偶测温现场,笔者发现用一般铜导线作连线的占40%,而运用补偿导线作衔接线的仅占60%。究其原因有二：
      一是由于热电偶设备运用操作人员不了解补偿导线功用,认为既然只需起到衔接作用,一般导线即可。
      二是设备制造商在装置热电偶时,用的衔接线即为一般导线,而在运用者角度总认为设备装置人员都是专业人员,做法总是正确的,没能引起应有的怀疑。
在工业生产中,虽然热电偶作为温度传感器,现已广泛运用于温度丈量和操控,人们对此也比较了解,但假如在运用中不注意正确的运用方法,就会给测温文控温形成很大的偏离,严峻时会直接形成经济损失,所以应该引起重视。
      一、热电偶的测温原理简介
      由2种不同均质资料A、B组成的回路（见图1）称为热电偶。A、B资料2端衔接的接点别离用J1、J2表明,假如J1、J2的接点温度T1和T2不相同,在回路中就会发生电势,一般称为热电势。当A、B的资料一守时,热电势的大小取决于T1、T2之间的温度差,用公式表明为
      EAB(T1,T2)=eAB（T1）+eBA（T2）=eAB（T1）-eAB(T2)    (1)
      式中：EAB（T1,T2）———资料为A、B的热电偶,接点温度T1、T2之间的温差电势。
      eAB（T1)———A、B接点温度为T1时的电势。
      eAB（T2）、eBA（T1）———A、B接点温度为T2时的电势,这2项大小持平,符号相反。
      为了共同热电偶资料并进行标准,国家有关标准规定了组成热电偶资料A、B的成分、纯度,而且给出了A、B资料的组合方法,共同用一个字母命名类型,如K型、S型等。为了运用方便,将各品种型的热电偶温度值与电势关系,共同为相关于0℃时的电势值,这儿用T0表明,制成各品种型的热电偶分度表,便于查阅和计算。
      这样相关于图1中的方法,公式（1）转化为
      EAB（T1,T2)=EAB（T1,T0）-EAB（T2,T0） (2)
      公式（2）便是咱们现在运用的实用公式,只需知道T1、T2,能够从分度表中查出EAB（T1,T0）和EAB（T2,T0）。
      图1中左图为原理图,该图中关于热电势无法丈量；右图为现在实践运用的丈量电路,在热电偶的2极用丈量导线衔接,依据热电偶中心导体规律,只需右图中接点J2、J3的温度相同,均为T2,而且衔接导线均为同种均质资料,图1中的右图与左图是等效的。
      二 热电偶补偿导线
      1. 衔接导体规律和中心温度规律
      首先咱们来剖析热电偶的衔接导体规律和中心温度规律,如图2。
      实践运用中,丈量和操控外表与热电偶总是有一段间隔,如图2所示。C、D也是2种均质资料,依据热电偶的中心导体规律,能够导出丈量的总电势EZ的表达式为：
      EZ=EAB（T1,T3）+ECD（T3,T2）         （3）
      式(3)便是热电偶衔接导体规律。假如衔接的不是一段,总电势EZ同样为各个部分之和。在图2的丈量中,咱们希望丈量端的总电势为热电偶EAB（T1,T2）,便于操控外表丈量中不至于中心衔接发生附加电势,表达式为：
      EAB（T1,T2）=EZ=EAB（T1,T3）+EAB（T3,T2）  （4）
      式(4)中T3称为中心温度,所以也称为中心温度规律。这样就要求咱们找到某种资料C、D,他的特性为：
      ECD（T3,T2）=EAB（T3,T2）（5）
      满意式(5)的资料咱们称为热电偶的补偿导线。由于热电偶的品种较多,所以热电偶补偿导线的品种也较多。
      2. 在工业温度丈量和温度操控中正确运用补偿导线
      工业温度丈量、操控中,热电偶运用的方位总是距丈量、操控表（下面简称外表）有必定的间隔,因而从热电偶的输出端到丈量、操控表的输入端,需运用补偿导线衔接。由于热电偶和补偿导线均有正负极,故接线时应该正极与正极衔接,负极与负极衔接。见图3所示。
      图3中由于T3和T2的温度差会给丈量带来差错,补偿导线的作用便是补偿T3和T2,不同品种的热电偶,要运用相应类型的补偿导线,不同类型的补偿导线不能混用。
      三、 常见补偿导线运用中的过错和发生的差错
      1. 热电偶补偿导线正负极与热电偶接反
      假如将热电偶补偿导线的正负极与热电偶正负极接反,而热电偶的正负极与外表的正极衔接是正确的,以K型偶为例见图4所示。这种过错在运用中比较遍及,由于衔接后,被操控对象的温度改变趋势与显现外表是共同的。加之现在热电偶补偿导线产品许多标注不标准,难以辨认；有些甚至是生产厂家将颜色标错。下面剖析由于这种情况所发生的差错。
      假如正确衔接,外表所接纳的总热电势为
      EZ=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）=EK（T1,T3）+EK（T3,T2）
=EK（T1,T2）（6）
      由于衔接的过错,依据中心导体规律,外表所接纳的总热电势为
      E′Z=EK（T1,T3）+EKX（T3,T2）（7）
      关于KX延伸型补偿导线,有
      E′KX（T3,T2）=-EKX（T3,T2）=-EK（T3,T2）（8）
      计算,外表丈量值由此发生差错为
      EZ′-EZ=EK（T1,T3）-EK（T3,T2）-EK（T1,T3）-EK（T3,T2）
=2EK（T3,T2）（9）
      一般工业炉附近的温度,至少比操控间的温度高8℃。那么由此发生差错正好是补偿导线补偿值的2倍。关于K型偶,微分电势值基本在40℃/（μV）左右,丈量温度大约比实践温度低16℃。假如操控温度设定在600℃,实践温度应该在616℃左右。
      从上面的剖析能够看出,当热电偶补偿导线正负极接反,不只没有起到补偿作用,差错比不接补偿导线还增加一倍,因而补偿导线在衔接时必定要注意极性。
      假如不能确定热电偶补偿导线极性时,能够取一段补偿导线,将一端绝缘去掉后拧在一起,放在热水杯中,用一般万用表直流电压量程最等级低丈量另一端的2根线,万用表上会显现丈量电压的正负,信号的正极为补偿导线的正极。
      2. 运用的补偿导线类型不对
      同种补偿导线配同种热电偶,假如所选的补偿导线品种不对,相同发生差错。假设运用S型热电偶,挑选了K型偶的补偿导线KX,如图5所示。
      依据中心导体规律,外表所接纳的总热电势为
      E′Z（T1,T2）=ES（T1,T3）+EKX（T3,T2）（10）
      假如正确运用S型偶补偿导线SC,不考虑补偿导线本身差错,外表丈量的总电势为EZ（T1,T2）=ES（T1,T3）=ES（T3,T2）（11）
      由于选错了补偿导线外表丈量值由此发生差错为式(10)-式(11)
      EZ′-EZ=EK（T3,T2）-ES（T3,T2）-EK（T3,T2）-ES（T3,T2）（12）
      假如S型热电偶工作温度为900℃,操控间环境温度为25℃,仍依照T3-T2=8℃,别离查S偶和K偶分度表,得出电势差为
      EK（T3,T2）-ES（T3,T2）=0.278mV
      外表丈量温度比实践温度高。假如外表操控在900℃时,实践值只要875.1℃,差错24.9℃。
      假如上述情况又将极性接反,外表丈量值偏高,外表显现900℃时,实践温度为933.2℃,差错33.2℃。
      3. 补偿导线与导线混用
      在实践运用中,经常会发现由于补偿导线不够长用一般导线衔接,或补偿导线断后接上一段一般导线,见图6所示。
      图6中给出了2种补偿导线和一般导线混用的情况。关于图6(B)的情况,用中心导体规律来剖析,假定热电偶的类型为Y（Y表明热电偶分度号中的任一种）,补偿导线为YX,外表丈量端的总热电势为
      E′Z=EY（T1,T3）+EYX（T3,Tn）+EC（Tn,T2）（13）
      假如Tn与T2温度基本持平,EC（Tn,T2）=0,用导线衔接没有影响。
假如Tn与T2温度不持平,由于有一段补偿导线,接点Tn也是远离热工设备周围,Tn总是小于T3,在室温下与T2差别不大时,EC（Tn,T2)电势较小,用导线衔接影响不大。
      关于图6(A)的情况,用中心导体规律来剖析,为
      E′Z=EY（T1,T3）+eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）+ETX（T3,T2）（14）
      关于式(14)中,eYX1C（Tn1）、eCY1X（Tn2）、为补偿导线中的任1个电极与衔接导线的电势。
      假如Tn1=Tn2,eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）=0,中心衔接导线没有影响。
      假如Tn1≠Tn2,eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）≠0,中心衔接导线影响取决于补偿导线的资料YX1与衔接导线资料C的电势以及Tn1、Tn2差值。eYX1C（Tn1）+eCY1X（Tn2）有可能是正,也有可能是负。折合成温度值与采用的何种热电偶有关。一般廉金属热电偶的微分电势要大于贵金属热电偶。因而上述影响折合成温度,贵金属热电偶影响要大些。
      四、 补偿导线运用中注意事项
      1. 补偿导线的挑选
补偿导线必定要依据所运用的热电偶品种和所运用的场合进行正确挑选。例如,K型偶应该挑选K型偶的补偿导线,依据运用场合,挑选工作温度规模。一般KX工作温度为-20～100℃,宽规模的为-25～200℃。一般级差错为±2.5℃,精密级为±1.5℃。
      2. 接点衔接
      与热电偶接线端2个接点尽可能近一点,尽量保持2个接点温度共同。与外表接线端衔接处尽可能温度共同,外表柜有风扇的当地,接点处要保护不要使得风扇直吹到接点。
      3. 运用长度
      由于热电偶的信号很低,为微伏级,假如运用的间隔过长,信号的衰减和环境中强电的搅扰偶合,足能够使热电偶的信号失真,形成丈量和操控温度不精确,在操控中严峻时会发生温度波动。
依据咱们的经历,一般运用热电偶补偿导线的长度操控在15米内比较好,假如超过15米,建议运用温度变送器进行传送信号。温度变送器是将温度对应的电势值转换成直流电流传送,抗搅扰强。
      4. 布线
      补偿导线布线必定要远离动力线和搅扰源。在避免不了穿越的当地,也尽可能采用交叉方法,不要平行。
      5. 屏蔽补偿导线
      为了提高热电偶衔接线的抗搅扰性,能够采用屏蔽补偿导线。关于现场搅扰源较多的场合,作用较好。但是必定要将屏蔽层严厉接地,不然屏蔽层不只没有起到屏蔽的作用,反而增强搅扰。