Termopaari on temperatuuri mõõtmise seadmed, mille mõõtesensoriks on termopaar – kahe erinevast materjalist traadi kombinatsioon. Lisaks eespool mainitud termopaarile koosnevad need traadist, mis ühendab mõõteühenduse võrdluspunktiga, või klemmidest.
Termopaari üks ots on ühendatud nn mõõteühendusega, samas kui teisel pool asuvad vabad otsad on klemmid, kus mõõdetakse termoelektrilise efekti poolt tekitatud pinget.
Enamikul juhtudel ühendatakse termopaar teise mõõteseadmega ühendusjuhtmete abil. Nende hulgas eristame pikendus- ja kompensatsioonijuhtmeid.
Kompensatsioonikaablid on mõeldud termopaaride ühendamiseks mõõteseadmetega. Need on valmistatud materjalist, millel on DIN EN 60 584 standardiga lubatud temperatuurivahemikus samad elektrilised omadused kui termopaaril, et vältida mõõtmistulemuste moonutamist. Näiteks K-tüüpi termopaari puhul on kompensatsioonikaablid valmistatud järgmistest juhtmetüüpidest: Fe/Cu-Ni, Ni/Cr-Ni või Pt-Rh/Pt.
Kompensatsioonijuhtmed koosnevad „+“ ja „-“ juhtmetest, mis tekitavad ühenduspunktide temperatuuridel kuni 200 °C sama termoelektrilist pinget kui termopaar.
Kompensatsioonikaableid on saadaval erinevate isolatsioonide ja kaitsekestadega ning mitme juhtme jaoks. Need on märgistatud värvikoodiga ja tähega, millel on järgmine tähendus:
1. täht: termopaari tüübi tähis vastavalt standardile
2. täht: X – sama materjal kui termopaaril; C – erimaterjal
3. täht: mitme tüüpi kompenseerimisjuhtme korral kasutatakse kolmandat tähte
Näide:
KX: NiCr-Ni termopaari tüübi „K” kompensatsioonikaabel, valmistatud samast materjalist kui termopaar
RCA: PtRh-Pt termopaari tüübi „R“ kompensatsioonijuhtme, valmistatud erimaterjalist tüüp A
Kompensatsioonijuhtmetele on määratud kaks tolerantsiklassi: 1 ja 2. 1. klassi ma on saavutatav ainult termopaari juhtmetel, mis on valmistatud samast materjalist kui termopaar (tüüp X). 2. klassi kompensatsioonijuhtmed on standardvarustuses.
Kasutustemperatuuri vahemik tähendab temperatuuri, millele kogu kaabel, sealhulgas termopaariga ühendavad klemmid, võib olla avatud, „nii et tabelis esitatud tolerantsid ei ületataks“. Termopaari pingete mittelineaarsuse tõttu viitavad V- või C-ühikutes esitatud piirhälbed mõõtetemperatuurile, mis on esitatud parempoolses veerus.
J-tüüpi termopaar on ühendatud JX-tüüpi 2. klassi kompensatsioonikaabliga. Kui mõõtetemperatuur on fikseeritud 500 C juures ja klemmide temperatuur ja/või kompensatsioonikaablite temperatuur kõigub vahemikus -25 C kuni 200 C, siis näidatud temperatuur kõigub maksimaalselt 2,5 C võrra.
Tüübi „J“ termopaari, mis on ühendatud 2. klassi „JX“ kompensatsioonikaabli kaudu, näidatud temperatuuri lubatud hälve on 2,5 °C.
Kompensatsiooni- ja pikenduskaablid (termoelektrilised kaablid) on mõõtesüsteemi komponendid, mis ühendavad termoelektrilise anduri mõõteseadmega, näiteks regulaatoriga, temperatuuri registreerijaga või indikaatoriga.
Peamine erinevus seisneb selles, et kompensatsioonikaablid on valmistatud asendusmaterjalidest, millel on samad termoelektrilised omadused kui termopaaril, ning pikenduskaablid koosnevad samadest materjalidest kui termopaar.
Termopaari otstes tekkiv pinge on proportsionaalne mõõteühenduse ja võrdlustemperatuuri vahelise temperatuurierinevusega. Standardites on termopaaride karakteristikud esitatud võrdlustemperatuuri 0 °C puhul. Ainult sellel väärtusel on võimalik kasutada termopaare ilma mõõdetud väärtuste korrigeerimiseta.
Kuigi laboritingimustes on võimalik saavutada võrdlustemperatuur 0 °C, paigutades võrdluspunkti jäävette, ei ole see tööstuslikes mõõtmistes võimalik – sellistes tingimustes kõigub temperatuur anduri paigalduskoha lähedal.
Selle probleemi lahendavad kompensatsioonikaablid – need viivad võrdlusliitmiku eemale kohast, kus ümbritseva õhu temperatuuri kõikumised on suhteliselt väikesed.
DIN EN 60 584 standardile vastavate termopaaride puhul kehtib järgmine reegel: positiivne haru (pluss) on sama värvi kui mantel ja negatiivne haru (miinus) on valge. DIN 43 713 standardile vastavate „vanade” tüüpide „U” ja „L” termopaaride puhul on aga kasutusele võetud teistsugused märgistused:
Ainus erand on ohtlikes piirkondades kasutamiseks sobivate seadmete sisemiselt ohutud voolujuhtmed. Kui need on värvitud, on kõigi kompensatsioonijuhtmete mantel helesinine, samas kui juhtmetele vastab määratud värvikood (DIN 43 713 standardile vastava Cu-CuNi termopaari sinine värv on tumesinine).
Pange tähele, et värvikoodid võivad standardist olenevalt erineda!
Näide K-tüüpi termopaari rohelise värviga märgistusest:
Näide rohelisega märgistatud JUMO K-tüüpi termopaarist
JUMO sissekeeratav K-tüüpi termopaar kompensatsioonikaabliga on saadaval erinevates versioonides ning sellel on silikoonist või metallpõimikuga kompensatsioonikaabel k. Sõltuvalt versioonist sobivad kompensatsioonikaablid kasutamiseks kuivades ja niisketes keskkondades temperatuurivahemikus -20 kuni +350 °C.
JUMO mantliga termopaar kompensatsioonikaabliga on saadaval tüüpi J, K või L mõõtesisendiga. Sõltuvalt konstruktsioonist saab kaablit kasutada nii kuivades kui ka niisketes protsessikeskkondades. Selle termopaari töötemperatuur on vahemikus -200 kuni 600 °C.