Термопари - це прилади для вимірювання температури, вимірювальним сенсором яких є термопара - комбінація двох дротів, виготовлених з різних матеріалів. Крім вищезгаданої термопари, вони складаються з дроту, що з'єднує вимірювальний спай з контрольною точкою - клемами.
Один кінець термопари з'єднаний з так званим вимірювальним переходом, в той час як вільні кінці з іншого боку є клемами, де вимірюється напруга, створена термоелектричним ефектом.
У більшості випадків термопара з'єднується з іншим вимірювальним приладом за допомогою з'єднувальних проводів. Серед них розрізняють подовжувальні та компенсаційні дроти.
Компенсаційні дроти призначені для підключення термопар до вимірювальних приладів. Вони виготовлені з матеріалу, який має такі ж електричні характеристики, як і термопара в діапазоні температур, дозволеному DIN EN 60 584, щоб не спотворювати результати вимірювань. Наприклад, для термопари типу K компенсаційні провідники виготовляються з наступних типів провідників: Fe/Cu-Ni, Ni/Cr-Ni або Pt-Rh/Pt.
Компенсаційний провід складається з "+" і "-" провідників, які створюють таку ж термоелектричну напругу, як і термопара при температурі в точці підключення до 200°C.
Компенсаційні кабелі доступні з різною ізоляцією, захисною оболонкою та з декількома жилами. Вони маркуються кольоровим кодом і літерним позначенням з наступним значенням:
1. літера: літерне позначення типу термопари відповідно до стандарту
2. буква: X - той самий матеріал, що і термопара; C - спеціальний матеріал
3. літера: у випадку більшої кількості типів зрівняльних провідників використовується третя літера
Приклад:
KX: компенсаційний дріт для NiCr-Ni термопари типу "K", виготовлений з того ж матеріалу, що і термопара
RCA: компенсаційний провід для термопари PtRh-Pt типу "R", виготовлений зі спеціального матеріалу типу A
Для компенсаційних проводів визначено два класи допуску: 1 і 2. Клас 1 ma досяжний тільки для термопарних проводів, виготовлених з того ж матеріалу, що і термопара (тип X). У стандартній комплектації поставляються компенсаційні дроти класу 2.
Температурний діапазон застосування означає температуру, якій може піддаватися весь кабель, включаючи клеми, що з'єднують його з термопарою, "так, щоб не перевищувати допуски, наведені в таблиці. Через нелінійність напруги термопари вказані граничні відхилення в мкВ або °C відносяться до температури вимірювання, наведеної в правій колонці.
Термопара типу J підключається до компенсаційного дроту типу JX, клас 2. Якщо температура вимірювання зафіксована на рівні 500 °C, а температура на клемах і/або температура компенсаційних проводів змінюється в діапазоні від -25 °C до 200 °C, то вказана температура змінюється максимум на ±2,5 °C.
Допустима похибка індикації температури з термопарою типу "J", підключеною через компенсаційний кабель класу 2 "JX", становить 2,5°C
Компенсаційні та подовжувальні (термоелектричні) кабелі - це компоненти вимірювальної системи, які з'єднують термоелектричний датчик з вимірювальним пристроєм, таким як контролер, реєстратор температури або індикатор.
Основна відмінність полягає в тому, що компенсаційні кабелі виготовляються з матеріалів-замінників з тими ж термоелектричними властивостями, що і термопара, а подовжувальні дроти складаються з тих же матеріалів, що і термопара.
Напруга, що розвивається на кінцях термопари, пропорційна різниці температур вимірювального спаю та еталонної температури. Характеристики термопар в еталонах наведені для еталонної температури 0˚C. Тільки при цьому значенні можна використовувати масиви без внесення поправок у виміряні значення.
Однак, якщо в лабораторних умовах можна досягти референтної температури 0˚C, помістивши референтну точку в крижану воду, то для промислових вимірювань це неможливо - в таких умовах температура біля установки датчика коливається.
Цю проблему вирішують компенсаційні кабелі - вони віддаляють контрольний перехід від місця, де коливання температури навколишнього середовища відносно невеликі.
Для термопар за стандартом DIN EN 60 584 встановлено наступне правило: позитивний вивід (плюс) має той самий колір, що й оболонка, а негативний вивід (мінус) - білий. Однак для "старих" термопар типу "U" і "L" відповідно до DIN 43 713 прийнято інше маркування:
Єдиним винятком є іскробезпечні дроти в обладнанні, придатному для використання у вибухонебезпечних зонах. Що стосується кольору, то оболонка всіх компенсаційних проводів має світло-блакитний колір, тоді як колір жил відповідає зазначеним колірним кодам (синій колір термопари Cu-CuNi згідно з DIN 43 713 - темно-синій).
Зверніть увагу, що кольорове кодування може відрізнятися залежно від стандарту!
Приклад маркування зеленим кольором термопари типу K:
Приклад термопари K-типу JUMO, позначеної зеленим кольором
Вкручувана термопара типу K з компенсаційним кабелем від JUMO доступний в різних версіях і має компенсаційний кабель k в силіконі або з металевим обплетенням. Залежно від версії, компенсаційні кабелі придатні для використання в сухих і вологих приміщеннях в діапазоні температур від -20 до +350°C.
Термопара в оболонці JUMO з компенсаційним кабелем має вимірювальну вставку типу J, K або L. Залежно від конструкції, кабель може використовуватися як в сухому, так і у вологому технологічному середовищі. Робоча температура цієї термопари знаходиться в діапазоні від -200 до 600°C.