Меню

Прибор для контроля и регулировки температуры



Приборы для измерения, регулирования и контроля температуры.

Для измерения и регулирования температуры в нагревательных печах, установках и соляных ваннах применяют следующие контрольно-измерительные приборы: термометры, термопары, милливольтметры, потенциометры, пирометры, миллископы и т. д.

Термометры представляют собой простейшие приборы для измерения температуры в жидких и газовых средах от -50 до +600°С. Наиболее распространены жидкостные термометры, основанные на наблюдении видимого изменения высоты столбика ртути или окрашенного спирта, находящихся в стеклянном шарике.

Термопары предназначены для измерения температуры выше 600° С. Термопара представляет собой прибор, в котором имеется два разнородных проводника, спаянных с одного конца. В цепи из двух разнородных проводников при нагреве возникает термодвижущая сила (термо-э. д. с), величина которой возрастает с увеличением температуры нагрева в месте спая проводников. Термо-э.д.с. может изменяться и от вида металла.

Свариваемый конец термопары называют горячим спаем (рабочим концом), а несвариваемый конец — холодным спаем (свободным концом). Результирующая термо-э. д. с. равна разности термо-э. д. с, возникающих в горячем и холодном спаях.

Поэтому если свободный конец термопары имеет постоянную температуру, например 18°С, то для любого типа термопары термо-э. д. с. будет зависеть от того, до какой температуры нагрет рабочий конец термопары. Следовательно, о температуре печей, ванн и других устройств, к которым прикреплен рабочий конец термопары, судят по величине термо-э. д. с. Эта термо-э. д. с. определяется милливольтметром 4, присоединенным к свободному концу термопары. Термопары можно изготовлять из различных металлов и сплавов.

В термопарах ПП применяют проволоку диаметром 0,5- 0,6 мм, в остальных — диаметром 2-3 мм.

Проволоки в термопарах имеют длину 500-2000 мм и изолируются друг от друга фарфоровыми трубочками или бусами. Для защиты термопар от наружных механических повреждений их помещают в жароупорные чехлы.

Свободные концы проволок (до места постоянной температуры) удлиняют компенсационными проводами, изготовляемыми из тех же материалов, что и термопары.

Для хромель — алюминиевых термопар, применяют медно-константановые компенсационные провода, обладающие небольшим сопротивлением.

Для правильного измерения температуры в нагревательных печах термопару устанавливают сбоку от нагреваемых деталей и сверху. Рабочий конец термопары должен отстоять от стенки печи на 250-300 мм и не должен подвергаться прямому воздействию пламени и электронагревателей.

Показывающие милливольтметры используют для измерения термо-э.д.с, возникаемой в термопаре. Они могут быть переносными и стационарными.

Показывающий милливольтметр состоит из постоянного магнита с полюсными башмаками из мягкой стали и сердечника, на который надета бескаркасная рама, вращающаяся в кольцевом зазоре. Магнитные силовые линии в этом зазоре имеют радиальное направление.

Ток термопары подводится через спиральные пружины, которые создают противодействующий момент. Внутренний конец пружин припаян к рамке, а наружный — к коллектору, соединенному со стрелкой. Проходя через рамку, ток взаимодействует с магнитным потоком постоянного магнита и создает магнитное поле, которое стремится повернуть рамку против действия пружин таким образом, чтобы ее плоскость была перпендикулярна к магнитным линиям постоянного магнита. Чем выше температура рабочего конца термопары, тем больше термо-э.д.с. и тем на больший угол поворачивается рамка и прикрепленная к ней стрелка. Следовательно, угол отклонения рамки и стрелки милливольтметра прямо пропорционален термо-э.д.с. и обратно пропорционален сумме сопротивлении в цепи милливольтметра.

Самопишущие милливольтметры применяют в тех случаях, когда нужно знать не только температуру в данный момент, на и весь режим нагрева за длительный период времени. Самопишущие милливольтметры отличаются от обычных показывающих приборов тем, что их стрелка через определенные промежутки времени касается движущейся с постоянной скоростью рулонной; бумаги. Между стрелкой и бумагой находится красящая лента. От периодических ударов дужки прибора по стрелке (через каждые 2 сек.) пишущий ролик оставляет на бумаге след от красящей ленты в виде ряда точек. Эти точки образуют температурную кривую. Температуры, измеряемые разными термопарами, записываются различными цветами. Передвижение бумаги и периодический удар стрелки осуществляются сильным часовым механизмом или моторчиком.

Потенциометры применяют для точных определений температуры (погрешность измерения не превышает ±5° С. Сущность измерения температуры потенциометром состоит в том, что электродвижущая сила термопары уравновешивается равной ей по величине, но противоположной по знаку электродвижущей силой от постороннего источника тока (сухого элемента).

Читайте также:  Отрегулируйте дверцу холодильника аристон

В современных термических цехах для контроля и автоматического регулирования температуры используют электронные автоматические потенциометры ЭПД.

Эти приборы, как и все приборы, производящие измерение компенсационным методом, имеют многовитковый калиброванный реохорд, т. е. сопротивление из манганиновой проволоки, изготовленной в виде спирали.

В корпусе прибора расположены усилитель, реверсивный двигатель с редуктором, реохорд, механизм установки рабочего тока, синхронный двигатель и другие узлы.

Температура в потенциометрах ЭПД записывается на дисковой диаграмме диаметром 300 мм, полный оборот которой происходит через 24 часа. Диаграмма находится на передней части откидного кронштейна. Вдоль диаграммы передвигается записывающая стрелка-перо, показывающая на диаграмме кривую хода температуры. Через отверстие в диаграмме проходит ось с показывающей стрелкой, закрепленной в стрелкодержателе . Для наблюдения за показаниями и записью крышка прибора имеет застекленное окно диаметром 330 мм.

Потенциометры ЭПД могут работать при температуре окружающего воздуха от 0 до +50°С и относительной влажности от 30 до 80%.

Пирометры предназначены для измерения высоких температур (до 1300°С) на определенном расстоянии от нагреваемого объекта. Они разделяются на оптические, радиационные, с фотоэлементом и т. д.

Оптические пирометры основаны на сравнении яркости нагретого тела с яркостью эталонного тела. Например, у пирометров с исчезающей нитью сравнивается интенсивность излучения нагретого тела с яркостью нити накаливания лампочки прибора.

Оптический пирометр с «исчезающей нитью» представляет собой зрительную трубу, внутри которой, имеется электрическая лампочка, питаемая от батареи. Ток, изменяемый реостатом, измеряется прибором, шкала которого разделена на градусы. Для измерения температуры трубу наводят на испытуемый объект, например на нагреваемую деталь в печи, таким образом, чтобы в окуляре было видно светлое пятно.

С увеличением силы тока светящаяся нить лампочки становится ярче, чем фон, полученный от нагретой детали, а с уменьшением тока — темнее, чем фон детали. Регулируя реостатом, ток в лампочке, можно сделать так, что изображение нити на фоне станет незаметным. По отклонению стрелки оптического пирометра определяют температуру нагрева металла в печах.

Радиационные пирометры, или ардометры, концентрируют тепловое излучение наблюдаемого тела на термопаре, находящейся внутри пирометра.

Прибор представляет собой трубу, в которой находятся объектив (линза), диафрагма, термоэлемент, соединенный с гальванометром и помещенный в стеклянный баллон в виде лампы, дымчатый фильтр и окуляр.

Радиационный пирометр наводится на раскаленное тело, лучистая энергия которого собирается линзой, сосредоточиваясь на горячем спае термопары термоэлемента. Возникающая при этом термо-э. д. с. измеряется гальванометром. Пирометр обладает небольшой инерцией и на изменение температуры в измеряемом пространстве печи или ванны реагирует быстро, т. е. практически не отстает от нее. Изменение температуры записывается автоматически.

Миллископы применяют для быстрого и точного измерения температуры нагрева движущегося тела. Наиболее широко они используются для контроля и автоматического регулирования температуры при пламенной поверхностной закалке и при нагреве т.в.ч.

Миллископ- безинерционный прибор. Его можно сравнить с пирометром, имеющим нить накаливания. В пирометре излучение нагреваемого тела и нити накаливания лампочки сравниваются на глаз, а в миллископе — при помощи фотоэлемента, преобразующего световую энергию в электрическую.

Сравнение в миллископе производится следующим образом. Перед фотоэлементом помещают диск с отверстиями, приводимый в движение электродвигателем. Положение диска и тоэлементе (сернистый свинец) попеременно возникали изображения нагреваемого тела и нити накаливания тарированной лампы.

При равенстве обоих излучений фотоэлемент освещается одинаково, следовательно, напряжения равны. Если излучения энергии тела и тарированной лампы не равны, фотоэлемент освещается то сильнее, то слабее и в приборе возникает переменный ток, который будет отклонять стрелку температурного циферблата или вправо или влево, в зависимости от нагрева тела.

Источник

Терморегуляторы. Виды и работа. Применение и особенности

Для сохранения требующегося уровня температуры в нагревательных системах применяются электрические устройства, называемые терморегуляторы. Все приборы, имеющие в составе электронагревательные элементы, оборудованы электрическими терморегуляторами.

Необходимость и особенности терморегуляторов

Терморегулятор представляет собой электрическое устройство необходимое для автоматического регулирования температуры в охлаждающем и отопительном оборудовании. Они монтируются в системах обогрева, искусственного климата, охлаждающих либо морозильных системах. Широко используются в домашнем хозяйстве в обустройстве теплиц.

Читайте также:  Регулировка клапанов кавасаки zzr 1100

Цель работы терморегулятора определяется включением либо выключением нагревательных элементов какого-либо прибора при показателях температуры ниже или выше указанных соответственно. Благодаря работе терморегулирующих устройств, воздух в помещении, вода, поверхности приборов и т.п. имею стабильную температуру.

Работают все терморегуляторы, в каком бы приборе они не находились, по единому принципу. Автоматический регулятор получает данные о температуре из окружающей его среды, благодаря тому, что оснащается встроенным или выносным термодатчиком. Опираясь на полученную информацию, терморегулятор определяет, когда нужно включаться и отключаться. Чтобы исключить сбои в работе устройства, термодатчик надлежит устанавливать в помещении подальше от прямого влияния различного нагревательного оборудования, в противном случае, может возникнуть искажение показателей и, естественно, регулятор будет работать ошибочно.

Классификация терморегуляторов

Принцип работы всех устройств, регулирующих температуру одинаковый, но видов терморегуляторов очень много, и они отличаются по:
  • Назначению:
    — комнатные;
    — погодные.
  • Способу монтажа:
    — стенные;
    — настенные;
    — крепящиеся на DIN рейку.
  • Функциональным возможностям:
    — центральное регулирование;
    — беспроводное регулирование.
  • Способу управления:
    — механические;
    — электромеханические;
    — цифровые (электронные).
Также терморегуляторы отличаются техническими свойствами:
  • Диапазон измерений температуры. Разные модели терморегуляторов в зависимости от модификации поддерживают температуру от -60 до 1200 °С.
  • Количество каналов:
    — одноканальные. Применяются для автоматической регулировки и сохранения температуры объекта на указанном уровне. Отличаются меньшими размерами и весом от многоканальных приборов;
    — многоканальные. Выпускаются для фиксирования температуры серии стандартных термодатчиков. Их используют на производствах, лабораториях, а также в народном хозяйстве.
  • Габаритные размеры:
    — компактные;
    — большие;
    — крупные.
Применение регуляторов и датчиков температуры
Терморегуляторы могут устанавливаться в жилых и промышленных помещениях. В целом можно выделить учитывающие:
  • И контролирующие температуру воздуха в конкретной зоне помещения. Эти приборы относятся к категории комнатных регуляторов. Бывают аналоговые и цифровые.
  • И поддерживающие температуру определённых предметов – это регуляторы для полового отопления.
  • Температуру воздуха снаружи – погодные термостаты.
Регуляторы, которые эксплуатируются в промышленных помещениях, бывают двух видов:
  • Индустриальные пространственные . К этим приборам относятся аналоговые стенные регуляторы, имеющие повышенную защиту.
  • Индустриальные с отдельными датчиками . Это аналоговые приборы с внешними датчиками, которые могут быть настенными или устанавливаться на специальную рейку.
    Датчики могут устанавливаться на стены или в полу дома, в зависимости от их типа и назначения. Встроенные приборы монтируются в монтажную коробку прямо в стену, а приборы накладного типа просто прикрепляют на стену.
Выделяют также несколько видов датчиков по назначению:
  • Датчик температуры пола.
  • Датчик температуры воздуха.
  • Инфракрасный датчик для пола и воздуха.

Датчик, измеряющий температуру воздуха, часто размещают на корпусе терморегулятора. Терморегуляторы с инфракрасными датчиками можно применять для контроля всей системы отопления. Эти датчики отлично подходят для установки в ванные комнаты, душевые, сауны и прочие помещения с повышенной влажностью. Сам регулятор температуры надлежит размещать обязательно в сухом месте, от переизбытка влаги он может повредиться. Правда есть модели, с повышенной герметичностью, и их монтаж в ванную ничем не опасен для них.

Регуляторы для тёплых полов отличаются своим внутренним устройством, это:

Цифровые устройства имеют хорошую стойкость к разным типам помех, поэтому исключают искажение данных и гарантируют большую точность, чем аналоговые.

Особенности функциональных возможностей электрических регуляторов температуры:
  • Беспроводное регулирование (дистанционное) . Рекомендовано применять при дополнительной инсталляции греющих элементов и проведении реконструкций, когда выполнять классическую регулировку невозможно или довольно трудно. Дистанционное управление исключает дополнительные строительно-ремонтные работы при электроинсталляции (к примеру, монтаже кабельной проводки).
  • Устройства программирования . Центральное (классическое) устройство позволяет производить регулирование температуры целого крупного объекта с одной точки. Для программирования регулятора используют компьютер или устройства управления. Также контроль осуществляется с помощью телефонного модема.
Принцип действия, плюсы и минусы

Механический регулятор температур считается простым и практичным устройством. Применяется в нагревательных и охладительных целях. Чаще всего представляет внешнее электроустановочное изделие, предназначенное для внутренней установки в жилые помещения в системы отопления. Внешний вид подобен стандартному запорному крану.

Читайте также:  Регулировка сцепления заз ланос

Специфичностью механических терморегуляторов является отсутствие электрической составляющей. Работает аппарат по особому принципу, заключающемуся в свойствах некоторых веществ и материалов менять свои механические качества от изменения температуры.

При изменении температуры до конкретно указанной, происходит разрыв или замыкание электрической цепи, что обуславливает выключение либо включение приборов для нагрева. Требуемый показатель температуры выбирается на шкале прибора путём вращения специального колесика.

Положительные моменты механических термостатов:
  • Надёжность.
  • Устойчивость к перепадам напряжения.
  • Не подвластны сбоям электроники.
  • Работают при отрицательных температурах.
  • Можно эксплуатировать в условиях резких изменений температуры.
  • Простое управление.
  • Длительный срок службы.
Недостатки:
  • Наличие погрешности.
  • Вероятность появления небольших щелчков при подаче напряжения на инфракрасные нагреватели.
  • Низкая функциональность.

Независимо от недостатков, они являются самыми распространёнными и встречаются в организации обогревательных систем чаще других термостатов, благодаря простому управлению и невысокой стоимости.

Эксплуатация электромеханических термостатов

Электромеханические регуляторы температуры используется в различных бытовых электроприборах. Эти изделия бывают двух модификаций:

  • С биметаллической пластиной и группой контактов . Пластина, нагреваясь до определённой температуры, изгибается и размыкает контакты, из-за чего прекращается подача электротока на нагревательную спираль или ТЭН прибора. После остывания пластина прогибается обратно в своё исходное положение, контакты при этом замыкаются, возвращается подача электричества и прибор нагревается. Приборами с этими регуляторами пользуется в повседневной жизни практически каждый человек – это утюги, электроплиты, электрочайники и т.п.
  • С капиллярной трубкой . Изделие состоит из трубки, наполненной газом и помещённой в ёмкость с водой, а также контактов. Принцип действия базируется на особенностях материалов расширяться при определённых температурах. Вещество, находящееся в полой трубке, начинает расширяться при разогреве воды, из-за чего возникает замыкание контакта. После охлаждения воды, контакты размыкаются, а электроприбор начинает разогреваться. Подобными регуляторами чаще всего оснащаются водонагреватели, масляные обогреватели, бойлеры.
Электромеханические терморегуляторы зарекомендовали себя как неприхотливые устройства:
  • Автоматическое включение обогрева.
  • Герметичность.
  • Невысокая цена.
Минусы этих приборов:
  • Низкая функциональность.
  • Сложность добиться высокой точности регулирования.
Специфика электронных терморегуляторов

Электронные устройства очень распространены, они эксплуатируются с многими электрообогревателями. Обычно ими оборудуют общие отопительные системы и кондиционирования, а также тёплые полы.

Главные составляющие части:

  • Выносной термодатчик.
  • Контроллер — устройство, устанавливающее конкретный уровень температуры в доме, а также создающее команды включения и отключения нагревателя.
  • Электронный ключ – контактная группа.

Датчик прибора отправляет данные о температуре контроллеру, который обрабатывает полученный сигнал и решает, требуется снижать или повышать температуру.

Виды электронных термостатов:

  • Обычные терморегуляторы . В этих приборах можно выставлять желаемые пределы температуры либо точную температуру, которая будет сохраняться. Устройства оборудованы электронным дисплеем.
  • Цифровые терморегуляторы :
    — С закрытой логикой. Устройства имеют неизменный алгоритм работы. Регулирование выполняется при помощи передачи команд по указанным параметрам конкретным приборам, которые были установлены заранее. Параметры задаются заранее в зависимости от нужд используемых приборов для определённой температуры. Корректировка программы этих регуляторов практически неосуществима, можно только менять основные параметры. Но именно эти термостаты наиболее часто применяют в быту.
    — С открытой логикой. Эти аппараты контролируют точный процесс обогрева помещений. Имеют расширенные настройки, благодаря чему можно поменять их алгоритм работы. Управляются кнопками или сенсорной панелью. Путём этих устройств можно включать либо отключать обогревательные системы в строго заданное время. Но их перепрограммированием должны заниматься специалисты. Эти регуляторы применяют чаще на производстве и в промышленности, чем в быту.

Программируемые термостаты удобно эксплуатировать, они открывают широкие возможности для тонкой настройки приборов на нужные температурные показатели, зависящие от требований отдельных зон помещений.

Достоинства:
  • Широкий диапазон регулировок.
  • Разнообразие дизайнерских решений.
  • Экономия электроэнергии.
  • Высокая точность.
  • Эффективность.
  • Безопасность при эксплуатации.

Также терморегуляторы просты в управлении и имеют не высокую стоимость, только эти два плюса не касаются регуляторов с открытой логикой. Электронные регуляторы нередко являются составной частью системы умного дома.

Источник