ЖУРНАЛ «СТА» №2/2004

71 СТА 2/2004 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Изменение термоэдс значи- тельно возрастает с увеличе- нием температуры до 1000°С, при этой температу- ре существенный дрейф от- мечается уже за 8001000 ча- сов (рис. 3, [3]), а при тем- пературе в 1200°С превыша- ет 1% уже через 200 часов (рис. 4, [7]). Основной при- чиной изменения термоэдс в окислительной атмосфере является изменение хими- ческого состава термоэлект- родов изза избирательного окисления компонентов сплавов. В результате селективного окисления в хромеле подокалинные слои обедняются хромом, а в алюме- ле — алюминием и марганцем. Сниже- ние концентрации легирующих эле- ментов ведёт к уменьшению термоэдс электродов. Вид кривых на рисунках 3 и 4 обусловлен в основном специфиче- ским изменением термоэдс алюмеля. Термоэдс хромеля в начальной стадии окисления (на протяжении 30005000 часов при 950°С) возрастает, так как со- держание хрома в сплаве изначально (9,5%) больше по сравнению с концен- трацией, отвечающей максимальной термоэдс (8,58,75%). Учитывая изложенное, применять один и тот же преобразователь ТХА во всем диапазоне измеряемых температур нецелесообразно, так как это ухудшает точность измерений. Термопарой, кото- рую используют для точного измерения температур до 500°С, не следует измерять более высокие температуры, и наоборот, термопарой, использовавшейся при тем- пературах выше 900°С, нецелесообразно измерять температуры 300600°С. Кроме того, не рекомендуется уменьшать глу- бину погружения термопары в рабочую среду, так как возникающие при высоких температурах локальные неоднороднос- ти материала термоэлектродов могут по- пасть в зону градиента температур, что приведет к дополнительному измене- нию термоэдс и, соответственно, к до- полнительной ошибке измерений. Со- гласно законам термоэлектрических це- пей увеличение глубины погружения в зону равномерного температурного поля частично приводит к восстановлению первоначальных показаний термопреоб- разователя, так как в этом случае термо- эдс возникает на участках электродов, ранее не подвергавшихся воздействию температуры или подвергавшихся в меньшей степени. Существенное влияние на стабиль- ность термоэдс оказывает состав окру- жающей среды. Уже в слабо восстано- вительной атмосфере (содержание О 2 менее 23%), особенно в присутствии паров воды или СО, селективное окис- ление хрома протекает значительно интенсивнее, чем в окислительной ат- мосфере. Это приводит к резкому сни- жению его концентрации в сплаве (на поверхности образуется зелёная окись хрома — «зелёная гниль») и существен- ному уменьшению его термоэдс. Этот процесс особенно заметно проявляется при температурах от 800 до 1050°С. Во- обще в восстановительных средах термопары ХА очень нестабильны. Изменение термоэдс всегда отрица- тельно, а её значение гораз- до больше изменений тер- моэдс в окислительной среде, так как наряду с про- цессом окисления хрома протекает реакция карби- дообразования. Эксплуата- ция термопар возможна лишь в чехлах, конструк- ция которых обеспечивает защиту от углерода атмо- сферы. Необходимо учиты- вать, что восстановительная атмосфера может создаваться непосредственно у электродов, например, при наличии углерода в материале изоляции элект- родов или материале чехла. Чехлы из нержавеющей стали не всегда являют- ся надёжной защитой в водороде, оки- си углерода и графитосодержащей ат- мосфере. Длительное пребывание в ва- кууме при высоких температурах также значительно уменьшает термоэдс хро- меля вследствие испарения хрома. В атмосфере, содержащей серу, алю- мель охрупчивается при 650820°С изза интеркристаллитной коррозии. Изменение показаний, °С Изменение термоэдс, мкВ 200 100 0 200 400 600 800 0 0 2 4 6 1000 ч 50 ч 250 ч 550 ч 850 ч Температура, °С Рис. 3. Изменение градуировочной характеристики термопары хромель- алюмель (диаметр электродов 3,2 мм) в результате нагрева на воздухе при 1000°С МОСКВА (095) 234-0636 • info@prosoft.ru • www.prosoft.ru С.-ПЕТЕРБУРГ (812) 325-3790 • root@spb.prosoft.ru • www.prosoft.ru ЕКАТЕРИНБУРГ (343) 376-2820 • info@prosoft.ural.ru • www.prosoft.ural.ru ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР OMRON ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ • Ток нагрузки до 10 А • До 4 контактных групп • Индикатор состояния • Тестовая кнопка • Ток нагрузки до 45 А • 1 или 3 фазы • Оптоэлектронная изоляция • Контроль перехода фазы через ноль Серия G2RS Серия MY Серия G3NA Серия G3PB ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ РЕЛЕ Коммутационная техника Преобразователи частоты Таймеры и счётчики Терморегуляторы Датчики Панельные индикаторы #92