探究熱電偶和熱電阻在電源變壓器溫升測(cè)量中的運(yùn)用

卜天容

摘要：熱電偶和熱電阻作為兩種重要的測(cè)量元件，目前已廣泛地運(yùn)用在各種溫度測(cè)量與控制系統(tǒng)中。熱電偶溫度計(jì)和熱電阻溫度計(jì)已經(jīng)在電源變壓器溫升測(cè)量中得到了普遍的運(yùn)用，并且取得了不錯(cuò)的效果。

關(guān)鍵詞：熱電偶;熱電阻;電源變壓器;溫升測(cè)量

引言

熱電偶和熱電阻作為兩種重要的測(cè)量元件，目前已廣泛地運(yùn)用在各種溫度測(cè)量與控制系統(tǒng)中。電源變壓器作為一種設(shè)備輔件，如果工作設(shè)備在局部產(chǎn)生故障的情況下，而引起變壓器溫升過(guò)高且已超出變壓器材料件所能承受的溫度，可能會(huì)使變壓器絕緣失效，引起觸電危險(xiǎn)或著火危險(xiǎn)。所以在設(shè)備中對(duì)電源變壓器溫升的測(cè)量是必不可少的。

1熱電偶和熱電阻在電源變壓器自動(dòng)檢測(cè)的重要性

在熱電偶熱電阻檢測(cè)的過(guò)程中應(yīng)用智能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)于熱電偶熱電阻的檢測(cè)可以自動(dòng)化操作。這種檢測(cè)系統(tǒng)中安裝有各種熱學(xué)傳感器，諸如各種型號(hào)的熱電偶和各種溫度計(jì)（水銀溫度計(jì)、溫度接點(diǎn)的開(kāi)關(guān)、熱電阻等），在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，這些裝置都發(fā)揮各自的應(yīng)用價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)快速升級(jí)，各種新的成果涌現(xiàn)出來(lái)，與電子測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，在高端領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，特別是在航空航天、軍事以及化工等領(lǐng)域，電子測(cè)量技術(shù)都得到廣泛應(yīng)用，尤其在熱電偶處理生產(chǎn)線上，以及熱電阻在熱處理生產(chǎn)線上，該技術(shù)的使用量是非常大的。對(duì)于傳感器的檢測(cè)，不僅要求準(zhǔn)確，還需要速度快。這就需要發(fā)揮自動(dòng)檢測(cè)的作用，使得檢測(cè)工作實(shí)現(xiàn)批量化。各個(gè)計(jì)量單位和研究機(jī)構(gòu)在檢測(cè)熱電偶熱電阻的時(shí)候，采用智能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，不僅成本低，而且能夠獲得良好的效果。

2熱電偶和熱電阻的區(qū)別

2.1工作原理的區(qū)別

熱電偶是由兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料焊接或絞接而成，分為熱端和自由端，熱端插入需要測(cè)溫的設(shè)備中，冷端置于設(shè)備的外面，如果兩端所處的溫度不同則在熱電偶回路中便會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，由于熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的函數(shù)，測(cè)得電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值后，便可換算成溫度值。熱電阻是根據(jù)導(dǎo)體的電阻值會(huì)隨著溫度的變化而變化的性質(zhì)，將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而進(jìn)行溫度測(cè)量的。

2.2結(jié)構(gòu)的區(qū)別

普通的熱電偶通常由熱電極、絕緣材料和電偶保護(hù)套管以及接線盒等構(gòu)成。熱電偶一般采用帶孔的耐高溫陶瓷管作為絕緣材料，熱電極從耐高溫陶瓷管孔中引出。保護(hù)套管的材料需具備耐腐蝕、耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、氣密性好、熱導(dǎo)率高等性能主要有金屬、非金屬、金屬陶瓷3類，目前最常用保護(hù)套管是不銹鋼的，適宜在900℃以下的工況條件。熱電阻最主要的部分是電阻體加上絕緣套管、保護(hù)套管以及接線盒等部件，將電阻絲纏繞在石英、陶瓷或塑料等絕緣骨架上，再套上保護(hù)套管，并在熱電阻絲與套管中間填充導(dǎo)熱材料。

2.3使用特點(diǎn)區(qū)別

如果使用熱電偶給低于500℃的溫度進(jìn)行檢測(cè)，那么就不一定適用。比如達(dá)到溫度為100℃的時(shí)候，熱電偶的熱點(diǎn)勢(shì)就只有0.645mv，這么小的熱電勢(shì)，就會(huì)對(duì)電位差計(jì)的防干擾舉措具有一定的要求，而且修理儀表工作也非常的麻煩。此外，如果溫度很低的話，那么冷端溫度變化和環(huán)境溫度所形成的誤差就會(huì)很明顯，而且還很難得到補(bǔ)償。因此在中低溫區(qū)，使用熱電阻溫度計(jì)是最為合適的。現(xiàn)在使用最為普遍的是鉑以及銅，另外，目前已經(jīng)采用錳、銠等來(lái)制作熱電阻，其突出的特點(diǎn)在于測(cè)量的準(zhǔn)確率高、性能穩(wěn)定，而采用鉑熱電阻的準(zhǔn)確率會(huì)更高，一般情況下，熱電阻會(huì)與顯示儀表、記錄儀結(jié)合到一起采用，這樣就能夠直接對(duì)-200℃到+600℃內(nèi)的液體、氣體等進(jìn)行溫度檢測(cè)。

3熱電偶和熱電阻在電源變壓器溫升測(cè)量中的運(yùn)用

3.1表面前處理

表面前處理的主要目的是保證基材表面的清潔，調(diào)整表面的粗糙度，通過(guò)各種是工藝使其表面應(yīng)力降低，改善其潤(rùn)濕性，或者使表面具有新的功能團(tuán)，最終使涂料和基材能很好的附著，同時(shí)，為后序涂層的施工做好準(zhǔn)備，并與其有良好的配套性。由于以上碳纖維復(fù)合材料表面的特點(diǎn)，其在涂覆底漆前必須經(jīng)過(guò)特殊處理，使其表面具有化學(xué)活性的基團(tuán)，即，改善了結(jié)合應(yīng)力，提高表面能，從而提高了和涂層的附著力。碳纖維材料表面并不適用傳統(tǒng)的脫脂、表調(diào)、磷化。同時(shí)碳纖維材料表面的瑕疵并不均勻。所以碳纖維材料的表面前處理必須包含以下幾個(gè)過(guò)程的一種或者多種：打磨、火焰處理、等離子處理。

3.2提高熱電偶熱電阻檢定的精準(zhǔn)度

要提高熱電偶熱電阻檢定的精準(zhǔn)度，對(duì)于能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)的要求非常高，且不會(huì)產(chǎn)生誤差，發(fā)揮一定的溫度控制的作用。充分考慮到掃描開(kāi)關(guān)、冷端補(bǔ)償以及智能測(cè)量設(shè)備的運(yùn)行效果。如果TGCS系統(tǒng)所選擇的智能數(shù)字表為0.01級(jí)，使用的熱電偶為一等標(biāo)準(zhǔn)，掃描開(kāi)關(guān)的寄生電勢(shì)不超過(guò)0.21kV，測(cè)量精度就有所保證，各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足檢測(cè)要求。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的寄生電勢(shì)直接影響熱電偶的MV信號(hào)值，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)低電勢(shì)掃描開(kāi)關(guān)的改進(jìn)大大減小了掃描開(kāi)關(guān)對(duì)熱電偶的MV信號(hào)值的影響，可長(zhǎng)期保證寄生電勢(shì)小于等于0.3μV，從而可支持八位半數(shù)字多用表，顯著提高測(cè)量精度。

3.3火焰處理

主要原理是通過(guò)高溫的火焰的高能量是基材表面的污物等揮發(fā)，保證其潔凈度;再則高溫火焰將燃料和空氣中的大量物質(zhì)電離，包含有大量的離子，這些離子的氧化性很強(qiáng)，高溫下和基材表面物質(zhì)發(fā)生了氧化反應(yīng)，從而使基材表面出現(xiàn)了一層極性功能團(tuán)，提高了其表面能。同時(shí)也可以起到消除應(yīng)力的作用，整體上增加了和液體的潤(rùn)濕性，保證了涂層和基材的附著力。

3.4檢定爐或恒溫槽控制

熱電偶檢定對(duì)爐溫穩(wěn)定性和熱電阻檢定對(duì)恒溫槽溫度穩(wěn)定性要求較高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套專業(yè)PID算法，擴(kuò)大了檢定爐或恒溫槽的恒溫區(qū)，通過(guò)對(duì)調(diào)功器的調(diào)節(jié)，可保證檢定爐或恒溫槽溫度在達(dá)到檢定溫度后，爐溫波動(dòng)不超過(guò)0.2℃，恒溫槽溫度波動(dòng)不超過(guò)0.04℃。

結(jié)束語(yǔ)

熱電偶與熱電阻均屬于溫度測(cè)量中的接觸式測(cè)溫，盡管其作用相同都是測(cè)量物體的溫度，但是它們的原理與特點(diǎn)卻不盡相同。熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的溫度器件，它的主要特點(diǎn)就是測(cè)量范圍寬、性能比較穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào)，便于自動(dòng)控制和集中控制。熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭倩.熱電偶與熱電阻溫度計(jì)在工程中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技，2015（07）：48-49.