Термопреобразователи сопротивления

Токонесущие жилы кабеля и провода

Будь-яка електротехнічна продукція, в тому числі і кабельно-провідникова, має строгу класифікацію, де всі дані описують технічні характеристики за заданими критеріями. Це потрібно для точного вибору вироби з того величезного найменування категорій продуктів, представлених над ринком. В результаті, кабельна продукція виконує поставлені завдання якісно та протягом тривалого часу.

Основне завдання силового кабелю – не просто передача електроенергії на різні відстані, а й максимальна мінімізація втрат при цьому. Саме тому, для підвищення ефективності передачі, дроти виробляються з максимально допустимою провідністю токонесучої частини, а також враховується і попереджається можливість витоку струму. Це основні умови для надійної та тривалої передачі електроенергії.

Расшифровка проводов МС 26-13

1. М – Монтажный провод
2. С – Сплошная изоляция из спекаемой пленки
3. 2 – Величина номинального напряжения (250 Вольт)
4. 6 – Максимальная температура эксплуатации (200 С)
5. 1 – Степень прочности токопроводящей жилы – нормальной прочности
6. 3 – Порядковый номер разработки

Элементы конструкции проводов МС 26-13

Провод монтажный теплостойкий с токопроводящими жилами из медных посеребренных (МС) проволок, изоляцией из фторопластовой пленки.

Условия эксплуатации проводов МС 26-13

• Провод применяется для фиксированного внутриприборного и межприборного монтажа электрических устройств и выводных концов электроаппаратуры на номинальное напряжение 100 (250, 500) В переменного тока частоты до 10 МГц. Вид климатического исполнения В.

• Провод предназначен для работы в диапазоне температур от минус 60 до 200°С.

• Допускается применение провода при температуре минус 150°С при условии, что максимальная температура не выше 125°С.

• Провод стойкий к воздействию относительной влажности воздуха до 98% при температуре до 35°С, пониженного до 0,0001 Па (0,000001 мм рт.ст.), до 666 Па (5 мм рт.ст.) – до 100 ч (только на напряжение 500 В) и повышенного до 295 кПа (3 кгс/см2) атмосферного давления, соляного тумана, плесневых грибов, солнечного излучения, бензина, керосина и минеральных масел.

• Провод не распространяет горение.

• Провод соответствует ТУ16-505.083-78.

Технические характеристики проводов МС 26-13

• Число жил – 1

• Электрическое сопротивление изоляции 1 м провода, МОм, не менее – 2000000

• Испытательное напряжение, В, переменного тока проводов на номинальное напряжение 100 (250, 500) В – 1500 (2000, 3000)

• Провод сечением 0,02-0,12 мм2 выдерживает 130 изгибов, сечением 0,20-0,35 мм2 – 100 изгибов на угол ±90° при радиусе изгиба, равном 5 наружным диаметрам провода; сечением 0,5 мм2 – 75 изгибов (провода всех сечений на номинальное напряжение 250 и 500 В – 50 изгибов).

• Линейная усадка изоляции – не более 2 мм.

• Провод стойкий к вибрационным, ударным и линейным нагрузкам, а также к акустическим шумам.

• Срок службы – не менее 20 лет; 95%-ный ресурс – 15000 ч.

Термопреобразователи: типы и применение

Термопреобразователи играют важную роль в измерении температуры в различных отраслях промышленности. Они представляют собой устройства, способные преобразовывать изменения температуры в электрические сигналы. В зависимости от материала, из которого изготовлены чувствительные элементы, различают никелевые, платиновые и медные термопреобразователи.

Виды термопреобразователей и их особенности

1. Никелевые термопреобразователи отличаются высокой чувствительностью.
2. Платиновые термопреобразователи характеризуются высокой стабильностью показаний.
3. Медные термопреобразователи имеют наилучшую линейность зависимости сопротивления от температуры и низкую цену.

Параметры термопреобразователей

Нормируемыми параметрами металлических термопреобразователей являются сопротивление _R_100 при 100°C и температурный коэффициент термопреобразования сопротивления α.

• Медные датчики: α = 0,00428°C–1
• Платиновые датчики: α = 0,00385°C–1 и α = 0,00391°C–1
• Никелевые датчики: α = 0,00617°C–1

Оплата и доставка

Юридические лица

• Выставляем счет на оплату от 2000 рублей сроком на 5 рабочих дней.
• Работаем без НДС.

Физические лица

• Оплата онлайн на банковскую карту Сбербанка.
• Оплата наличными или картой при самовывозе.
• Оплата наличными курьеру при доставке по Москве – 1000 рублей.

Структура и данные датчика

На корпусе датчика или на бирке должны быть указаны следующие данные по ГОСТ 6651-2009:

• Модификация датчика по номенклатуре изготовителя.
• Число чувствительных элементов.
• Класс допуска.
• Схема соединения выводов.
• Диапазон рабочих температур.

Заключение

Термопреобразователи являются важными устройствами для точного измерения температуры. Правильный выбор типа термопреобразователя и его параметров позволяет обеспечить точные измерения и надежную работу оборудования.

© 2021 SEO Copy. Все права защищены.

Датчики с малыми геометрическими размерами

Для датчиков с малыми геометрическими размерами существенную роль играет величина измерительного тока I ex (здесь индекс ex происходит от excitation – возбуждение). Мощность I ex^2R(t), выделяемая при прохождении измерительного тока через датчик с сопротивлением R(t), преобразуется в тепло, вызывающее саморазогрев датчика.

Для уменьшения эффекта саморазогрева следует снижать величину измерительного тока, однако это приводит к уменьшению отношения сигнала к шуму и увеличению случайной составляющей погрешности измерений. Лучшие результаты даёт измерение с помощью импульса, длительность которого выбирается из условия минимизации энергии, поступающей в резистор за время измерения.

Металлические термопреобразователи vs. полупроводниковые терморезисторы

В отличие от металлических термопреобразователей, полупроводниковые терморезисторы требуют индивидуальной градуировки и не обеспечивают взаимозаменяемости. Однако, их достоинствами являются малые размеры, низкая стоимость и высокая чувствительность к изменению температуры.

Системы измерения температуры

Для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления необходимо измерять величину омического сопротивления датчика. В системах промышленной автоматизации используются три варианта схем измерений:

• Двухпроводная
• Трёхпроводная
• Четырёхпроводная

Задачи по сопротивлению проводников

Первый уровень

• Рассчитайте сопротивление алюминиевого провода длиной 10 м и площадью сечения 0,6 мм2.
• Каким должно быть сечение железной проволоки, чтобы ее сопротивление составляло 20 Ом при длине 200 м?
• Обмотка реостата сопротивлением 84 Ом выполнена из никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 1 мм2. Определите длину проволоки.

Второй уровень

• На катушку намотан 1 м провода с площадью поперечного сечения 5 мм2. Найдите удельное сопротивление сплава, из которого изготовлен провод, если сопротивление катушки 2 кОм.
• Из никелиновой ленты шириной 0,5 см и толщиной 0,5 мм надо изготовить сопротивление, равное 0,2 Ом. Сколько метров ленты потребуется для этого?
• Медная проволока обладает сопротивлением…

Note: This markdown text is a sample version and may not reflect the accuracy and completeness of the original content.

Решение задач по электрическому сопротивлению проволоки

6 Ом. Каким сопротивлением будет обладать медная проволока, у которой в 2 раза больше длина?

184. Вольфрамовая проволока имеет сопротивление 60 Ом. Каким сопротивлением обладала бы эта проволока, если бы ее площадь сечения была меньше в 4 раза?

185. Железная проволока имеет некоторые размеры и обладает сопротивлением 100 Ом. Каким будет сопротивление железной проволоки, длина которой в 2 раза меньше исходной, а площадь сечения в 2 раза больше?

186. Две металлические проволоки одинаковой длины и одинаковой площади поперечного сечения имеют сопротивления 500 Ом и 5,5 кОм. Во сколько раз отличаются удельные сопротивления этих металлов?

Второй уровень

187. Имеются две проволоки одинаковой длины и изготовленных из одного материала. Площадь поперечного сечения первой проволоки 0,2 см2, а другой – 5 мм2. Сопротивление какой проволоки больше и во сколько раз?

188. Имеются два одинаковых проводника, однако один из них в 8 раз длиннее другого, а второй имеет вдвое большую площадь поперечного сечения. Какой из проводников обладает большим сопротивлением? Во сколько раз?

189. Каким должно быть сечение стальной проволоки некоторой длины, чтобы ее сопротивление было равно сопротивлению алюминиевой проволоки длиной в 2 раза большей и сечением 0,75 мм2?

190. Провод длиной 20 м и сечением 4 мм2 обладает сопротивлением 2,5 Ом. Найдите сопротивление провода из того же материала, но длиной 35 м и сечением 5 мм2.

191. Масса 1 км контактного провода на пригородных электрифицированных железных дорогах составляет 890 кг. Каково сопротивление этого провода? Провод медный.

Третий уровень

192. Какую массу меди следует израсходовать на электропровод длиной 5 км, чтобы его сопротивление было 50 Ом?

193. Резистор сопротивлением 38 Ом изготовлен из меди массой 11,2 г. Найдите длину проволоки и площадь сечения.

194. Найдите вес меди, необходимой для изготовления проволоки сопротивлением 1,72 Ом и сечением 0,5 мм2.

195. Две железные проволоки имеют одинаковый вес, но площадь сечения первой проволоки в два раза больше, чем второй. Найдите отношение сопротивления второй проволоки к сопротивлению первой.

196. После протягивания стальной проволоки через волочильный станок, длина ее увеличилась в 4 раза. Каким стало сопротивление этой проволоки, если до обработки ее сопротивление

же длинны. Каково сопротивление железной проволоки?

200. На сколько масса медной проволоки сопротив­

лением 2,44 Ом и сечением 0,5 мм2 больше массы

Четырёхпроводная схема измерений

Принцип действия четырёхпроводной схемы (рис. 2_б_) основан на измерении напряжения не на выводах источника тока, как на рис. 2_а_, а непосредственно на выводах сопротивления R x. При этом падение напряжения на сопротивлении проводов _R_пр не влияет на результат измерения.

Методическая погрешность в рассматриваемой схеме отсутствует, и относительная погрешность измерения сопротивления определяется только инструментальной погрешностью измерения напряжения и задания тока:

Расстояние от модуля ввода до датчика при четырёхпро­-водной схеме измерений ограничивается только уровнем помех, который растёт пропорционально длине проводов.

Двухпроводная схема измерений

Двухпроводная схема измерений (рис. 2) использует косвенный метод измерений, при котором измеряется напряжение на сопротивлении V x, вызванное протекающим калиброванным током возбуждения Iex.

Реже задаётся калиброванное напряжение V x и измеряется ток Iex. Возможен также вариант, когда одновременно измеряются как ток, так и напряжение при использовании некалиброванных источников измерительных сигналов. Во всех случаях величину сопротивления R x рассчитывают по формуле

В связи с тем, что сопротивление металлических датчиков мало, большую погрешность в результат измерения вносят сопротивления проводов R_пр (рис. 2_а). Поэтому двухпроводная схема измерений используется, когда сопротивления _R_пр малы, например, не превышают 0,1% от сопротивления датчика _R_0, то есть для медного датчика ТСМ50 с _R_0 = 50 Ом сопротивление проводов должно быть не более 0,05 Ом. При использовании проводов сечением 0,35 мм2 с погонным сопротивлением 0,049 Ом/м длина пары проводников для этого случая не должна превышать 0,5 м.

Поскольку рассматриваемая погрешность является систематической, её можно исключить из результата измерений несколькими способами. Если измерения выполняются при заранее известном сопротивлении проводов _R_пр, то величину измеренного сопротивления нужно уменьшить на _R_пр. Для более точного исключения этой погрешности нужно учесть зависимость сопротивления от температуры, если известна температура провода.

Относительную погрешность измерения сопротивления по двухпроводной схеме можно получить из выражения (2), с учётом погрешности, вызванной нескомпенсированной составляющей сопротивления проводов Δ_R_пр:

где Δ_V_ x – погрешность измерения напряжения; Δ_I_ e x – погрешность задания тока. Здесь использовано квадратичное суммирование погрешностей, поскольку все они являются случайными. В случае, когда сопротивление проводов не вычитается из результата измерения, Δ_R_пр = 2_R_пр, и эта погре­­­­шность должна учитываться алгебраически.

Погрешность измерений

Погрешность измерений температуры с помощью термопреобразователей сопротивления включает следующие составляющие:

• случайная погрешность, вызванная технологическим разбросом сопротивлений и температурных коэффициентов датчиков;

• систематическая погрешность, вызванная термоэлектрическим эффектом, когда к платиновому или никелевому датчику подключают обычные медные провода и их соединения имеют разную температуру. Термоэдс возникает также в контактах меди и свинцово-оловянного припоя (величина термоэдс составляет 1…3 мкВ/°С);

• тепловой и фликкер-шум измеряемого сопротивления;

• систематическая погрешность термического шунтирования, связанная с теплоёмкостью датчика;

• динамическая погрешность;

• саморазогрев датчика;

• погрешность метода (схемы измерения) сопротивления, зависящая от длины проводов от модуля до датчика;

• погрешность измерительного модуля ввода.

Погрешность модуля ввода нормируется при условии, что сопротивление провода от модуля до датчика равно нулю. Поэтому эту составляющую погрешности можно рассчитать по форму­ле (9) и сложить с погрешностью модуля, но лучше откалибровать модуль с подключёнными к нему проводами нужной длины. ●

Трёхпроводная схема измерений

Желание снизить стоимость кабеля в системах автоматизации при невысоких требованиях к точности привело к появлению трёхпроводной схемы измерений. В модулях ввода используются три варианта трёхпроводных схем измерения сопротивлений, которые отличаются погрешностью и конструкцией измерительного модуля.

С появлением интегральных АЦП с двумя встроенными цифроуправляемыми источниками тока возникла возможность реализовать трёхпроводную схему измерений, показанную на рис. 3_а_.

Предположим сначала, что равны токи источников тока I ex1 = I ex2 = I _ex_и сопротивления проводов: _R_пр1 = _R_пр2 = R_пр, а погрешность измерителя напряжения равна нулю. Тогда напряжение V x между выводами измерителя напряжения на рис. 3_а будет равно

Учитывая идентичность токов и сопротивлений, получим

то есть падения напряжения на проводах взаимно компенсируются благодаря идентичности измерительных токов и сопротивлений проводов.

Предположим теперь, что токи I ex1 и I ex2 заданы со случайной погрешностью Δ_I_ ex , то есть I ex1 = I ex ± Δ_I_ ex, I ex2 = I ex ± ΔI ex и сопротивления проводов также имеют технологический разброс _R_пр1 = _R_пр ± Δ_R_пр, _R_пр2 = R_пр ± Δ_R_пр , а погрешность измерителя напряжения равна Δ_V. Тогда выражение (5) примет вид

Пренебрегая выражениями вида Δ_R_прΔ_I_ ex по сравнению с R_пр_I ex и с Δ_R_пр_I_ ex, получим:

Используя правило квадратичного суммирования случайных погрешностей, получим выражение для среднеквадратической погрешности измерения напряжения:

Относительную погрешность измерений с помощью трёхпроводной схемы, показанной на рис. 3_а_, можно рассчитать по формуле (4), используя (9).

Как следует из (9) и (4), погрешность пропорциональна сопротивлению (длине) провода _R_пр и дисбалансу токов источников измерительного тока. Заметим, что обе эти составляющие отсутствуют в ранее рассмотренной четырёхпроводной схеме измерений.

Второй вариант трёхпроводной схемы измерений показан на рис. 3_б_. Компенсация падений напряжения на проводах в ней осуществляется благодаря применению второго измерителя напряжения _V_0. Зная величину _V_0 и предполагая, что сопротивления _R_пр1 = _R_пр3 (сопротивление _R_2 не вносит погрешность, так как ток через него равен нулю), получим:

В этой схеме присутствуют те же источники погрешности, что и в предыдущей, поскольку используется тот же принцип компенсации погрешностей, если учесть, что вместо погрешности задания тока вносится погрешность его измерения.

Третьим вариантом трёхпроводной схемы измерения сопротивлений является мост Уитстона (рис. 4).

В отличие от предыдущих схем, в которых использован косвенный метод измерения сопротивлений, мост используется для прямого измерения методом сличения с эталоном. В процессе измерений мост служит индикатором равенства напряжений левого _V_1 и правого _V_2 плеча моста:

До появления микропроцессорных измерительных средств процесс измерения сопротивлений с помощью моста выполнялся следующим образом. В качестве _R_э использовался магазин эталонных сопротивлений, которые переключались вручную или специальным механическим приводом до тех пор, пока не наступало состояние равно­весия моста, когда _V_0 = 0, или _V_1 = _V_2 . В состоянии равновесия, как следует из (12),

Зная _R_1, R, _R_э, и _R_пр, из (13) можно найти искомое значение _R_x. Важно, что результат измерения не зависит от напряжения _V_ex, в том числе его стабильности и величины помех в цепях питания моста.

Если мост уравновешен при условии R1/R2=1, то, как следует из (13), _R_x = _R_э, при этом сопротивление проводов _R_пр не влияет на результат измерения.

Струмопровідні жили та їх висока провідність

Передача електроенергії через метал супроводжується втратою її потужності. Цей процес безпосередньо пов’язаний із величиною електроопору. Чим більший опір, тим більші втрати.

Щоб мінімізувати втрати і поліпшити проходження струму по провіднику, необхідно знизити величину опору. Для цього вживаються низка заходів, серед яких:

– правильний вибір струмопровідного матеріалу, згідно з рівнем питомого опору того чи іншого металу;

– правильний підбір перерізу токонесучої жили щодо струмового навантаження;

– Робоча температура навколишнього середовища;

– допустимий норми загальної протяжності ліній електроланцюга;

– Врахування часу проходження технологічних процесів.

Необхідно відзначити, що процес активного користування кабельним провідником передбачає проведення періодичної оцінки загального стану провідності та рівня опору. Для цього використовуються вимірювальні засоби та пристрої.

Як вибрати провід, орієнтуючись на питомий опір жил

Вимірюється опір металу в Омах, де за основу прийнято циліндр завдовжки 1 метр і перетин 1 м кв. Результат виявляється у Ом х мм2/м. Наприклад, для міді така величина становитиме 0,017; для алюмінію – 0,026; для сталі – 0, 103. Як результат, провідники з міді використовуються там, де необхідно знизити втрати струму, які витрачаються, щоб подолати опір у ланцюзі. Мідь використовують, там де є багато дротяні токонесучі жили.

Алюміній, а також сплави з алюмінієм мають гіршу провідність, ніж мідь. Перевагою є їхня менша вага, а також порівняно недорога вартість. Такі кабелі використовують для облаштування електромагістралей великої протяжності, висотних ліній зі спеціальними опорними конструкціями.

Сталь та латунь знадобиться для виготовлення провідників з підвищеними показаннями міцності та жорсткості. Така особлива структура запобігає обривам трас при створенні навантаження на них сильним вітром, снігом та іншими жорсткими природними умовами.

Як вибрати провід, орієнтуючись на поперечний переріз

Щоб етапі проектування прорахувати електротехнічне устаткування, використовуються єдині стандарти, об’єднані в табличні дані. Так, для різних галузей та технічних напрямків застосовується своє калібрування площі перерізу жил. Наприклад, однодротяні круглі жили для телефонного дроту можуть бути в кількох розмірах: 1, 2; 0, 9; 0, 7; 0, 64 і т.д. А ось багатодротяна жила телефонного дроту зв’язку представлена ​​допустимим діаметром від 0,52 до 0,1 мм. Промислові кабелі характеризуються використанням при виготовленні жил у перерізі 1, 5; 2, 5; 4; 6 мм2 і т.д.

Саме таким чином, підбираючи потужність, опір та навантаження, вдається збалансувати нагрівання та відведення тепла від кабелю у навколишнє середовище.

Кабель ділять кілька видів, залежно від виду навантаження. А саме:

– силовий кабель (передача енергії високих потужностей);

-контрольний кабель (для вимірювальних ланцюгів та захисної автоматики);

– кабель управління (з’єднання автоматичних пристроїв);

– кабель зв’язку (інтернет, телебачення тощо);

– Інші кабелі.

Як запобігти струму витоку

Електричний заряд рухається замкнутим ланцюгом від кінця, що відходить від генератора, до приймального кінця. Все це можливо через ізольовані жили. Якщо замкнутий ланцюг розімкнути, рух струму припиниться. При порушенні ізолюючого шару між токонесущими жилами частина струму через опір починає витікати через пошкоджену ділянку. В результаті це призводить до короткого замикання, а також втрати електроенергії. У деяких випадках, наприклад, щоб уникнути таких ситуацій, металеві оголені проводи виготовляються із зазором при скручуванні для проникнення повітря, оскільки це відмінний діелектрик.

А ось у кабелі, де токонесучі жили щільно прилягають одна до одної, діелектричні функції виконує ізоляційний шар. Він виготовляється з пластику або органіки та запобігає виникненню короткого замикання та струму витоку.

Варто знати, що такі діелектричні властивості мають обмеження і можуть витримувати певні рівні навантаження. Перевищення такого може призвести до пробою ізоляції та порушення її цілісності, а значить і витоку струму. Тому кабель і провід експлуатують лише згідно з допустимими межами напруги, на які розрахований ізоляційний шар. Для прикладу, телефонні кабелі з міді перетином близько 1 мм2 у жодному разі не варто використовувати для слаботочних мереж на 220 або 380 Вольт.

Враховується і той факт, що в процесі монтажу та активного використання, кабель піддаватиметься різноманітним агресивним факторам – механічне, теплове навантаження, стиск, перегини тощо. У такому випадку допомагає спеціальна захисна зовнішня оболонка або броня, яка залежно від факторів дії характеризується різною структурою. Як правило, захисна оболонкакабелю для прокладання в землі, створюється герметичною, щоб запобігти дії хімічних речовин ґрунту (кислота, луги), ґрунтових вод. Небезпечно порушення якості герметичності потрапляємо вологи всередину і зменшенням рівня опору, що в результаті веде до порушення ізоляції.

Частина кабельної продукції, представленої на ринку, має негорючю

властивість, тобто, не підтримують горіння. В екстремальних ситуаціях вони також не плавляться, не руйнуються під впливом високих температур. Маркується літерами "нг" – негорючий. При цьому одна група негорючого кабелю не підтримує горіння строго при одиночній прокладці, а інша частина – при груповій.

Як вибрати побутовий кабель

У масштабах промислових проектних робіт підбором кабелю та дроту, а також додаткових матеріалів для прокладання займаються інженери. Як правильно вибрати провідникову продукцію для особистого користування у побуті, розглянемо нижче.

Важливо знати, що сьогодні вже не актуальні правила про можливість використання в житловому приміщенні алюмінієвого кабелю або металу алюмінію. Так як занадто велика ймовірність його зламів та пошкоджень внаслідок монтажних робіт та користування. Сучасна електропроводка передбачає прокладання якісного мідного кабелю. Як правило, кожен інтернет-магазин, що представляє якісну провідникову продукцію та піклується про своїх покупців, надає можливість розрахувати перетин на спеціальному калькуляторі. Що вже казати про великий асортимент, де можна вибрати всю необхідну продукцію.

Як правило, для побутових цілей використовується провід та кабель марок ПВС, ВВГнг, ВВГнгls.

Литература

1. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. – М. : Горячая линия – Телеком, 2009. – 608 с.

2. ГОСТ 6651-2009. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытания.

3. Low level measurements. – Cleveland : Keithley, 5th edition. – 1998.

4. А. с. 1509942 СССР, МПК G06G7/12. Цифроуправляемый резистор / Денисенко В.В., Зексер Л.О. – Опубл. 23.09.1989, Бюл. № 35.

5. А. с. 1339537 СССР, МПК G05F3/08. Кодоуправляемый резистор / Денисенко В.В., Мережин Н.И. – Опубл. 23.09.1987, Бюл. № 35.