Toplotni upor in njihova uporaba

Ko teče električni tok, se v žici ustvari toplota. Nekaj ​​te toplote gre v ogrevanje same žicedrugi del se sprosti v okolje s konvekcijo, prevajanjem toplote (prevodniki in nosilci) in sevanjem.

V stabilnem toplotnem ravnovesju sta temperatura in s tem tudi upor prevodnika odvisna tako od velikosti toka v prevodniku kot od vzrokov, ki vplivajo na prenos toplote v okolje. Ti razlogi vključujejo: konfiguracijo in dimenzije žice in fitingov, temperaturo žice in medija, hitrost medija, njegovo sestavo, gostoto itd.

Odvisnost upora prevodnika od temperature, hitrosti gibanja okolja, njegove gostote in sestave lahko uporabimo za merjenje teh neelektričnih veličin z merjenjem upora prevodnika.

Prevodnik, namenjen za določen namen, je merilni pretvornik in se imenuje toplotni upor.

Za uspešno uporabo toplotnega upora za merjenje neelektričnih veličin je treba ustvariti pogoje, v katerih ima izmerjena neelektrična veličina največji vpliv na vrednosti toplotnega upora, medtem ko druge količine, nasprotno, ne bi, če lahko vplivajo na njegovo trajnost.

Pri uporabi toplotne upornosti si moramo prizadevati za zmanjšanje prenosa toplote s prevajanjem žice in sevanjem.

Pri dolžini žice, ki znatno presega njen premer, lahko odboj zaradi toplotne prevodnosti žice zanemarimo, če temperaturna razlika med žico in medijem ne presega 100 ° C. Če navedenih povratkov toplote ni mogoče zanemariti, se vzamejo upoštevati pri kalibraciji.

Naprave za toplotno upornost za merjenje hitrosti pretoka plina (zraka) imenujemo anemometri z vročo žico.

Toplotni upor je tanka žica, katere dolžina je 500-krat večja od premera.

Če ta upor postavimo v plinski (zrak) medij s konstantno temperaturo in skozi njega spustimo konstanten tok, potem ob predpostavki, da se toplota sprošča samo s konvekcijo, dobimo odvisnost temperature in s tem velikost toplotnega upora , na hitrost gibanja toka plina (zraka)...

Instrumenti se imenujejo za merjenje temperatur, kjer se kot pretvorniki uporabljajo toplotni prenosi uporovni termometri… Uporabljajo se za merjenje temperatur do 500 °C.

V tem primeru mora biti temperatura RTD določena s temperaturo merjenega medija in ne sme biti odvisna od toka v pretvorniku.

Toplotna odpornost se mora znebiti materialov z visoko temperaturni koeficient upora.

Najpogosteje uporabljena platina (do 500 ° C), baker (do 150 ° C) in nikelj (do 300 ° C).

Za platino lahko odvisnost odpornosti od temperature v območju od 0 do 500 ° C izrazimo z enačbo rt = ro NS (1 + αNST + βNST3) 1 / stopinjo, kjer je αn = 3,94 x 10-3 1 / stopinjo , βn = -5,8 x 10-7 1 / deg

Za baker se lahko odvisnost upora od temperature znotraj 150 ° C izrazi kot rt = ro NS (1 + αmT), kjer je αm = 0,00428 1 / deg.

Odvisnost odpornosti niklja na temperaturo se določi eksperimentalno za vsako znamko niklja, saj ima lahko njegov temperaturni koeficient odpornosti različne vrednosti, poleg tega pa je odvisnost odpornosti niklja na temperaturo nelinearna.

Tako je z velikostjo upora pretvornika mogoče določiti njegovo temperaturo in s tem temperaturo okolja, v katerem se nahaja toplotni upor.

Toplotni upor pri uporovnih termometrih je žica, navita na okvir iz umetne mase ali sljude, nameščena v zaščitni ovoj, katerega dimenzije in konfiguracija so odvisne od namena uporovnega termometra.

Za merjenje upora lahko uporabite kateri koli uporovni termometer.

za merjenje temperatur uporabite tudi masivne polprevodniške upore s temperaturnim koeficientom upora približno 10-krat večjim od kovin (-0,03 — -0,05)1/toča.

Polprevodniški toplotno obstojni (tip MMT) proizvajalca Ivay so izdelani po keramičnih metodah iz različnih oksidov (ZnO, MnO) in žveplovih spojin (Ag2S).Imajo upornost od 1000 do 20.000 ohmov in se lahko uporabljajo za merjenje temperatur od -100 do + 120 °C.