Ogniwa termoelektryczne, czyli termopary, można znaleźć zarówno w domowych piecykach grzewczych, jak i w instalacjach przemysłowych. To wytrzymałe, wydajne czujniki temperatury metaliczne lub niemetaliczne. Jedną z najpopularniejszych typów termopar są ogniwa oznaczone literą J. Co warto wiedzieć na temat termopary typu J? Odpowiadamy.
Termopara J: budowa i charakterystyka
Standardowa termopara J ma bardzo prostą konstrukcję. Składa się z dwóch drutów, połączonych ze sobą na jednym końcu. Elementy te wykonane są ze stopu żelaza i konstantanu – stopu miedzi i niklu. (Dzięki zastosowaniu różnych materiałów uzyskujemy zróżnicowane temperatury i napięcie kontaktowe na stykach drutów). Druciany splot w termoparze J osłania zwykle cylindryczna, metalowa obudowa, połączona ze złączami i okablowaniem.
Termopary J należą do I grupy termopar, co oznacza, że nie są typowymi, przemysłowymi czujnikami. Nie mogą one bowiem pracować w bardzo wysokich temperaturach rzędu kilku tysięcy stopni Celsjusza. Te niewielkich rozmiarów czujniki sprawdzają się zaś doskonale w badaniu niższych temperatur, w przedziale od -40°C do +750°C. Za pomocą termopar J można dokonywać zarówno pomiarów okresowych, jak i stałych.
Termopary J w świetle obowiązujących norm
Szczegółowe informacje, dotyczące dopuszczalnych zakresów roboczych i klas dokładności termopary typu J opisuje między innymi zaktualizowana norma PN-EN 60584 oraz regulacje, wprowadzane przez IEC, Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną. Co mówią przepisy na temat parametrów technicznych ogniw termoelektrycznych J? Oto kilka najważniejszych faktów:
- termopary żelazno-konstantanowe powinny mieć czułość na poziomie 55 µV/°C,
- dopuszczalny wskaźnik błędu termopary J klasy 1 w temperaturze -40°C do 375°C wynosi 1,5°C,
- w przypadku termopar J klasy II w przedziale temperaturowym od -40°C do 333°C margines błędu wynosi 2,5°C.
Wady i zalety czujników typu J
Czy termopary J mają wady? Warto pamiętać o tym, że składają się między innymi z żelaza, które jest wyjątkowo podatne na niszczące działanie wilgoci. Niskiej jakości, nieodpowiednio zabezpieczone części druciane z czasem zaczynają ulegać korozji, co przekłada się na częstsze występowanie błędów pomiarowych lub usterki czujników.
A co wyróżnia czujniki J? Do ich najważniejszych zalet warto zaliczyć to, że:
- są niewielkie (to sprawia, że można je podłączyć nawet w trudno dostępnych miejscach),
- pracują niezależnie od zewnętrznych źródeł zasilania,
- sprawdzają się zarówno w warunkach próżni, jak i w atmosferze utleniającej bądź redukującej,
- mogą mieć zróżnicowane kształty (płaskie lub cylindryczne), co ułatwia ich montaż w różnych typach instalacji i urządzeń.
Jakie zastosowania ma czujnik temperatury – termopara J?
Wiele urządzeń, z których korzystamy na co dzień, działa poprawnie dzięki wbudowanym termoparom. Ogniwa typu J znalazły bardzo szerokie zastosowania między innymi w przemyśle i produkcji. Czujniki te stanowią element:
- urządzeń grzewczych (piecyków, kotłów),
- systemów klimatyzacyjno-wentylacyjnych,
- układów chłodzenia,
- przetworników termoelektrycznych,
- urządzeń AGD (piekarników, kuchenek gazowych i elektrycznych, grzałek).
Czujniki termoparowe J są również przydatne w obróbce plastycznych tworzyw sztucznych, a zwłaszcza w produkcji form wtryskowych, dzięki którym tworzywa mają różne kształty.
Jak wybrać odpowiednią termoparę?
Jak widać, termopary mają wiele zastosowań i różne typy obudowy. Jak wybrać odpowiedni model? Należy zwrócić uwagę na kilka podstawowych kwestii, takich jak:
- minimalny i maksymalny zakres temperaturowy czujnika,
- kształt termopary,
- trwałość poszczególnych elementów termoogniwa,
- klasa termoogniwa i dopuszczalne marginesy błędów pomiarowych.
Ze względu na stosunkowo niski zakres temperaturowy, modele typu J nie zawsze sprawdzają się w warunkach przemysłowych. Na przykład w hutnictwie ich miejsce często zajmują termopary C, R lub S, przystosowane do bardzo wysokich temperatur, dochodzących nawet do 1600°C - 2000°C. Do pomiarów ciągłych lub okresowych w urządzeniach szczególnie narażonych na działanie wilgoci i ciepła sprawdzają się także popularne termoogniwa typu K. Świetnie sprawdzają się one w piecach i termostatach.