探究熱電偶和熱電阻在電源變壓器溫升測量中的運(yùn)用

卜天容

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

關(guān)鍵詞：熱電偶;熱電阻;電源變壓器;溫升測量

引言

熱電偶和熱電阻作為兩種重要的測量元件，目前已廣泛地運(yùn)用在各種溫度測量與控制系統(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高且已超出變壓器材料件所能承受的溫度，可能會使變壓器絕緣失效，引起觸電危險或著火危險。所以在設(shè)備中對電源變壓器溫升的測量是必不可少的。

1熱電偶和熱電阻在電源變壓器自動檢測的重要性

在熱電偶熱電阻檢測的過程中應(yīng)用智能自動測試系統(tǒng)，對于熱電偶熱電阻的檢測可以自動化操作。這種檢測系統(tǒng)中安裝有各種熱學(xué)傳感器，諸如各種型號的熱電偶和各種溫度計（水銀溫度計、溫度接點(diǎn)的開關(guān)、熱電阻等），在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，這些裝置都發(fā)揮各自的應(yīng)用價值。隨著科學(xué)技術(shù)快速升級，各種新的成果涌現(xiàn)出來，與電子測量技術(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。對于傳感器的檢測，不僅要求準(zhǔn)確，還需要速度快。這就需要發(fā)揮自動檢測的作用，使得檢測工作實(shí)現(xiàn)批量化。各個計量單位和研究機(jī)構(gòu)在檢測熱電偶熱電阻的時候，采用智能自動測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測，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產(chǎn)生熱電勢，由于熱電勢是被測溫度的函數(shù)，測得電動勢的數(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，從而進(jìn)行溫度測量的。

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，那么就不一定適用。比如達(dá)到溫度為100℃的時候，熱電偶的熱點(diǎn)勢就只有0.645mv，這么小的熱電勢，就會對電位差計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)，使用熱電阻溫度計是最為合適的?，F(xiàn)在使用最為普遍的是鉑以及銅，另外，目前已經(jīng)采用錳、銠等來制作熱電阻，其突出的特點(diǎn)在于測量的準(zhǔn)確率高、性能穩(wěn)定，而采用鉑熱電阻的準(zhǔn)確率會更高，一般情況下，熱電阻會與顯示儀表、記錄儀結(jié)合到一起采用，這樣就能夠直接對-200℃到+600℃內(nèi)的液體、氣體等進(jìn)行溫度檢測。

3熱電偶和熱電阻在電源變壓器溫升測量中的運(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，通過各種是工藝使其表面應(yīng)力降低，改善其潤濕性，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，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過程的一種或者多種：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，對于能自動測試系統(tǒng)檢測的要求非常高，且不會產(chǎn)生誤差，發(fā)揮一定的溫度控制的作用。充分考慮到掃描開關(guān)、冷端補(bǔ)償以及智能測量設(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，使用的熱電偶為一等標(biāo)準(zhǔn)，掃描開關(guān)的寄生電勢不超過0.21kV，測量精度就有所保證，各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足檢測要求。轉(zhuǎn)換開關(guān)的寄生電勢直接影響熱電偶的MV信號值，系統(tǒng)通過對低電勢掃描開關(guān)的改進(jìn)大大減小了掃描開關(guān)對熱電偶的MV信號值的影響，可長期保證寄生電勢小于等于0.3μV，從而可支持八位半數(shù)字多用表，顯著提高測量精度。

3.3火焰處理

主要原理是通過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。同時也可以起到消除應(yīng)力的作用，整體上增加了和液體的潤濕性，保證了涂層和基材的附著力。

3.4檢定爐或恒溫槽控制

熱電偶檢定對爐溫穩(wěn)定性和熱電阻檢定對恒溫槽溫度穩(wěn)定性要求較高，系統(tǒng)設(shè)計了一套專業(yè)PID算法，擴(kuò)大了檢定爐或恒溫槽的恒溫區(qū)，通過對調(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，爐溫波動不超過0.2℃，恒溫槽溫度波動不超過0.04℃。

結(jié)束語

熱電偶與熱電阻均屬于溫度測量中的接觸式測溫，盡管其作用相同都是測量物體的溫度，但是它們的原理與特點(diǎn)卻不盡相同。熱電偶是溫度測量中應(yīng)用最廣泛的溫度器件，它的主要特點(diǎn)就是測量范圍寬、性能比較穩(wěn)定，同時結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號，便于自動控制和集中控制。熱電偶的測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在工程中的應(yīng)用[J].民營科技，2015（07）：48-49.