Мир термопар широк и разнообразен. Еще бы, ведь это самые распространенные в мире датчики температуры, применяемые в промышленности! Одних только типов термопар существует около 300. Но широко распространено всего несколько. И в этой статье мы поговорим о часто применяемой за рубежом, но пока не очень распространенной на территории СНГ термопаре: ТЖК — железо-константан, она же тип J.
Если Вы пока не знакомы с термопарами, рекомендую сначала почитать эту статью.
Положительный электрод ТЖК — это проволока из технически чистого железа, в которой более 99,5% Fe. Отрицательным электродом служит константановая проволока. Константан - сплав, имеющий в основе медь и около 45% никеля, а также немного марганца и железа. Именно благодаря в основном константановому электроду термопара ЖК обладает таким замечательным свойством, как высокая чувствительность.Вообще, чем выше чувствительность термопары, тем точнее можно измерить малые изменения температуры. Этот параметр характеризуется дифференциальной термоЭДС, т.е. на сколько увеличиваются вырабатываемые термопарой микроВольты при изменении температуры “горячего” спая на 1°C. Дифференциальная ТЭДС пары железо-константан составляет 50-65 мкВ/°C в зависимости от уровня температур. Для сравнения: дифференциальная ТЭДС термопары ТПП10 (S) составляет всего 10-12 мкВ/°C.
Рекомендованная максимальная температура измерения при длительном применении ТЖК составляет 750°C. Это связано с тем, что при температуре 769°С в железе происходит магнитное превращение, которое влияет на термоэлектрические свойства. Тем не менее, справочная литература сообщает о применении таких датчиков вплоть до 1100°C. Но работают они на таких температурах считанные часы, и показания быстро “уплывают”. Вот график генерируемой термопарой типа J термоЭДС в диапазоне -50…+800°C при температуре свободных концов 0°C:
Еще одним замечательным свойством термопары типа J является то, что она может применяться во всех видах сред: окислительной, восстановительной, инертной и в вакууме. Окислительные среды - пожалуй, самые распространенные. Например, окислительной средой является воздух.
Примеры восстановительных сред: атмосферы водорода, угарного газа, экзогаза и эндогаза, выхлопных газов камер сгорания и т.д.
Инертные среды - азот и другие инертные газы.
Поэтому термопару ТЖК можно назвать реально универсальной!
Конечно, у нее есть и недостатки - во-первых, плохая коррозионная стойкость железного электрода, и во-вторых - влияние деформации электродов на показания. Но первый недостаток практически нивелируется применением для изготовления датчиков специального термопарного кабеля - КТМС, который надежно защищает термоэлектроды от агрессивных элементов; а второй недостаток обычно не играет существенной роли в реальной жизни.
Эта термопара стандартизована во многих странах, в том числе и в нашей. Что хорошо, стандарт ГОСТ 8.585 гармонизирован с международным IEC 60584, когда речь идет о типе J. То есть “их” type J и “наш” ТЖК-тип J — одна и та же термопара.
Чего нельзя сказать, например, о ТХК - хромель-копелевой термопаре. Различия нашего и зарубежного стандартов на тип L мы разобрали в отдельной статье.
При создании статьи были использованы данные из книги “Сплавы для термопар”, И.Л. Рогельберг, В.М. Бейлин, “Металлургия”, 1983.
Еще интересные статьи о термопарах с нашего канала:
ТПП (S) - что в этих термопарах особенного?
ТХА, тип К - особенности, достоинства и недостатки этой термопары
Бескорпусные бюджетные термопары
Об удобных термопарах с вилками
О “платиновых” термопреобразователях ТПП в защитных чехлах
Принцип действия - термопары из КТМС
Автор статьи: Алексей Сидорцев