Термопара «хромель-копель» широко распространена на территории СНГ и ближнего зарубежья для измерения температур до 600 °С. Ее главный «козырь» – повышенный рабочий ресурс по сравнению с любыми другими термопарами.
Если вы еще незнакомы с датчиком типа «термоэлектрический преобразователь» или «термопара», рекомендую сначала почитать эту статью.
Положительный термоэлектрод пары – хромель – точно такой же, как и в термопаре ТХА, тип К. В его составе около 9,5 % хрома, а основа – никель. Также в этом сплаве присутствуют другие металлы в очень малом количестве – легирующие компоненты. Отрицательный – копЕль, (мужской род, «он мой». Как и хромель, кстати). В состав копеля входят никель и медь.
Этот датчик температуры был изобретен в СССР, и входил только в перечень отечественных термопар и во внутренние ГОСТы. Так и осталось до сих пор – в международном стандарте IEC 60584 нет такой термопары. Но есть похожая – тип Е, хромель-константан.
Преимуществом нашей «L» перед зарубежной «Е» является бОльшая чувствительность. Пожалуй, ТХК является самой чувствительной из широко применяемых термопар – рост термоЭДС при увеличении температуры «горячего» спая на 1 °C достигает 88 мкВ. Для сравнения – у термопары ТЖК (J) изменение ТЭДС на градус Цельсия составляет максимум 65 микроВольт, а у ТПП (S) всего лишь 10-12 мкВ/°C! Что это значит? А то, что термопара ТХК реагирует на малейшие изменения температуры, и все вторичные приборы могут это уловить и показать. Ею очень удобно измерять малые разности температур.
Но самое важное достоинство типа L – уникальная особенность, позволяющая ей работать десятки тысяч часов без существенного увеличения ошибки измерения, погрешности. Дело в том, что изменения ТЭДС из-за окисления («дрейф») и хромеля, и копеля направлены в одну сторону. То есть ошибка измерения нивелируется! Как это работает? Давайте представим, что на участке термопары, находящемся в зоне наибольшего градиента температур, окисляются термоэлектроды. Например, хромель окислился и дает погрешность в +1°С. Если бы вторым металлом была платина, которая окисляется гораздо медленнее, ошибка такой термопары была бы 1°С. Но копель – второй «участник» термопары – также окисляется, и начинает «врать» в +0,9°С. И суммарная погрешность термопары составит всего лишь 0,1 °С!
Другими словами, погрешность хромеля и копеля растет соизмеримо и обязательно с одинаковым знаком. Именно поэтому термопары ДТПL на основе КТМС имеют межповерочный интервал 5 лет! А срок службы таких датчиков в среднем более 10 лет.
Мы рекомендуем использовать именно термопары типа L для измерения малых разностей температур и температур до 600 °С.
Но есть в бочке меда и несколько ложек дегтя: у ТХК (L) есть свои минусы.
1-й: из-за отсутствия ее в международных стандартах не получится подключить ДТПL к немецкому или японскому терморегулятору, или модулю аналогового ввода, где ТХК не поддерживается.
2-й: термопарой типа L рекомендуется измерять температуру окислительных или инертных сред, и не рекомендуется применять ее в вакууме и в средах с содержанием серы. А также в слабоокислительной атмосфере с 2-3% кислорода. Там хромель ждет «зеленая гниль» – особый тип коррозии, который просто разрушит этот термоэлектрод. Но это такой «хлипкий» недостаток – при надежной защите термоэлектродов ТХК можно ставить и на такие среды! Ведь есть термопары на основе КТМС. А этот минус скорее относится к бюджетным бескорпусным термопарам с открытым спаем.
Также в справочной литературе есть информация о влиянии на показания термопары ее деформации. То есть изгиба или растяжения. Но важно помнить, что ТЭДС формируется в основном на участках термопары с наибольшим градиентом температур – например, это участок «стенка печи» между топкой и наружным кожухом агрегата. Обычно никто не изгибает термопару на этих участках. А гибки КТМС снаружи печи бояться не нужно.
Также иногда в заблуждение может вводить существование немецкой L – германского железа-константана (не путать с ТЖК, типом J!). Эта термопара имеет другую зависимость от температуры, нежели ТХК, и нормирована только немецким DIN 43710. О том, как я с коллегами столкнулся с этой термопарой и связанной с этим проблемой, и о предпринятых мерах читайте тут. Будьте внимательны!
Подробнее о ТХК – в книге «Сплавы для термопар» И.Л. Рогельберга, В.М. Бейлина.
Еще статьи о термопарах на нашем канале:
ТЖК - универсальная, но недооцененная термопара типа J
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
