Cặp nhiệt điện là gì? Cấu tạo và nguyên lý cặp nhiệt điện

Cặp nhiệt điện là gì? Cấu tạo và nguyên lý cặp nhiệt điện? Chắc hẳn nhiều người sẽ có những câu hỏi trong đầu như vậy. Có thể hiểu đơn giản đây chính là thiết bị đo nhiệt độ thông dụng. Và nó được sử dụng phổ biến trong công nghiệp. Để có thể hiểu thêm được những vấn đề trên thì chúng ta cùng nhau đi tìm hiểu ở bài chia sẻ dưới đây nhé!

Cặp nhiệt điện là gì?

Cặp nhiệt điện có tên tiếng Anh là Thermocouples, hay còn được gọi là can nhiệt. Là một thiết bị được ứng dụng để có thể đo nhiệt độ cao. Đây là một thiết bị được sử dụng trong công nghiệp. Và nó nguyên lý làm việc là dựa vào sự thay đổi điện áp theo nhiệt độ của kim loại. Với sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến mối nối giữa hai kim loại khác nhau. Thì nó tạo r một điện áp nhỏ. Và chúng là được hoạt động dựa vào nguyên lý được gọi là hiệu ứng Seebeck. 

Đây chính là thiết bị được sử dụng trong những cảm biến nhiệt độ. Được ứng dụng rộng rãi trong việc đo nhiệt độ công nghiệp, cặp nhiệt điện. Cùng với điện trở nhiệt platin, thì chiếm khoảng 60% tổng số cảm biến nhiệt độ. Và cặp nhiệt điện này thường được sử dụng với những dụng cụ hiển thị để có thể đo trực tiếp với các quy trình khác nhau. Và nhiệt độ của môi trường lỏng, khí và chất rắn. Nhiệt độ khoảng -40 ~ 180 độ C

Cấu tạo của cặp nhiệt điện

Với cấu tạo của cặp nhiệt điện thì nó được cấu tạo từ 5 bộ phận chính:

• Measuring Junction: đây chính là bộ phận quan trọng nhất trong một cặp nhiệt điện. Và chúng sẽ gồm có 2 thành kim loại. Được làm từ chất liệu khác nhau, còn được hàn lại ở 1 đầu.
• Thermocouple wires: bộ phận này thì được kết nối 2 bộ phận. Chính là bộ điều khiển và bộ phận đo nhiệt độ với nhau/
• Ceramic insulators: phần sức cách nhiệt, nó được dùng để giữ dây cặp nhiệt điện. Và nó có thể cách điện dọc theo toàn bộ chiều dài của phần đầu dò.
• Protective sheath: với vỏ bên ngoài của thiết bị cặp nhiệt. Thì chúng được chế tạo từ chất liệu inox. Nên nó có thể chịu được nhiệt độ tối đa là 1200 độ C. Với những cắp nhiệt điện có thang đo cao, thì đo được nhiệt cao hơn. Lúc này phần vỏ sẽ được làm bằng chất liệu sứ.
• Connection head: đây chính là nơi chứa dây kết nối của cặp nhiệt điện. Với các bộ chuyển đổi thì cặp nhiệt điện ra 4 – 20mA sẽ được cho vào đây.

Nguyên lý cặp nhiệt điện

Nguyên lý cặp nhiệt điện chính là hai dây dẫn có thành phần khác nhau. Để có thể tạo thành một vòng kín. Khi mà có nhiệt độ ở hai đầu thì dòng điện chạy trong vòng dây. Lúc này giữa các dây sẽ có suất điện động – nhiệt điện động. Và hiệu ứng này được gọi là Seebeck.

Lựa chọn dây dẫn

Với hai dây dẫn đồng nhất nhưng lại có thành phần khác nhau là nhiệt điện. Đầu nào có nhiệt độ cao hơn thì đó chính là đầu làm việc. Còn đầu nào có nhiệt độ thấp hơn thì nó là đầu tự do. Tuy nhiên, đầu tự do này thường ở nhiệt độ không ổn định. Và theo mối quan hệ hàm số giữa sức điện động và nhiệt độ. Thì một bảng chỉ số của cặp nhiệt điện được lập. Và bảng chỉ số nó chỉ thu được khi nhiệt độ cuối tự do ở 0 độ C. Và cặp nhiệt điện khác nhau có bảng chỉ số khác nhau.

Còn đối với vật liệu kim loại thứ ba, thì nó được nối trong mạch của cặp nhiệt điện. Miễn sao cho nhiệt độ của hai chỗ nối vật liệu bằng nhau. Thì nhiệt độ do cặp nhiệt tạo ra sẽ không đổi. Việc này có nghĩa là không bị ảnh hưởng bởi cặp nhiệt điện thứ 3, kim loại trong mạch. Điều này, khi mà cặp nhiệt điện đo nhiệt độ nó có thể được kết nối với dụng cụ đo. Sau đó thì đo suất điện động nhiệt. Thì ta có thể biết được nhiệt độ của môi trường.

Hàn các dây dẫn

Cặp nhiệt điện hàn với các dây dẫn hoặc là chất bán dẫn A và B của 2 vật liệu khác nhau. Để có thể tạo thành một vòng kín

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm mắc 1 và 2 của dây dẫn A và B. Và giữa hai dây này sinh ra một suất điện động. Vì vậy, nó được tạo thành dòng điện lớn trong vòng dây. Hiện tượng này còn được gọi là hiệu ứng nhiệt điện. Cắp nhiệt điện sử dụng hiệu ứng này để có thể hoạt động.

Ngoài ra, hai dây dẫn có những thành phần khác nhau. Và nó được nối thành mạch điện hỗn hợp ở hai đầu. Khi nhiệt độ ở mối nối khác nhau thì trong mạch sẽ sinh ra một suất điện động. Và hiện tượng này còn được gọi là ứng nhiệt điện, suất điện động được gọi là suất điện động. 

Vì vậy nguyên lý cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ. Trong đó, đầu trực tiếp dùng để đo nhiệt độ của môi chất được gọi là đầu làm việc. Còn đầu còn lại là đầu nguội. Đầu lạnh và màn hình. Khi mà thiết bị hoặc dụng cụ hỗ trợ sẽ được kết nối. Lúc này, thiết bị được hiển thị sẽ đưa ra nhiệt điện. Do cặp nhiệt điện tạo ra.

Ứng dụng của cặp nhiệt điện

• Chế biến thực phẩm: cặp nhiệt điện có tác dụng giúp kiểm soát được nhiệt độ của lò nướng, ấm nước. Ngoài ra, nó còn giám sát hoạt động của bếp điện trong quá trình chế biến thức ăn…
• Sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cực thấp: Thiết bị này được sử dụng trong môi trường có mức độ nhiệt độ dưới 0 độ C – 200 độ C. Thì những can nhiệt loại K, E, T được ưu tiên sử dụng đo đạc. Và nó được đáp ứng nhu cầu công việc với mức nhiệt đó.
• Dùng cho máy đùn: các cặp nhiệt điện nó được gắn trong bộ chuyển đổi ren. Để nhận biết được định vị các đầu cảm biến trong nhựa nóng chảy. Và áp cao trong máy đung để thay thế được dễ dàng.
• Làm trong các lò nung
• Đo đạc kim loại nóng chảy: thường được sử dụng các loại can nhiệt như: loại S, R hoặc K, N, B. Để có thể tiếp xúc được với kim loại khi đang nóng chảy. Và để có thể đo đạc kết quả. 

Ưu điểm của cặp nhiệt điện

• Độ chính xác đo cao
• Phạm vi sử dụng đo rộng
• Cấu trúc đơn giản. Và sử dụng thuận tiện cặp nhiệt điện

Một số lỗi thường gặp của cặp nhiệt điện

• Đấu dây sai cách: Không chỉ trong cặp nhiệt điện mà nhiều thiết bị khác nhau. Đều có gặp sự cố này.
• Chọn nhầm thang đo nhiệt độ: Cần phải hiểu rõ và nắm vững các mức thang đo. Để có thể nâng tuổi thọ cũng như là độ bền của thiết bị.
• Không sử dụng bộ chuyển đổi: Vì cặp nhiệt điện khi truyền tín hiệu ngõ ra. Nó sẽ ở dạng điện áp mV. nên khi truyền đi xa thì sẽ gặp tình trạng sụt áp, bị nhiễu. Vì vậy cần dùng bộ chuyển đổi, để cho ra tín hiệu 4-20mA. Giúp giảm nhiễu và truyền được xa tốt hơn.

Hôm nay chúng ta đã cùng nhau đi tìm hiểu thêm được một thiết bị hữu ích trong cuộc sống. Và hi vọng những kiến thức mà vandieukhienvn tổng hợp. Về cặp nhiệt độ là gì? Cấu tạo và nguyên lý cặp nhiệt điện. Có thể giúp bạn hiểu thêm được thiết bị này. Và có thể ứng dụng được các loại cặp nhiệt độ vào đời sống của bạn.

Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết. Chúc bạn có một ngày tốt lành!