Antes de que te presentemos sobre instrumento de tipo termopar en detalle. Primero debemos saber el significado del término termopar. Básicamente el termopar consiste en dos metales diferentes que se ponen en contacto entre sí como se muestra en el diagrama.
La primera parte se llama el elemento calefactor porque cuando el actual fluirá a través de esto, se produce un calor y así la temperatura aumentará en la unión. En esta unión se produce un EMF que es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperatura de las uniones calientes y frías.
El EMF producido es un DC voltaje que es directamente proporcional al valor cuadrático medio de la raíz cuadrada de La corriente eléctrica. A instrumento de bobina móvil de imán permanente se conecta con la segunda parte para leer la corriente que pasa por el calentador. Una pregunta que debe surgir en nuestra mente es ¿por qué hemos usado sólo un instrumento de bobina de imán permanente? La respuesta a esta pregunta es muy fácil, porque El instrumento PMMC tiene una mayor precisión y sensibilidad hacia la medición del valor de DC.
El instrumentos de tipo termopar emplean termopar en su construcción. Instrumentos de tipo termopar puede ser usado para aplicaciones tanto de CA como de CC. También los instrumentos del tipo termopar tienen mayor precisión en la medición de la corriente y los voltajes a muy alta frecuencia con exactitud.
Ahora veremos cómo la diferencia de temperatura está matemáticamente relacionada con la emf generada en la unión de los instrumentos de tipo termopar. Consideremos que la temperatura del elemento calefactor es Ta y la temperatura del metal frío sea Tb.
Ahora se encuentra que la EMF generada en la unión está relacionada con la diferencia de temperatura como:
Donde, a y b son constantes cuyos valores dependen completamente del tipo de metal que estamos usando. La ecuación anterior representa la función parabólica.
El valor aproximado de a es de 40 a 50 microvoltios o más por cada grado centígrado de aumento de la temperatura y el valor de la constante b es muy pequeño y puede ser descuidado si el campo de la brecha de aire de la bobina móvil de imanes permanentes es uniforme. Por lo tanto, podemos aproximar la relación emf de la temperatura anterior como e = a(Ta Tb), aquí hemos asumido b = 0. La corriente que fluye a través de la bobina del calentador produce calor como I2R donde I es el valor cuadrático medio de la corriente, si suponemos que la temperatura de la unión fría se mantiene a temperatura ambiente, entonces el aumento de la temperatura de la unión caliente será igual al aumento de la temperatura en la unión. Por lo tanto podemos escribir (Ta-Tb) es directamente proporcional a I2R o podemos decir (Ta Tb) = kI2R. Ahora el ángulo de desviación x en el instrumento de la bobina móvil es igual a; x = Ke o x = K[a(Ta Tb)] por lo que podemos escribir k.K.a.I2R = k1I2donde k1 es una constante. De la ecuación anterior vemos que el instrumento muestra la respuesta de la ley del cuadrado.
Construcción de un instrumento tipo termopar
Ahora veamos la construcción de los instrumentos de tipo termopar. A grandes rasgos, los instrumentos de tipo termopar consisten en dos partes principales que se escriben a continuación:
a) Elementos termoeléctricos: El tipo de instrumentos de termopar consiste en elementos termoeléctricos que pueden ser de cuatro tipos:
- Tipo de contacto: Tiene un calentador separado que se muestra en el diagrama.
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La acción de los instrumentos de tipo termopar puede explicarse brevemente como,
- En la unión, la energía eléctrica se convierte en energía térmica en el elemento calefactor. Una parte del calor se transfiere a la unión caliente mientras que la mayor parte de la energía térmica se disipa.
- La energía térmica que se transfiere a la unión caliente se convierte de nuevo en eléctrica debido a El efecto Seebeck. Sólo una parte de la energía eléctrica se convierte en energía mecánica que se utiliza para producir un par de desviación. La eficiencia global del sistema es baja, por lo que el instrumento consume mucha energía. Por lo tanto, se requiere un instrumento de CC altamente preciso y sensible.
En el tipo sin contacto hay un aislamiento entre el elemento calefactor y el termopar, es decir, no hay contacto directo entre ambos. Debido a esto estos instrumentos no son muy sensibles en comparación con el tipo de contacto.
Estos tipos de instrumentos se emplean principalmente para la medición de la corriente eléctrica a muy alta frecuencia del orden de 100 megahercios o más, ya que estos instrumentos conservan su precisión incluso a tan alta frecuencia.
Estos puentes se fabrican en las clasificaciones de CA generalmente de 100 mili amperios a 1 amperio. En este dos termopares se conectan para formar un puente que se muestra en la siguiente figura:
No hay necesidad de un elemento calefactor, la corriente eléctrica que pasa directamente a través del termopar eleva la temperatura que es directamente proporcional al I2Pérdidas de R. El puente funciona en condiciones de equilibrio en las que no habrá corriente en el brazo ab. El medidor conectado mostrará el diferencia de potencial entre las uniones a y b.
Ventajas de los instrumentos de tipo termopar
Los siguientes son ventajas de los instrumentos del tipo termopar,
- El tipo de instrumentos de termopar indica con precisión el valor cuadrático medio de la corriente y los voltajes, independientemente de la forma de onda. Hay una amplia variedad de instrumentos de termopar disponibles en el mercado.
- Los instrumentos del tipo termopar dan una lectura muy precisa incluso a alta frecuencia, por lo que este tipo de instrumentos están completamente libres de errores de frecuencia.
- La medición de la cantidad con estos instrumentos no se ve afectada por la dispersión campos magnéticos.
- Estos instrumentos son conocidos por su alta sensibilidad.
- Normalmente para medir el bajo valor del puente de corriente se utiliza un tipo de disposición que va de 0,5 a 20 amperios, mientras que para medir el valor más alto del elemento calefactor de corriente se requiere para mantener la precisión.
Desventajas de los instrumentos de tipo termopar
En lugar de muchas ventajas, este tipo de instrumentos tiene una desventaja,
La capacidad de sobrecarga de tipo de termopar del instrumento es pequeño, incluso el fusible no puede llegar al cable calefactor porque el cable calefactor puede quemarse antes de que el fusible se funda.
