Toplinski otpori i njihova primjena

Kada teče električna struja, u žici se stvara toplina. Dio ove topline odlazi na zagrijavanje same žicedrugi dio se ispušta u okolinu konvekcijom, provođenjem topline (vodiči i nositelji) i zračenjem.

U stabilnoj toplinskoj ravnoteži temperatura i, sukladno tome, otpor vodiča ovise kako o veličini struje u vodiču tako i o uzrocima koji utječu na prijenos topline u okolinu. Ti razlozi uključuju: konfiguraciju i dimenzije žice i armature, temperaturu žice i medija, brzinu medija, njegov sastav, gustoću itd.

Ovisnost otpora vodiča o temperaturi, brzini kretanja okoline, njezinoj gustoći i sastavu može poslužiti za mjerenje ovih neelektričnih veličina mjerenjem otpora vodiča.

Vodič namijenjen za navedenu svrhu je mjerni pretvarač i naziva se toplinski otpor.

Za uspješnu uporabu toplinskog otpora za mjerenje neelektričnih veličina potrebno je stvoriti uvjete u kojima mjerena neelektrična veličina ima najveći utjecaj na vrijednosti toplinskog otpora, dok druge veličine, naprotiv, ne bi, ako moguće, utjecati na njegovu održivost.

Kada se koristi toplinska otpornost, treba nastojati smanjiti prijenos topline provođenjem žice i zračenjem.

Uz duljinu žice koja znatno premašuje njezin promjer, trzaj kroz toplinsku vodljivost žice može se zanemariti ako temperaturna razlika između žice i medija ne prelazi 100 °C. Ako se naznačeni povrati topline ne mogu zanemariti, uzimaju se uzeti u obzir u kalibraciji.

Uređaji s toplinskim otporom za mjerenje brzine strujanja plina (zraka) nazivaju se anemometri s vrućom žicom.

Toplinski otpor je tanka žica čija je duljina 500 puta veća od promjera.

Ako taj otpor postavimo u plinski (zrak) medij stalne temperature i kroz njega pustimo konstantnu struju, tada, uz pretpostavku da se toplina oslobađa samo konvekcijom, dobivamo ovisnost temperature, a time i veličine toplinskog otpora , na brzinu kretanja strujanja plina (zraka)...

Instrumenti se nazivaju za mjerenje temperatura, gdje se toplinski prijenosi koriste kao pretvarači otporni termometri… Koriste se za mjerenje temperatura do 500 °C.

U tom slučaju temperatura RTD-a treba biti određena temperaturom mjerenog medija i ne smije ovisiti o struji u pretvaraču.

Otpornost na toplinu trebala bi se riješiti materijala s visokim temperaturni koeficijent otpora.

Najčešće se koristi platina (do 500 ° C), bakar (do 150 ° C) i nikal (do 300 ° C).

Za platinu, ovisnost otpora o temperaturi u rasponu od 0 - 500 ° C može se izraziti jednadžbom rt = ro NS (1 + αNST + βNST3) 1 / stupanj, gdje je αn = 3,94 x 10-3 1 / stupanj , βn = -5,8 x 10-7 1/grad

Za bakar, ovisnost otpora o temperaturi unutar 150 ° C može se izraziti kao rt = ro NS (1 + αmT), gdje je αm = 0,00428 1 / deg.

Ovisnost otpornosti nikla o temperaturi određena je eksperimentalno za svaku marku nikla, budući da njegov temperaturni koeficijent otpornosti može imati različite vrijednosti, a osim toga, ovisnost otpornosti nikla o temperaturi je nelinearna.

Dakle, prema veličini otpora pretvarača, moguće je odrediti njegovu temperaturu i, sukladno tome, temperaturu okoline u kojoj se nalazi toplinski otpor.

Toplinski otpor u otpornim termometrima je žica namotana na okvir od plastike ili tinjca, smještena u zaštitni omotač, čije dimenzije i konfiguracija ovise o namjeni otpornog termometra.

Svaki otporni termometar može se koristiti za mjerenje otpora.

za mjerenje temperatura, također koristiti skupne otpore poluvodiča s temperaturnim koeficijentom otpora oko 10 puta većim od metala (-0,03 — -0,05)1/tuč.

Poluvodički otporni na toplinu (tip MMT) proizvođača Ivay proizvode se keramičkim metodama od raznih oksida (ZnO, MnO) i spojeva sumpora (Ag2S).Imaju otpor od 1000 — 20 000 ohma i mogu se koristiti za mjerenje temperatura od -100 do +120 °C.