الموصلات الحرارية ، التي يشار إليها أحيانًا باسم الإنهاءات الباردة ، تم تصميمها لتوصيل أجهزة استشعار درجة الحرارة لقياس الأدوات مثل المزدوجات الحرارية أو كاشفات درجة حرارة المقاومة (RTDs).
تُستخدم موصلات Thermocouple و RTD في مجموعة واسعة من الأنظمة العلمية والصناعية مثل الطيران والكيمياء والغذاء والمشروبات والزيت والغاز والمستحضرات الصيدلانية وتوليد الطاقة النووية.
تتوفر أحجام موصل حرارية قياسية لتلبية احتياجات أدوات محددة. يبلغ طول الموصلات القياسية (الكبيرة) 35 مم ، وعرضها 25.4 ملم ، وسمك 12.8 مم ؛ يبلغ طول دبابيسها الدائرية حوالي 15 ملم.
الموصلات المصغرة هي حوالي نصف حجم الوحدات القياسية ولها دبابيس ومآخذ مسطحة. كلا أحجام المسامير والمآخذ مستقطبة لمنع عدم التناسق. تتوفر الموصلات الحرارية في العديد من تكوينات الدبوس الشائعة ، بما في ذلك (الشكل 1):
تعتبر تكوينات 2-Pin هي الأكثر شيوعًا وتستخدم مع مزدوجات حرارية أو RTDs أحادية الدائرة.
تكوينات 3-دبوس التي تضيف دبوس الأرض لمستشعر RTD أحادي الدائرة ، ثلاثة أسلاك.
تصميم 4 دبوس للاستخدام مع دائرتين حراريتين أو RTD أو مستشعر RTD ذو الدائرة الواحدة ، وأربعة أسلاك.
ما هي جهات اتصال الموصل الحراري المصنوعة من؟
يولد المزدوجات الحرارية جهدًا بناءً على اختلاف درجة الحرارة بين اثنين من المعادن المتباينة التي انضمت معًا عند تقاطع. لتجنب إدخال الأخطاء في قياس درجة الحرارة ، تصنع جهات الاتصال في موصل حراري من نفس المادة مثل الأسلاك الحرارية.
الشكل 1. مثال الموصل الحراري 2 دبوس وموصل RTD 3 دبوس. (الصورة: مبيعات المعدات الفنية))
RTDs تقيس التغيرات في درجة الحرارة بناءً على التغيرات في المقاومة في سلك البلاتين. يستخدم موصله جهات اتصال النحاس. يمكن أن توفر RTDs دقة أكبر ، وخاصة على نطاقات درجات الحرارة الدقيقة ، في حين يمكن استخدام المزدوج الحراري على نطاقات درجات حرارة أوسع.
حدد المعهد الأمريكي للمعايير (ANSI) والمنظمة الدولية للتوحيد (ISA) سلسلة من الرموز الحرارية (الحروف والألوان) التي تشير إلى نوع المعدن المستخدم في الأسلاك الحرارية ومدى درجة الحرارة التي يمكن أن تحملها. يتم تحسين مواد التلامس الموصل الحراري لكل نوع من أنواع الحرارية أو RTD (الجدول 1).
الجدول 1. الأنواع الفاخرة من موصلات الحرارية و RTD لها جهات اتصال إيجابية وسلبية مصنوعة من مواد محددة لضمان قياسات دقيقة لدرجة الحرارة. (الجدول: مبيعات المعدات الفنية)
ما هي المواد المستخدمة في جسم الموصل؟
يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع لأجسام موصل RTD بسبب المتانة ، ومقاومة التآكل ، والقدرة على تحمل نطاقات درجات الحرارة الواسعة. الفولاذ المقاوم للصدأ مناسب أيضًا للتطبيقات الصناعية حيث يتم استخدام العديد من RTDs.
البلاستيك الحراري هو المادة الأكثر استخدامًا للموصلات الحرارية. يوفر مزيجًا جيدًا من القوة الميكانيكية ، ومقاومة درجة الحرارة ، والتكلفة ، ويمكن استخدامه في التطبيقات من حوالي 40 إلى 200°جيم
الحراريات المملوءة بالزجاج أقل متانة ، ولكن يمكنها تحمل درجات الحرارة من 350 إلى 425°ج ، اعتمادا على الصياغة. يمكن استخدام السيراميك في تطبيقات درجات الحرارة العالية في 650°ج أو أعلى ، لكنها هشة وأغلى (الشكل 2).
الشكل 2. جسم الموصل الحراري مصنوع من مواد مصممة لنطاقات درجة حرارة محددة. (الصورة: مستشعرات التطور وعناصر التحكم)
ترميز اللون
تشمل العديد من التطبيقات أنواعًا متعددة من المزدوجات الحرارية. لضمان التوصيل الصحيح واستخدام الحرارية الصحيحة ، يتم ترميز الخيوط. في الولايات المتحدة ، يتم تعريف ترميز الألوان في ANSI/ISA MC96.1.
تبسط ألوان العزل المختلفة تحديد أنواع الحرارية وتأكد من استخدام الجهاز الصحيح لكل تطبيق. تشير الألوان أيضًا إلى قطبية الخيوط لضمان الإدراج السليم في الموصل الحراري.
المزدوجات الحرارية"عمر"بسبب ارتفاع درجات الحرارة والظروف البيئية ، مما يجعلهم يصبحون أقل دقة مع مرور الوقت. في بيئة قياسية ، قد تحتاج إلى استبدال المزدوجات الحرارية كل واحد إلى 3 سنوات. ترميز اللون يسرع عملية الاستبدال.
ملخص
تعد قياسات درجة الحرارة الدقيقة مهمة في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية والعلمية. تساعد الموصلات الحرارية المصممة جيدًا على ضمان دقة هذه القياسات ويمكن أن تسرع في استبدال المزدوجات الحرارية البالية و RTDs. نظرًا لمجموعة واسعة من التصميمات الحرارية ، يتم ترميز الخيوط للألوان لتسريع تحديد الأجهزة وأقطابها.