서머커플(THERMOCOUPLE)

적용
분야

  • 온도 검출용

 

1. 서머커플(열전대)의 원리

     
서머커플은 종류가 다른  2개의 금속선의 양단을 접속한 것으
    로 이 양단의 접점에 온도차가 생겼을 때 이 폐회로 에 열기전력
    이 발생해 회로에 전류가 흐릅니다.
    이 열기전력의 크기와 그 극성은 양단의 온도와 2개의 금속선의
    조합에 의해 정해져 금속선의 굵기나 길이에는 영향을 받지 않습
    니다.

한일전열엔지니어링/생산품목/열전대[THERMOCOUPLE]

   
    따라서 특정 열전대의 각 온도에 있어서의 열기전력을 미리 알아두는 것으로 온도를 측
    정할 수가 있습니다.
    이 열전대는 온도 측정 범위, 측정 장소의 상황, 필요한 정밀도등에 의해 적당한 소선을
    선택하는 것은 말할 필요도 없이 장시간 연속 사용해도 항상 같은 성능을 가지는 것이
    아니면 안됩니다.
    당사에서는 JIS 규격의 B, R, S, N, K, E, J 및 T열전대를 제작하고 있습니다만, 그 외에
    도 W-5Re/W-26 Re열전대등도 제작하고 있기 때문에, 사용 목적에 맞은 것을 선택해
    채용해 주십시오.
    
온도센서로서 넓게 사용되고 있는 열전대는 공업 규격으로 특성이 정해져 있기 때문에,
    같은 종류의 열전대라면 메이커를 불문하고 사용할 수 있습니다.

    열전대는 비록 단선되지 않아도 특히 고온으로 장시간 사용하면, 열화에 의해 특성이 변
    화합니다

2. 서머커플(열전대)의 구조

     서머커플(열전대)는 소선,보호관,단자박스,절연관 및 취부에 필요한 취부금구로 구성
     되어 있다.

 
2-1. 서머커플(열전대)소선

      서머커플(열전대)소선의 종류에는 B, R, S.K, E, J 및 T가 있고, φ0.5~φ3.2까지 여러
      가지 외경이 있습니다. 이것들의 접점은 용접하여 측온접점을 만들어 있습니다.

 2-2. 보호관

       열전대소선이나 절연 애자를 주위의 조건으로부터 보호하는 것으로, 이것에 단자박
      자 및 나사,플랜지등을 붙입니다.
      보호관은 사용 온도, 분위기, 목적등에 적절한 재료나 형상을 선정할 필요가 있습니
      다.

 2-3. 단자박스 및 단자판

     보상 도선과 열전대를 접속하는 단자박스로 방수형(알루미늄 다이캐스팅 재질)

 2-4. 절연 애자

     열전대의 선 및 보호관과의 절연, 합선 방지에 사용하는 것으로 절연 애자로 절연 되
       어 있습니다.

 2-5. 마운팅

     열전대를 측정 장소에 설치하기 위해 보호관에 마운팅을 부착합니다.
       자세한 것은 당사로 문의하시기 바랍니다.

3. 열전대 보호관의 종류

       보호관은 열전대나 측온저항체 등의 온도 검출단을 측정개소의 여건에 따라 물리적
       화학적 영향을 받지 않도록 보호할 목적으로 사용된다. 따라서 장기적으로 안전하게
       사용하기 위해서는 다음 조건을 충분히 고려하여 선택하여야 합니다.

        -  내압성 및 기밀성이 좋아야 합니다.
        -  진동,충격등에 대하여 기계적 안정성이 있어야 합니다.
        -  열 충격이나 열 저항에 충분히 강하여야 합니다.
        -  측온분위기에 대하여 화학적 안정성 및 내식성이 좋아야 한다.

4. 열전대의 특징

     열전대는 중,고온 영역을 중심으로 가장 많이 이용되고 있는 온도센서로 아래의 특징이
     있습니다.

      - 열기전력이 크고, 특성의 불균형이 작게 호환성이 있다.
      - 고온 또는 저온으로 사용해도, 열기전력이 안정으로 수명이 길다.
      - 내열성이 높고, 고온 냄새나도 기계적 강도가 유지되고 있다.
      - 내식성이 높고, 가스 등에 대해도 양호.

      - 응답이 신속하고 시간지연에도 오차가 비교적 적습니다.
      - 적합한 열전대를 선택하면 0 - 2500°C 범위내의 온도를 측정할 수 있습니다.
      - 고온에도 기계적 강도가 높고 내식성이 강하며,안전성이 높습니다.
      - 특정한 위치나 좁은 장소에서도 온도측정이 가능합니다.
      - 열기전력에 의하여 온도가 검출되므로 지시,조절,제어,변환등 정보처리가 용이하다.        - 가공이 용이하여 장시간 사용하여도 거의 변하지 않고 가격이 저렴하다.

5. 열전대의 사용상 주의사항

     열전대는 여러가지의 종류가 있지만 사용장소,용도에 따라서 적정한 것을 선정하는
     것이 중요하다. 온도를 정확하게 측정하기 위해서는 열전대의 선정의 내열,내식,
     내진성을 이용한 보호관등의 선정,구조 및 취부방법등에 유의할 필요가 있다.

6. 열전대의 종류

      열전대는 2가지의 다른 금속선을 접속하고 회로를 만들어, 2개의 접점에 온도차를 주면       전압이 발생하는 현상을 이용하고 있습니다만, 이 금속 종류가 맞지 않으면 올바른 온
      도를 측정할 수 없습니다. 열전대는 JIS나 IEC등 규격에 규정되고 있는 것 외에 규정되
      어 있지 않은 것을 포함면 수십 종류가 있다고 여겨지고 있습니다.
      또, 새로운 종류의 열전대의 연구도 각국에서 많이 행해지고 있습니다.
      아래에는 JIS 규격 열전대와 대표적인 규격의 열전대의 종류와 특징을 나타냅니다.
 

JIS 기호

+극선

-극선

온도 범위

구 기호

K

크로멜 아르멜

-200℃~1000℃

CA

J

콘스탄탙

0℃~600℃

IC

T

콘스탄탙

-200℃~300℃

CC

E

크로멜 콘스탄탙

-200℃~700℃

CRC

N

나이크로실 나이실

-200℃~1200℃

 

R

백금13% 로지움 백금

0℃~1400℃

PR

S

백금10% 로지움 백금

0℃~1400℃

 

B

백금30% 로지움 백금6% 로지움

0℃~1500℃

 
※ 최고 온도는, K, J, T, E, N 는 선경φ3.2 R, S, B 는 선경 φ0.5의 경우

      공업용에 많이 사용되고 있는 것은 K, J, T, E 이며, 그 중에서도 K 가 대부분을 사용하
      고 있습니다.

      열전대가 파손되어거나 더러워져 있어 표시를 식별할 수 없을 때는 접속되고 있는 측정       기, 온도 콘트롤러를 조사해 주세요. 열전대 종류에 맞춘 설정이 되고 있을 것입니다.
      클래스 1」 「클래스 2」 「클래스 3」이 있어 숫자가 작을 수록 허용차이가 작아집니
      다(보다 정확이라고 하는 것입니다).
      당사의 표준 사양은 「클래스 2」이며, 일반 공업용으로, 「클래스 1」을 지정할 필요
      가  있는 것은 보기 드물다고 생각합니다.

 

기호

구기호

구성성분

적 요

K

CA

[+]Chromel-
[-] Alumel   

(+)쪽에Chromel[Cr을10%함유한Ni-Cr합금] 도선과 (-)쪽에 Alumel [Al-Mn을 약간 함유한 Ni 합금] 도선을 조합한 열전대로 1906년 미국의 Hoskins사에서 A.I.Mash에 의하여 개발된 후 많은 개선을 거쳐 현재에 이르렀으며, 신뢰성이 높아 산업용으로 가장 널리 쓰이고 있습니다.  
산화제나 불활성 분위기 중에서 1260'C 까지 사용 가능하며 내열,내식성이 비교적 우수합니다. 반면 환원성 가스 또는 산소 분압이 낮은 여건에서는 Chromel의 열화로 인해 기전력의 오차가 발생할 수 있으므로 분위기를 고려하여 사용해야 합니다.

E

CRC

[+]Chromel-  
[-]Constantan

K 열전대의 (+)극과 (-)극을 조합시킨 열전대로 1964년 ANSI 및 1947년 JIS에 의하여 선택된 이후, 대 단위 화력 및 원자력발전소등에까지 소요가 급속히 증대되고 있습니다.
750'C까지 사용가능하며 현재 사용되고 있는 열전대 중에서 전기저항이 가장 높기 때문에 결합하여 사용하는 지시기의 산성에 주의를 요합니다.

J

IC

[+]Iron-       
[-]Constantan

(+)쪽에 순철(Fe)과 (-)쪽에 Constantant(Cu-Ni) 도선을 각각 조합한 열전대로 E형에 이어 높은 기전력 특성이 있습니다.
환원성 분위기에 강하고 염화수소에 대하여 안정합니다.산화성 분위기 중에서는 철의 산화가 빠르므로 부적합하나,비교적 가격이 저렴하므로 중간 온도용으로 많이 사용합니다.

T

CC

[+]Copper-   
[-]Constantan

(+)쪽에 순동(Cu) 과 (-)쪽에 Constantant 도선을 각각 조합한 열전대로 비교적 저온(-200 'C - +300 'C)용이며,약 산성 또는 환원성 분위기에 적합합니다.
특히 기전력 특성이 우수하고 정밀하기 때문에 실험실등에서 많이 사용합니다
.

B

-

[+]Pt Rh30%
[-] Pt Rh 6%  

(+)쪽에 백금(Pt) 70%,로듐(Rh) 30%로 합금한 금속도선과 (-)쪽에 백금 94%,로듐 6%로 합금한 금속도선을 조합시킨 열전대로서 산화성,중성 분위기 중에서의 연속사용이 가능하고 환원성 분위기 중에서도 R형 열전대에 비하여 수명이 깁니다.
아래의 R, S열전대에 비하여 고온에서 사용되는 반면 저온에서는 열기 전력이 극히 작기 때문에 정도가 떨어지고 특히 고온에 있어서의 정밀 측정과 내구성이 요구되는 경우에는 이 형의 열전대를 권장합니다.

R

-

[+]Pt Rh13%
[-]Pt Rh

(+)쪽에 백금(Pt) 87%, 로듐(Rh) 13%로 합금한 금속도선과 (-)쪽에 고 순도의 백금도선을 열전대로 KS 규격에 의한 0.25%의 오차를 충족시키는 높은 정도를 갖고 있습니다.
이 열전대는 진공 및 환원성 분위기 중에서 직접 사용하는 것을 피하여야 하며, 보호관 및 열전대관은 철의 함유량이 적은 고 순도의 알루미나 재질을 사용하여야 한다.특히 열전대의 취급에도 주의를 요하며, 손의 땀이나 기름으로 오손되지 않도록 알코올,벤젠등으로 오염물질을 깨끗이 제거하여야 합니다.

S

-

[+]Pt Rh13%
[-] Pt Rh       

(+)쪽에 백금(Pt) 90%,로듐(Rh) 10%로 합금한 금속도선과 (-)쪽에 고순도의 백금도선을 조합시킨 열전대로 1986년 Le Chatelier에 의하여 개발되었으며, 630.74'C에서 금 1064.43'C에 해당되는 용융점을 정하는 온도표준으로 이용되고 있습니다.
이 열전대를 사용할 때에는 R형과 같은 주의가 요구됩니다.

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