熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線截面積與最大敷設(shè)長度之間的關(guān)系

除B分度號外的其他分度號熱電偶接線時必須使用補(bǔ)償導(dǎo)線，儀表工選用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時要結(jié)合回路電阻和敷設(shè)長度要求綜合考慮，作者在本文分享熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線截面積與最大敷設(shè)長度之間的關(guān)系，方便大家正確選用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線。



1、熱電偶測量回路最大允許電阻
影響補(bǔ)償導(dǎo)線線芯截面積和敷設(shè)長度的關(guān)鍵因素是儀表回路中的電阻，下面昌暉儀表給出熱電偶測量回路的最大允許電阻。

熱電偶測量回路檢測原理如圖1所示：

圖1 熱電偶回路檢測原理示意圖
說明：A、B為熱電偶的兩根偶絲；A1、B1為補(bǔ)償導(dǎo)線；t為測量端的溫度；t1為熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線接點(diǎn)的溫度；t0為參考端的溫度；E為測量回路中的電勢

圖1中A1與A、B1與B的熱電特性相近。根據(jù)熱電偶的中間導(dǎo)體定律和中間溫度定律，檢測端電勢E的計(jì)算式為：
E=EAt,t1+EA1t1,t0-EBt,t1-EB1t1,t0=EABt+EA1B1t1,t0
式中EAt,t1，EBt,t1為偶絲A，B在溫差t-t1時產(chǎn)生的電勢；EA1t1,t0，EB1t1,t0為補(bǔ)償導(dǎo)線A1，B1在溫差t1-t0時產(chǎn)生的電勢；EABt，t1為熱電偶在溫差t-t1時產(chǎn)生的電勢；EA1B1t1,t0為補(bǔ)償電纜在溫差t1-t0時產(chǎn)生的電勢。

由這個公式可見，熱電偶檢測回路中測得的熱電勢是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與補(bǔ)償電纜產(chǎn)生的熱電勢之和。

根據(jù)湯姆遜溫差電勢公式和伯爾帖接觸電勢公式可知，熱電勢只與導(dǎo)體材料的性質(zhì)和導(dǎo)體兩端的溫度以及兩種導(dǎo)體接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與導(dǎo)體長度、截面大小及沿導(dǎo)體長度上溫度的分布無關(guān)。但技術(shù)人員只能通過儀表測量顯示得知檢測端電勢，因此熱電偶測量回路的最大允許電阻由測量儀表的類型和內(nèi)部電路決定。由于各廠家熱電偶測量變送單元的電路不同，且內(nèi)部電路對外保密，所以設(shè)計(jì)人員很難根據(jù)電路計(jì)算回路的最大允許電阻。有些測量變送單元提供了線路阻抗的要求，即要求補(bǔ)償導(dǎo)線的往復(fù)電阻小于1kΩ，如CS3000系統(tǒng)的熱電偶輸入模塊AAT141、 AAT145，Honeywell TPS系統(tǒng)的熱電偶輸入板卡MC-GRMT01等，但大部分熱電偶測量變送單元提供的技術(shù)參數(shù)中沒有對線路阻抗提出要求。

根據(jù)現(xiàn)場工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對于輸入阻抗大于1MΩ的測量變送單元，只要測量回路上的電阻小于1kΩ，就能保證儀表回路正常工作。因此，隔爆和非防爆熱電偶測量回路補(bǔ)償導(dǎo)線的往復(fù)電阻應(yīng)小于1kΩ；配置齊納柵的本安回路補(bǔ)償導(dǎo)線的往復(fù)電阻應(yīng)小于1kΩ減去齊納柵的端端電阻(端端電阻可從安全柵樣本上查得)；配置隔離柵的本安回路，因隔離柵實(shí)質(zhì)上就是一個測量變送單元，故只要補(bǔ)償導(dǎo)線的往復(fù)電阻小于1kΩ就能保證回路正常工作。

2、補(bǔ)償導(dǎo)線截面積與最大敷設(shè)長度的關(guān)系
補(bǔ)償導(dǎo)線截面積選用與熱電偶回路的儀表配置有關(guān)系，昌暉儀表在實(shí)際工作中總結(jié)了補(bǔ)償導(dǎo)線截面積與最大敷設(shè)長度的具體數(shù)據(jù)，供儀表工在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中使用