Quali sono i tipi di fili a termocoppia?

Il filo termocoppia è venduto per lettera. K, J, T, E, N, R, S e B sono le otto designazioni alfanumeriche di uso industriale comune, e ognuna è una coppia pubblicata di due metalli diversi con la propria tabella di tensione, il proprio intervallo di temperatura e il proprio errore consentito. La lettera è l'unica cosa di cui lo strumento ha bisogno per trasformare i millivolt in temperatura, motivo per cui è la prima riga di ogni specifica.

Cosa fissa la lettera e cosa lascia aperto

La lettera risponde a quattro domande contemporaneamente: quali due leghe sono all'interno, per quale intervallo di temperatura è stata caratterizzata la coppia, quanto errore è consentito quando il filo è nuovo e di che colore dovrebbe essere l'isolamento. Queste quattro sono il motivo per cui esistono le lettere, perché un acquirente in un paese e uno strumento in un altro possono concordare una lettura senza scambiarsi tabelle.

Ciò che la lettera non risponde è dove quel filo può essere utilizzato. L'intervallo nominale su una scheda tecnica è l'intervallo su cui si comporta la coppia, e non è il limite dell'installazione. Il calibro del conduttore, l'isolamento, la guaina e l'atmosfera sottraggono tutti temperatura, e questi appartengono all'acquirente, poiché lo standard non ha nulla da dire al riguardo.

Le otto tipologie di lettere

Quattro delle otto sono coppie di metalli base, costruite su nichel, ferro e rame, e quattro sono coppie di metalli nobili costruite su platino e rodio. I due gruppi hanno prezzi molto diversi e si comportano diversamente, e la divisione è la prima cosa da sapere.

Tre fatti su quella tabella valgono la pena di essere isolati, perché ognuno cambia una decisione. Il tipo E ha l'uscita più alta di qualsiasi tipo standard, quindi un piccolo cambiamento di temperatura produce un segnale più grande e lo strumento ha un lavoro più facile; ecco perché si trova più spesso sui banchi di prova che sul lavoro di processo generale. Il tipo B ha l'uscita più bassa delle otto, e i suoi dati pubblicati notano che legge allo stesso modo a 0 °C e 42 °C, motivo per cui non può essere utilizzato affatto all'estremità fredda. E il tipo K copre l'intervallo più ampio dei tipi di metallo base, che è la maggior parte del motivo per cui è il predefinito.

Le coppie tungsteno-renio non sono in questa tabella di proposito. I tipi C e D utilizzano rispettivamente W5Re/W26Re e W3Re/W25Re, e non sono designazioni alfanumeriche nello stesso senso: sono coperti dalla norma ASTM E1751, la guida per combinazioni non designate alfanumericamente, e si trovano al di fuori delle tabelle designate alfanumericamente. Una specifica che richiede una coppia di tungsteno è una conversazione diversa da una che richiede una lettera.

L'intervallo sulla scheda tecnica non è l'intervallo in servizio

Viene indicato un intervallo nominale per la coppia di leghe. I limiti superiori pubblicati di seguito sono per termocoppie protette, in una guaina a fondo chiuso, e differiscono per calibro del conduttore. Lo stesso tipo che è classificato a 1.250 °C sulla carta è classificato a 760 °C nel calibro più fine elencato.

Esiste anche un secondo intervallo, ed è quello che causa discussioni. Le tabelle di tolleranza non coprono l'intero intervallo nominale. Secondo la norma ASTM E230, i limiti pubblicati si applicano al Tipo J da 0 a 760 °C, ai Tipi K e N da 0 a 1.260 °C, al Tipo T da 0 a 370 °C, al Tipo E da 0 a 870 °C, ai Tipi R e S da 0 a 1.480 °C, e al Tipo B da 870 a 1.700 °C. Al di fuori di questi intervalli, il filo non viene acquistato in base a un limite pubblicato, qualunque sia l'intervallo nominale, e le percentuali si applicano alle letture superiori a zero.

Tolleranza: due sistemi, due set di numeri

Europa e Nord America descrivono lo stesso filo in lingue diverse, e i due non sono intercambiabili in un ordine di acquisto. Il Nord America utilizza gradi, chiamati limiti standard e limiti speciali, e quota ciascuno come il maggiore tra un numero fisso di gradi o una percentuale della lettura. La norma IEC 60584 ordina il filo in classi, numerate 1, 2 e 3, e quota ciascuna rispetto a un intervallo di temperatura.

La frase "il maggiore tra" conta più di quanto sembri. Una lettura di 500 °C di un Tipo K di grado standard può essere errata di ±3,75 °C, perché lo 0,75% di 500 è maggiore del fisso 2,2 °C; un filo di grado speciale allo stesso punto può essere errato di 2,0 °C. Al di sotto di circa 293 °C la cifra fissa prende il sopravvento e governa invece. Quindi l'errore a cui un acquirente ha diritto non è una costante, e un'affermazione sull'accuratezza che non nomina la temperatura non è affatto un'affermazione.

Due ulteriori insidie si nascondono nel confronto. Il Tipo J è coperto fino a 750 °C secondo IEC e 760 °C secondo ASTM, quindi una scheda tecnica scritta secondo uno standard e letta rispetto all'altro sembrerà sbagliata di 10 °C. E le classi IEC sono intervalli, quindi lo stesso filo di Classe 2 porta due numeri diversi a seconda di dove nel suo intervallo viene utilizzato. Quando viene quotato un filo, lo standard deve essere nominato accanto alla classe o al grado, altrimenti il numero non ha alcun significato.

Il codice colore e l'errore che causa

Il colore dell'isolamento serve a identificare il tipo senza leggere la stampa, e i due standard alla base di ciò sono in disaccordo. Secondo ANSI MC96.1 e ASTM E230, il filo negativo è sempre rosso e il filo positivo porta il colore del tipo. Secondo IEC 60584, il filo negativo è invece bianco, il che cambia ogni coppia.

Un cavo giallo-rosso di Tipo K in un quadro nordamericano e uno verde-bianco su apparecchiature importate sono la stessa termocoppia in due dialetti. Da ciò derivano due errori, ed entrambi vengono commessi ai terminali, non alla tavola da disegno. Il primo è la polarità: invertire i gambi di una coppia inverte la lettura, e il risultato sembra un problema di calibrazione. Il secondo è il cavo di prolunga. Ogni giunzione tra metalli diversi aggiunge la propria tensione, quindi un normale cavo di rame che corre tra il sensore e lo strumento introduce giunzioni che non sono mai state nel calcolo. Il cavo di prolunga deve corrispondere alla lettera del tipo per tutta la lunghezza, e lo standard deve essere nominato quando si ordina il cavo.

Cosa fallisce ogni tipo

Nessun tipo fallisce a caso. Ognuno ha una debolezza nota, e la maggior parte di essi si manifesta come un cambiamento nella lettura, senza che nulla sia visibilmente rotto.

Scelta di un tipo, in cinque controlli

L'ordine dei controlli è importante, perché i primi due escludono i tipi e il resto sceglie solo tra ciò che rimane.

1. Intervallo di temperatura. Scegli un tipo il cui intervallo pubblicato lasci un margine sopra il picco, quindi riducilo per il calibro, l'isolamento e la guaina. La cifra nominale è il punto di partenza, non la risposta.
2. Atmosfera. Le condizioni ossidanti si adattano a K, N, R e S. Vuoto, condizioni inerti e riducenti si adattano a J. L'umidità favorisce T ed esclude J. L'idrogeno e i gas riducenti escludono i tipi di platino.
3. Accuratezza. Decidi se i limiti standard sono sufficienti prima di prezzare il grado speciale, e ricorda che il risultato è buono solo quanto la gestione della giunzione di riferimento e lo strumento dietro di esso.
4. Strumento e cavo. Il controller, il trasmettitore o il registratore devono essere impostati sulla lettera esatta, e il cavo di prolunga deve corrispondere fino ai terminali.
5. Standard colore. Conferma se il sito legge i colori ANSI o IEC prima che il filo venga tagliato.

Questi cinque controlli producono una specifica breve, e la specifica è ciò che l'ordine dovrebbe contenere.

Domande che pongono gli acquirenti

Qual è il tipo di termocoppia più comune?

Tipo K, di gran lunga. Copre l'intervallo più ampio dei tipi di metallo base, è il più economico delle quattro coppie per uso generale, e quasi tutti i controller e trasmettitori lo supportano pronto all'uso. Ciò che lo esclude è l'atmosfera: è la scelta sbagliata sottovuoto, o in un forno che alterna condizioni ossidanti e riducenti.

Qual è il tipo più accurato?

Tipi R e S, sulla carta. I loro limiti speciali sono ±0,6 °C o 0,1% della lettura, i più stretti degli otto, e il Tipo S è spesso usato come riferimento. Tra i tipi di metallo base, il Tipo T è il più stretto a ±0,5 °C o 0,4%, il che è parte del motivo per cui viene utilizzato per il freddo e il lavoro di laboratorio. L'accuratezza sulla carta non è accuratezza sul campo: la giunzione di riferimento, il cavo di prolunga e lo strumento aggiungono tutti errore.

Cosa mi dice il colore del filo termocoppia?

Se sai a quale standard è stato colorato. Secondo ANSI, il gambo negativo è rosso e il gambo positivo prende il colore del tipo, quindi una coppia di Tipo K è gialla e rossa. Secondo IEC, il gambo negativo è bianco, e la stessa coppia di Tipo K è verde e bianca. Una coppia che sembra sconosciuta è più probabile che sia dell'altro standard che del sensore sbagliato.

Qual è la differenza tra limiti standard e limiti speciali?

L'errore consentito, e circa la metà di esso. Per il Tipo K, il limite standard è ±2,2 °C o 0,75% e il limite speciale è ±1,1 °C o 0,4%, a seconda di quale delle due cifre sia maggiore alla temperatura in questione. IEC descrive lo stesso filo con numeri di classe invece di gradi, e i numeri differiscono leggermente, quindi lo standard deve essere nominato sull'ordine.

Posso sostituire il Tipo N con il Tipo K?

Non senza cambiare il resto del circuito. Il Tipo N è stato sviluppato come alternativa più stabile a K sotto calore prolungato, e porta gli stessi limiti pubblicati, ma è una coppia di leghe diversa con una tabella di tensione diversa. Il trasmettitore, il controller o il registratore devono essere impostati su N, e il cavo di prolunga deve essere anche di Tipo N, altrimenti la lettura viene presa dalla tabella sbagliata.

Perché lo stesso filo ha due limiti di temperatura diversi?

Perché l'intervallo nominale descrive la coppia di leghe e il limite di servizio descrive l'installazione. Una coppia di Tipo K è caratterizzata da −200 a 1.250 °C, ma il limite superiore pubblicato per una termocoppia protetta scende da 980 °C in 20 AWG a 760 °C in 30 AWG, e le tabelle di tolleranza ASTM coprono un intervallo più ristretto rispetto all'intervallo nominale in ogni caso. Il limite che si applica è il più basso dei tre.

Riepilogo

Le otto tipologie alfanumeriche sono una scorciatoia per quattro cose contemporaneamente: la coppia di leghe, l'intervallo per cui la coppia è stata caratterizzata, l'errore consentito e il colore dell'isolamento. Il Tipo K è il predefinito per uso generale, T ed E coprono l'estremità fredda e l'estremità ad alta risoluzione, N è il tipo di metallo base più stabile sopra i 1.000 °C, e R, S e B coprono gli estremi a un prezzo di platino. Ciò che la lettera non stabilisce è il limite in servizio, che decidono il calibro, la costruzione e l'atmosfera.

DLX Alloy produce leghe di nichel a Changzhou, Jiangsu dal 2002, su un sito di 12.000 m² che detiene la certificazione ISO 9001 ed è auditato da SGS. Il filo termocoppia è fornito nelle otto tipologie alfanumeriche sopra, come filo nudo e come cavo isolato a minerale: inviare il tipo, il grado o la classe, l'intervallo e la costruzione per una quotazione confermata.

Riferimenti

1. ASTM E230/E230M, tabelle di temperatura-forza elettromotrice per termocoppie standardizzate. Fonte per i limiti di errore, per gli intervalli su cui si applicano tali limiti e per il codice colore nella sua forma ANSI.
2. IEC 60584-1, termocoppie: specifiche EMF e tolleranze. Fonte per il sistema di classi e per la tabella delle tolleranze.
3. IEC 60584-3, termocoppie: cavi di prolunga e di compensazione, tolleranze e sistema di identificazione. Fonte per il codice colore IEC e il gambo negativo bianco.
4. ANSI MC96.1, termocoppie per la misurazione della temperatura. Fonte per le assegnazioni dei colori ANSI, in cui il gambo negativo è rosso per ogni tipo.
5. ASTM E1751/E1751M, guida per tabelle temperatura-EMF per combinazioni di termocoppie non designate alfanumericamente. Fonte per la posizione delle coppie tungsteno-renio, Tipo C e Tipo D, al di fuori delle designazioni alfanumeriche.
6. TE Connectivity confronto dei tipi di termocoppie. Fonte per i nomi commerciali, gli intervalli di applicazione, le tabelle di specifiche di progettazione e i limiti superiori raccomandati per calibro del filo.
7. Tabella dei tipi di termocoppie pubblicata e confronto delle tolleranze, Tripoint Technical Services. Fonte per i limiti di errore per grado, l'esempio pratico della regola "il maggiore tra", il confronto dei colori ANSI rispetto a IEC e le modalità di guasto per tipo.
8. Dati di prodotto detenuti da DLX Alloy. Fonte per le forme fornite.

Le cifre citate sono valori pubblicati per filo nuovo e non sono limiti di accettazione. Un lotto di termocoppie viene accettato in base al tipo, grado o classe, intervallo e costruzione ordinati, e le cifre di tolleranza descrivono solo filo nuovo: non dicono nulla sulla deriva dopo che il sensore è stato in servizio, che è una questione di calibrazione.