온도검출센서
열전대 (THERMO COUPLE)
- 열전대란？
두 종류의 금속도체 양단을 전기적으로 접속시키고 이 양단에 온도차를 주면 회로 중에 전류가 흐른다.(Zee Back효과) 이와같이 한 쪽(기준접점)의 온도를 일정온도로(원칙적으로 0℃) 유지하고 열기전력의 수치를 측정함으로써 다른 끝단(측온접점)의 온도를 알 수가 있다. 이 두 종류의 금속 도체를 열전대라고 한다.
- 열전대의 특징
공업용에 사용되는 열전대는 다른 온도계에 비해서 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
1. 응답이 빠르고 시간 지연(Time lag)에 의한 오차가 비교적 적다.
2. 적절한 열전대를 선정하면 0℃∼2500℃ 온도 범위의 측정이 가능하다.
3. 특정의 점이나 좁은 장소의 온도측정이 가능하다.
4. 온도가 열기전력으로써 검출되므로 측정, 조절, 증폭, 변환 등의 정보처리가 용이하다.
5. 0.5mm에서부터 12.7m/m까지 외경이 있으며 외경에 따라서 각각 제조할 수 있따.
- 구조 및 계측방법
일반적으로 열전대는 양소선 상호간에 단락을 방지하는 절연관을 사용하고 소선이 피측정물 이나 분위기등에 직접 닿지 않도록 보호관에 넣어서 사용한다. 또 기준접점은 일정한 기준 온도로 보정하여야 한다. 열전력은 가동 코일형 또는 전자관식 자동 평형형 계기, 전위차계 등으로 측정한다.
- 사용상의 주의사항
열전대는 여러가지 종류가 있지만 사용장소, 용도에 따라서 적정한 것을 선정하는 것이 가장 중요하다. 온도를 정확하게 측정하기 위해서는 열전대 선정의 내열, 내진성을 고려한 보호관 등의 선정, 구조 및 취부 방법(위치) 등에 유의할 필요가 있다.
- B 열전대(백금, Rhodium 30%-백금- Rhodium 6%)
B열전대는 +쪽에 Rh 30%를 포함한 백금 Rh과 -쪽에 Rh 6%를 포함한 백금 RH합금을 사용한 열전대이다. 백금에 RH의 함유량을 증가함에 따라 융점 및 기계적인 강도가 상승하고 또 순백금(pt)의 사용중에 생기는 +쪽으로부터 -쪽으로의 (RH)확산에 의한 열기전력의 특성의 열화를 방지하는 것을 목적으로 한 열전대이다. 또 중성분위기 중에서의 연속 사용이 가능하고 환원성 분위기 중에서도 보통의 R열전대에 비하여 수명이 길다. 이 열전대는 R.S열전대에 비하여 고온에서 사용
※ +측에 Rh 30%, -측에 Rh 6%를 포함하며 R · S타입보다 고온에 사용
- R 열전대(백금, Rhodium 13%-백금)
R 열전대 +쪽에 Pt, Rh(13%)합금과 -쪽에 순 Pt를 사용한 열전대입니다. 극히 고순도 백금(99.999-99.9999%)의 귀금속을 사용하고 있기 때문에 KS규격에 의한 0.25%의 오차를 충분히 만족시키는 고정도를 갖고 있다. 이 열전대를 진공중 및 환원성 분위기중, 금속증기, 분위기 중에서 직접 사용하는 것을 피한다. 사용은 다음 사항에 충분한 배려를 필요로 한다.보호관 및 전열관에는 철함유량이 낮은 고순도 알루미나 재질을 사용하여야 한다. 또 열전대 자체의 취급에도 주의를 요하며 손의 땀이나 기름으로 오손되지 않도록 알코올, 벤젠 등으로 오염을 제거하는 것이 중요하다.
※ +측에 Rh 13%, -측에 고순도 백금 99.9%를 사용하며 S타입보다 고온에 사용
- S 열전대(백금, Rhodium 10%-백금)
S열전대는 +쪽에 Pt, Rh(10%) 합금과 -쪽에 순 Pt를 사용한 열전대이다.1886년에 르. 자트리에 의해서 개발된 열전대이며 역사적인 경위로 IPTS(국제실용온도)에서는 안티몬의 용응정(630.74℃)으로부터 금의 용융점(1064.43℃)까지의 온도 표준으로 사용되며, 1981년의 KS개정에 의하여 KS화 되었다.
※ +측에 Rh 10%, -측에 고순도 백금 99.9%를 사용
- K 열전대(chromel-Alumel)
K 열전대는 +쪽에 Cr을 약 10% 포함한 Ni-Cr합금(chromel)과 -쪽에 Al, Mn을 조금 포함한 Ni합금(Alumel)을 사용한 열전대이다. 미국 호스킨스사에서 1906년 A.L. Marsh 에 의해서 개발되었고 그 후 개량을 더하여 현재 공업용의 열전대로서 가장 넓게 사용되며 신뢰성이 높다.이 열전대는 고온(약1200)까지 사용이 가능하고 기전력특성의 직선성이 양호하며 비교적 내열, 내식성이 높은 것이 특징이다. 또 금속증기 공기중 및 O2, N2, Co2 가스(gas)중에서 기전력은 안정되어 있다. 그러나 환원성(H2, Co)가스 중 또 산소분압이 낮은 조건에 대해서는 크로멜(chromel)선의 열화 "Green Rot"라 불리는 Cr선택 산화현상이 생겨 이 때문에 기전력 치가 크게 저하하여 큰 오차가 생기는 경우가 있으므로 사용할 때에는 충분한 배려가 필요하다.
- E 열전대(chromel-constantan)
E 열전대는 +쪽에 K열전대와 같은 Ni-Cr합금(chromel)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan) 을 사용한 열전대이다. 공업용 열전대로서는 기전력특성이 가장 높은 것이 특징이다. 우리나라에서도 수요가 급격히 증대하고 대형화력, 원자력 발전 등에 채용되고 있다.
- J 열전대(Iron-constantan)
+쪽에 순철(Fe)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan)을 사용한 열전대이다. J 열전대는 환원성 분위기 중에서 사용에 적절하고 기전력 특성이 E열전대에 이어서 높은 것이 특징이다. 또 비교적 값이 싸기 때문에 손쉽게 측정을 할 경우에 편리한 열전대이다.
- T 열전대(Copper-constantan)
이 열전대는 +쪽에 순동(Cu)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan) 을 사용하고 있다. 그러나 호칭이 같아도 각각 +쪽의 종류에 따라 Cu-Ni합금(constantan)의 배합비를 변화시켜 열기전력 특성을 조정하고 있다.
● 백금측온저항체
일반적으로 금속의 전기저항은 온도의 변화에 따라서 증감하고 그 사이에 일정한 관계가 있다.
그 저항으로온도를 측정하는 계기가 저항온도계이고, 백금선의 저항변화를 이용한 것이 백금저항온도계이다. 측정저항계는 백금, 동 , Nickel 등이 있으며, 그중 백금선이 온도변화에 예민하게, 전기저항이 증감하므로 현재 널리 이용되며 사용온도범위는 -200℃~500℃이다.
(구조) 백금측온 저항체에는 백금선을 유리관에 권선한 것과, 운모(Mica)에 권선한 것 등이 있으며 저항소자와 내부도선 사이에 단락방지의 절연관 , 내부를 보호하는 보호관 및 단자관으로 구성되어 있다.
PT50Ω 100Ω 1000Ω
- 모델명 TC-V
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC)
② 소선경 : (0.3,0.65m/m)
③ 전장 : (L)m/m
- 모델명 TC-N
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC,Pt100Ω)
② 소선경 : (0.3,0.65m/m)
③ 압입장 : (ℓ)
④ 소선장:(ρ)
⑤ 보호관 및 취부금구재질 : (SUS 304)
⑥ 압입경 : (Ø)
⑦ Bolt규격 : (B)
- 모델명 TC-E
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC,Pt100Ω)
② 소선경 : (0.3,0.65m/m)
③ 압입장 : (L)
④ 소선장 : (ℓ)
⑤ 보호관경 : (Ø)m/m
⑥ 보호관재질 : (SUS 304)
- 모델명 TC-L
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC,R, S, Pt100Ω)
② 소선경 : (0.3, 0.5, 0.65, 1, 1.6, 2.3, 3.2)m/m
③ 압입장 : (L)m/m
④ 압입경 : (Ø)m/m
⑤ 보호관재질 : (SUS 304)
- 모델명 TC-R
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC)
② 소선경 : (0.3,0.65m/m)
③ 압입장 : (L1)m/m
④ 소선장 : (L)m/m
⑤ 보호관경 : (Ø)m/m
⑥ 보호관재질 : (SUS 304)
- 모델명 TC-G
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC,Pt100Ω)
② 소선경 : (0.3,0.65,1.6,2.3,3.2m/m)
③ 압입장 : (L)/m
④ 압입경 : (Ø)m/m
⑤ 보호관재질 : (SUS 304)
- 모델명 TC-S
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC)
② 소선경 : (0.3,0.65m/m)
③ 압입경 : (Ø)m/m
④ 보호관재질 : (SUS 304)
⑤ 전장 : (L)m/m
- 모델명 TC-M
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC,Pt100Ω)
② 소선경 : (0.3,0.65m/m)
③ 압입장 : (ℓ)
④ 소선장:(ρ)
⑤ 보호관 및 취부금구재질 : (SUS 304)
⑥ 압입경 : (Ø)
⑦ Bolt규격 : (B)
- 모델명 TC-F
① 재질 : (CA,IC,CC,CRC,Pt100Ω)
② 소선경 : (0.3,0.65,1.6,2.3,3.2m/m)
③ 압입장 : ℓ/m
④ 전장 : (L)m/m
⑤ 보호관경 : (Ø)m/m
⑥ 보호관재질 : (SUS 304)
⑦ Flange규격 : (F)
