Термоелемент (термопара)
Для вимірювання від 0 до 100°С застосовують пару константан - мідь, що дає близько 40 10 -6 V/°C нагріву. Вище 100 ° С (до +600 ° С) застосовують пару срібло - константан. Для вимірювання дуже високих температур застосовують: 1) пару платина - сплав платини з 10% іридію (до +1100°С) та 2) пару платина-сплав платини з 10% родію (до +1600°С). Для тієї ж мети використовуються пари залізо – константан, нікель – ніхром і деякі спеціальні сплави, наприклад, хромель – алюмель. Обидва дроти термоелемента для запобігання спаю від забруднення та інших пошкоджень укладають у порцелянову трубку, запаяну з одного кінця, і ізолюють один від одного азбестом, а також запаюють укварцові або з особливої вогнетривкої речовини трубки. Для вимірювання дуже малих різниць застосовують термопари з великою термоедс (порядку 120·10-6 V/°C нагріву), наприклад, пару «сплав вісмуту з 5% олова - сплав вісмуту з 3% сурми». Прилад для цієї мети називається термоелектричним стовпчиком і складається з 30-40 послідовно з'єднаних термоелементів. Його застосовують, наприклад, для дослідження розподілу енергії у спектрі. У цій термобатареї бруски, що входять в окремі пари, мають зигзаг так, що всі парні пари звернені в один бік, а непарні - в інший; бруски ізольовані один від одного азбестовим картоном. Зібрана батарея має вигляд кубика або паралелепіпеда і закладається в металеву оправу.
Термоелемент застосовують для вимірювання дуже малих змінних струмів. Для цього спай термоелемента нагрівається вимірюваним струмом, інші кінці замикаються на чутливий гальванометр. Існує багато різних конструкцій таких термоелементів, але найбільш уживаних сполук можна відзначити два. На фіг. 1 два різнорідні дроти С і D в точці До припаяні до цільної дроті АВ, нагріває спай До прохідним по ньому вимірюваним струмом. На фіг. 2 різнорідні дроти спаяні у точці До хрестом. Одна пара їх приєднана до гальванометра, а інша - до джерела струму, що вимірюється.
З'єднання фіг. 1 має ту перевагу, що дріт, що підігріває спай, однорідна, і при тій же силі струму спай буде нагрітий до більшої температури, ніж у випадку фіг. 2 де підігріваючий елемент складається з дротів різного питомого опору і нагрівається нерівномірно.
Для термоелемента застосовують пари: платина - нікель, константан - залізо, константан - манганін та ін. Для зменшення тепловіддачі та підвищеннячутливості термоелемент укладають у невелику евакуйовану скляну посудину. Чутливість такого вакуумного термоелемента при незмінному струмі залежить від металів термопари, від способу прикріплення її до дроту, що нагріває, і від діаметра останньої. При струмі через термоелемент в 10 mА через дріт, що підігріває, діаметром 15 мкм термопара залізо - константан при акуратній пайці оловом дає термоедс.
10 мА. При ретельному електрозварюванні термопари можна за тих же умов отримати 17 mV і більше. Основна вимога – мінімальний розмір спаю.
Термоелементи виготовляються для вимірювання струмів (головно високочастотних) від часток mА до десятків А у вигляді самостійних приладів або вставлених всередину вимірювальних приладів. У разі часто використовується не одна термопара, а батарейки з кількох термопар. Отримати однорідні термоелементи дуже важко, і в роботі з ними потрібно ретельне градуювання.
Було зроблено багато спроб використовувати термоелементи в технічних цілях для безпосереднього перетворення теплової енергії на електричну без застосування проміжного тіла, яким є вода та водяні пари. Проте ККД таких термобатарей настільки низький (порядку 1—3%), що їх застосування для технічних цілей з економічних міркувань нині цілком виключається.
Джерело: Мартенс. Технічна енциклопедія. Том 23 – 1934 р.