探究热电偶和热电阻在电源变压器温升测量中的运用

卜天容

摘要：热电偶和热电阻作为两种重要的测量元件，目前已广泛地运用在各种温度测量与控制系统中。热电偶温度计和热电阻温度计已经在电源变压器温升测量中得到了普遍的运用，并且取得了不错的效果。

关键词：热电偶;热电阻;电源变压器;温升测量

引言

热电偶和热电阻作为两种重要的测量元件，目前已广泛地运用在各种温度测量与控制系统中。电源变压器作为一种设备辅件，如果工作设备在局部产生故障的情况下，而引起变压器温升过高且已超出变压器材料件所能承受的温度，可能会使变压器绝缘失效，引起触电危险或着火危险。所以在设备中对电源变压器温升的测量是必不可少的。

1热电偶和热电阻在电源变压器自动检测的重要性

在热电偶热电阻检测的过程中应用智能自动测试系统，对于热电偶热电阻的检测可以自动化操作。这种检测系统中安装有各种热学传感器，诸如各种型号的热电偶和各种温度计（水银温度计、温度接点的开关、热电阻等），在系统运行的过程中，这些装置都发揮各自的应用价值。随着科学技术快速升级，各种新的成果涌现出来，与电子测量技术相结合，在高端领域发挥着重要的作用，特别是在航空航天、军事以及化工等领域，电子测量技术都得到广泛应用，尤其在热电偶处理生产线上，以及热电阻在热处理生产线上，该技术的使用量是非常大的。对于传感器的检测，不仅要求准确，还需要速度快。这就需要发挥自动检测的作用，使得检测工作实现批量化。各个计量单位和研究机构在检测热电偶热电阻的时候，采用智能自动测试系统进行检测，不仅成本低，而且能够获得良好的效果。

2热电偶和热电阻的区别

2.1工作原理的区别

热电偶是由两根不同的导体或半导体材料焊接或绞接而成，分为热端和自由端，热端插入需要测温的设备中，冷端置于设备的外面，如果两端所处的温度不同则在热电偶回路中便会产生热电势，由于热电势是被测温度的函数，测得电动势的数值后，便可换算成温度值。热电阻是根据导体的电阻值会随着温度的变化而变化的性质，将电阻的变化转换为电信号，从而进行温度测量的。

2.2结构的区别

普通的热电偶通常由热电极、绝缘材料和电偶保护套管以及接线盒等构成。热电偶一般采用带孔的耐高温陶瓷管作为绝缘材料，热电极从耐高温陶瓷管孔中引出。保护套管的材料需具备耐腐蚀、耐高温、机械强度高、气密性好、热导率高等性能主要有金属、非金属、金属陶瓷3类，目前最常用保护套管是不锈钢的，适宜在900℃以下的工况条件。热电阻最主要的部分是电阻体加上绝缘套管、保护套管以及接线盒等部件，将电阻丝缠绕在石英、陶瓷或塑料等绝缘骨架上，再套上保护套管，并在热电阻丝与套管中间填充导热材料。

2.3使用特点区别

如果使用热电偶给低于500℃的温度进行检测，那么就不一定适用。比如达到温度为100℃的时候，热电偶的热点势就只有0.645mv，这么小的热电势，就会对电位差计的防干扰举措具有一定的要求，而且修理仪表工作也非常的麻烦。此外，如果温度很低的话，那么冷端温度变化和环境温度所形成的误差就会很明显，而且还很难得到补偿。因此在中低温区，使用热电阻温度计是最为合适的。现在使用最为普遍的是铂以及铜，另外，目前已经采用锰、铑等来制作热电阻，其突出的特点在于测量的准确率高、性能稳定，而采用铂热电阻的准确率会更高，一般情况下，热电阻会与显示仪表、记录仪结合到一起采用，这样就能够直接对-200℃到+600℃内的液体、气体等进行温度检测。

3热电偶和热电阻在电源变压器温升测量中的运用

3.1表面前处理

表面前处理的主要目的是保证基材表面的清洁，调整表面的粗糙度，通过各种是工艺使其表面应力降低，改善其润湿性，或者使表面具有新的功能团，最终使涂料和基材能很好的附着，同时，为后序涂层的施工做好准备，并与其有良好的配套性。由于以上碳纤维复合材料表面的特点，其在涂覆底漆前必须经过特殊处理，使其表面具有化学活性的基团，即，改善了结合应力，提高表面能，从而提高了和涂层的附着力。碳纤维材料表面并不适用传统的脱脂、表调、磷化。同时碳纤维材料表面的瑕疵并不均匀。所以碳纤维材料的表面前处理必须包含以下几个过程的一种或者多种：打磨、火焰处理、等离子处理。

3.2提高热电偶热电阻检定的精准度

要提高热电偶热电阻检定的精准度，对于能自动测试系统检测的要求非常高，且不会产生误差，发挥一定的温度控制的作用。充分考虑到扫描开关、冷端补偿以及智能测量设备的运行效果。如果TGCS系统所选择的智能数字表为0.01级，使用的热电偶为一等标准，扫描开关的寄生电势不超过0.21kV，测量精度就有所保证，各项指标能够满足检测要求。转换开关的寄生电势直接影响热电偶的MV信号值，系统通过对低电势扫描开关的改进大大减小了扫描开关对热电偶的MV信号值的影响，可长期保证寄生电势小于等于0.3μV，从而可支持八位半数字多用表，显著提高测量精度。

3.3火焰处理

主要原理是通过高温的火焰的高能量是基材表面的污物等挥发，保证其洁净度;再则高温火焰将燃料和空气中的大量物质电离，包含有大量的离子，这些离子的氧化性很强，高温下和基材表面物质发生了氧化反应，从而使基材表面出现了一层极性功能团，提高了其表面能。同时也可以起到消除应力的作用，整体上增加了和液体的润湿性，保证了涂层和基材的附着力。

3.4检定炉或恒温槽控制

热电偶检定对炉温稳定性和热电阻检定对恒温槽温度稳定性要求较高，系统设计了一套专业PID算法，扩大了检定炉或恒温槽的恒温区，通过对调功器的调节，可保证检定炉或恒温槽温度在达到检定温度后，炉温波动不超过0.2℃，恒温槽温度波动不超过0.04℃。

结束语

热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，尽管其作用相同都是测量物体的温度，但是它们的原理与特点却不尽相同。热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件，它的主要特点就是测量范围宽、性能比较稳定，同时结构简单、动态响应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。热电偶的测温原理是基于热电效应。

参考文献

[1]郑倩.热电偶与热电阻温度计在工程中的应用[J].民营科技，2015（07）：48-49.