열전대 와이어 설명: 원리, 부품, 유형 및 선택
열전대 와이어란 무엇인가요?
열전대는 서로 다른 두 개의 금속을 연결하여 만든 온도 센서입니다. 이러한 금속이 가열되거나 냉각되면 열전 효과로 알려진 작은 전압이 발생하는데, 이는 두 접합부 사이의 온도 차이와 직접적으로 관련이 있습니다. 그러면 이 전압을 측정하여 온도 수치로 변환할 수 있습니다.
열전대는 정밀한 온도 모니터링이 중요한 산업, 과학 및 상업용 애플리케이션에서 널리 사용됩니다. 특히 용광로, 오븐, 엔진과 같이 고온 제어가 필요한 공정에서 널리 사용됩니다. 온도 범위와 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 다양한 유형의 열전대가 사용되는데, 이에 대해서는 나중에 자세히 살펴보겠습니다.
열전대 와이어의 작동 원리
열전대 와이어 작동의 기본 원리는 서로 다른 온도에 노출된 두 개의 접합부에서 서로 다른 두 금속이 결합될 때 전압이 발생하는 현상인 시벡 효과입니다. 이 프로세스는 접합부 생성부터 최종 온도 판독까지 다음과 같이 네 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다:
- 핫 및 콜드 정션: 열전대 와이어의 한쪽 접합부는 측정 지점(핫 접합부)에 배치되고 다른 쪽 끝은 기준 온도(콜드 접합부 또는 "기준 접합부")에 배치됩니다.
- 전압 생성: 서로 다른 두 금속이 온도 차이를 받으면 접합부에서 작은 전압이 발생합니다. 이 전압은 전선의 양쪽 끝 사이의 온도 차이와 직접적으로 관련이 있습니다.
- 전압 측정: 이 전압은 장치(예: 전압계 또는 열전대 측정기)로 측정되며, 이 전압을 기반으로 핫 접합부의 온도가 계산됩니다.
- 출력: 생성된 전압은 사용되는 금속의 종류에 따라 다르며, 이 전압을 사용하여 핫 접합부의 온도를 결정합니다.
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더 읽어보기: 포지티브 또는 네거티브? 열전대 전선 식별을 위한 초보자 가이드
열전대 전선 부품 설명
일반적인 열전대 와이어는 몇 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다:
- 전도성 전선: 전선 자체는 열전 특성에 따라 선택된 두 가지 다른 금속으로 만들어집니다. 일반적인 재료는 다음과 같습니다:
- 구리 (T타입 열전쌍용)
- 니켈-크롬 및 니켈-알루미늄 ( 유형 K 열전대용)
- 백금 및 로듐 (유형 R, S, B 열전대용)
- 접합부: 열전대 회로에는 두 개의 접합부가 있습니다:
- 핫 정션: 온도가 감지되는 측정 끝단입니다.
- 콜드 정션(또는 기준 정션): 알려진 기준 온도로 유지되는 열전대의 끝 부분입니다.
- 절연: 전선을 보호하고 단락을 방지하기 위해 열전대 전선은 종종 유리 섬유, 테프론 또는 세라믹 코팅과 같은 재료로 절연됩니다. 절연은 또한 전선이 서로 접촉하는 것을 방지하여 정확한 판독값을 보장합니다.
- 보호 피복: 일부 열전대 전선은 물리적 손상과 화학 물질 노출을 방지하기 위해 스테인리스 스틸과 같은 재질로 만들어진 보호 피복으로 둘러싸여 있어 열악한 환경에서도 전선이 손상되지 않도록 보호합니다.
열전대 유형
열전대 와이어는 각 유형이 고유한 금속 및 온도 범위의 조합에 해당하므로 함께 사용되는 열전대 유형에 맞게 특별히 설계되었습니다. 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다:
- 유형 K(크로멜-알루멜): 가장 널리 사용되는 열전대 유형으로, 다용도성과 신뢰성으로 잘 알려져 있습니다. 일반적으로 -270°C~1372°C의 넓은 온도 범위를 가지며 산업용 애플리케이션에 주로 사용됩니다.
- 유형 J(철-콘스탄탄): 유형 J 열전대는 -40°C ~ 750°C의 온도에 적합하며 일반적으로 범용 온도 측정에 사용됩니다.
- 유형 T(구리-콘스탄탄): 200°C ~ 350°C 범위의 저온 측정에 이상적입니다. 극저온 및 식품 가공 산업에서 자주 사용됩니다.
- 유형 R(백금-로듐): 유형 R 열전대는 일반적으로 0°C~1600°C의 고온 측정에 사용됩니다. 정확도가 매우 높으며 일반적으로 과학 분야에 사용됩니다.
- 유형 S(백금-로듐): 유형 R과 유사하지만 백금과 로듐의 비율이 다릅니다. 실험실에서 고정밀 측정에 사용됩니다.
- 유형 B(백금-로듐): 최대 1700°C의 범위로 매우 높은 온도를 측정하는 것으로 알려져 있습니다. 유형 B는 일반적으로 용광로 모니터링과 같은 고온 산업 분야에서 사용됩니다.
- 유형 E(크로멜-콘스탄탄): 높은 출력으로 저온 측정에 유용한 타입 E 열전대는 -200°C~900°C의 범위에서 사용할 수 있습니다.
- 유형 N(니크로실-니실): 이 열전대 유형은 안정성과 산화에 대한 저항성이 향상되어 고정밀 산업 분야에 적합합니다. 온도 범위는 -200°C ~ 1300°C입니다.
열전대 와이어 선택 방법
열전대 와이어를 구매할 때는 특정 용도에 적합한 유형을 선택하는 것이 중요합니다. 산업, 연구 또는 실험실 환경에서 작업하든 고품질 열전대 와이어를 선택하면 온도 측정의 정확성과 수명을 보장할 수 있습니다.
- 온도 범위: 구매하려는 열전쌍 와이어의 온도 범위가 특정 요구 사항에 적합한지 확인하세요.
- 재질: 사용 환경에 적합한 재질로 만들어진 열전쌍 와이어를 선택하세요. 예를 들어, 고온 환경에서는 K타입 또는 S타입 열전대를 선택하세요.
- 절연 및 피복: 조건(예: 화학물질 노출, 높은 습도 또는 극한의 온도)에 따라 적절한 절연 및 보호 피복을 선택합니다.
- 정확성: 애플리케이션에 필요한 정밀도 수준에 맞는 등급의 전선인지 확인하세요.
애플리케이션의 특정 요구 사항을 충족하는 열전대 와이어를 신중하게 선택하면 어떤 환경에서도 신뢰할 수 있고 정확한 온도 측정을 보장할 수 있습니다. 스탠포드 어드밴스드 머티리얼즈(SAM)는 백금-로듐(Pt-Rh), 유형 J, 유형 K 및 텅스텐-레늄 합금 열전대 와이어를 포함한 다양한 프리미엄 열전대 와이어를 공급합니다. 열전대 전선 제품 및 사양에 대한 자세한 내용은 전체 제품 카탈로그를 참조하세요.
참조:
[1] Litteaur, Raymond. (2018). 압력 용기의 다점 열전대에 대한 현장 검증 기법. 10.13140/RG.2.2.20703.30885.
