Sonde za termopar dolaze u dva tipa spoja: uzemljeni i neuzemljeni. Ova naizgled mala unutrašnja razlika utiče na brzinu odziva, otpornost na električnu buku i potencijal za petlje uzemljenja u instalaciji PTFE grejača. Razumevanjeuzemljeni vs neuzemljeni termoelement PTFE grijačkriteriji odabira pomažu u sprječavanju nepravilnih očitavanja temperature i kvarova na regulatoru.
Grounded Junction
U termoelementu sa uzemljenim spojem, dvije žice termoelementa su zavarene direktno na unutrašnjost metalnog omotača sonde. Sam spoj postaje električni i termički dio omotača. Ova konstrukcija pruža brzu termičku reakciju jer toplota vodi direktno od omotača do spoja bez interventnog izolacionog sloja.
Električna veza, međutim, znači da signal termoelementa dijeli isti potencijal uzemljenja kao i omotač. Ako omotač dođe u kontakt s provodljivim spremnikom, uzemljenim tijelom grijača ili uzemljenim procesnim fluidom, stvara se neželjeni električni put. U okruženjima sa visokim električnim šumom-kao što su pogoni sa varijabilnom frekvencijom (VFD), prekidači-napajanja ili silicijumski{4}}kontroleri snage kontrolisanog ispravljača (SCR)-ova staza ubrizgava šum u milivoltni signal. Rezultat je fluktuirajuće ili pomaknuto očitavanje temperature koje može zbuniti regulator.
Uzemljeni termoparovi se ne smiju koristiti sa ne-izolovanim ulazima kontrolera. Ne-izolovani ulaz očekuje da termopar lebdi iznad tla; povezivanje uzemljenog spoja stvara direktnu putanju uzemljenja koja može kratko spojiti ulazni krug ili uzrokovati greške u mjerenju. Mnogi industrijski kontroleri imaju izolirani ulaz, ali je potrebna provjera prije odabira uzemljenog senzora.
Ungrounded Junction
Neuzemljeni spojni termoelement ima dvije žice zavarene zajedno, ali je taj spoj električno izoliran od omotača. Tanak sloj zbijene mineralne izolacije (obično magnezijum oksid) odvaja spoj od okolnog metalnog omotača. Put signala ostaje potpuno plutajući-ne postoji električna veza između žica termoelementa i omotača.
Toplotni odgovor neuzemljenog spoja je nešto sporiji od njegovog uzemljenog parnjaka. Dodati izolacijski sloj uvodi mali toplinski otpor, obično dodajući vremensku konstantu od jedne do nekoliko sekundi. Za većinu primena PTFE grejača, ovo kašnjenje je neprimetno u celokupnom odzivu sistema jer rezervoar ili kupatilo imaju veliku termičku masu. Sam grijač polako mijenja temperaturu, a PID petlja kontrolera može lako prihvatiti skromno zaostajanje senzora.
Ključna prednost je električna izolacija. Signal termoelementa je imun na petlje uzemljenja, lutajuće struje iz elektrohemijskih procesa i visoko-šume iz obližnje energetske opreme. To čini neuzemljene spojeve poželjnim izborom u industrijskim okruženjima gdje su potrebna pouzdana, stabilna očitavanja temperature.
Što odabrati za primjenu PTFE grijača
U većini primjena PTFE grijača, neuzemljeni spoj je sigurniji izbor. PTFE uranjajući grijači se često ugrađuju u provodljive tekućine-vodene otopine, kiseline, baze i kupke za oblaganje. Metalni omotač termoelementa, bez obzira da li je od nehrđajućeg čelika ili PTFE-obložen, dolazi u kontakt sa ovom tekućinom. Ako se koristi uzemljeni spoj, signal termoelementa upućuje na potencijal kupke, koji može nositi električni šum iz pumpi, grijača ili elektrolitičkih reakcija. Ovaj šum kvari očitavanje temperature i može uzrokovati osciliranje kontrolera ili pogrešan alarm.
Prednost u brzini uzemljenog spoja je minimalna u velikoj termalnoj masi spremnika. Proces kojem je potrebno mnogo minuta ili sati da promijeni temperaturu nema koristi od senzora koji reagira za 0,5 sekundi umjesto za 2 sekunde. Suprotno tome, otpornost na buku neuzemljenog spoja direktno poboljšava stabilnost mjerenja.
Uzemljeni spoj se može smatrati samo pod dva uslova:
Električno okruženje je izuzetno čisto (nema VFD-a, nema SCR paljenja u blizini, a kada je ne-konduktivna ili električno izolirana).
Poznato je da je ulaz kontrolera izolovan (ili posebno dizajniran za uzemljene senzore).
Čak i tada, terensko iskustvo pokazuje da neuzemljeni spojevi rijetko izazivaju žaljenje, dok uzemljeni spojevi često zahtijevaju rješavanje problema s bukom.
Napomena o sigurnosti uzemljenja
Neuzemljeni termoelement bi i dalje trebao imati svoj plašt uzemljen radi sigurnosti. Metalni omotač sonde-ako je izložen-mora biti spojen na zaštitno uzemljenje (PE) kako bi se spriječile opasnosti od strujnog udara u slučaju oštećenja PTFE-a ili ulaska tekućine. Ovo vanjsko uzemljenje ne utječe na signal termoelementa jer spoj ostaje električno izoliran. Za senzore obložene PTFE- ili potpuno plastičnim omotačem, uzemljenje možda neće biti potrebno, ali izolacija ulaza kontrolera ostaje važna.
Rezime
Razlika između uzemljenih i neuzemljenih termoparova za primjenu PTFE grijača svodi se na zamjenu-: uzemljeni nudi brži odziv, ali spaja električni šum direktno u signal; neuzemljen pruža malo kašnjenje odgovora, ali potpunu električnu izolaciju. Za skoro sve instalacije PTFE grijača-posebno one u provodnim fluidima ili industrijskim okruženjima-neuzemljeni spoj je robustan izbor. Poznavanje ove razlike sprječava probleme sa šumom signala, osigurava stabilnu kontrolu temperature i izbjegava neusklađene konfiguracije senzora-kontrolera. Odabir senzora je sastavni dio dizajniranja robusnog termičkog sistema, a odabir ispravnog stila spoja jednako je važan kao i usklađivanje tipa termoelementa i materijala omotača.
