Acasă » Curent continuu » 09 - Semnale electrice de instrumentaţie
Generarea puterii electrice folosind termocuple legate în serie
Termocuplele pot fi confecţionate din conductori foarte groşi pentru rezistenţă scăzută şi conectate în aşa fel încât să genereze curenţi mari pentru alt scop decât măsurarea temperaturii. O astfel de aplicaţie este generarea puterii electrice. Conectând mai multe termocuple în serie şi alternând temperaturile cald/rece cu fiecare contact, putem construi un dispozitiv numit termopilă cu scopul producerii unor cantităţi mari de tensiune şi curent:
Dacă setul contactelor din stânga şi setul contactelor din dreapta sunt menţinute la aceeaşi temperatură, tensiunea generată de fiecare contact va fi aceeaşi dar de semn contrar astfel încât căderea de tensiune per ansamblu va fi egală cu zero. Dacă în schimb, încălzim contactele din stânga şi le răcim pe cele din dreapta, căderea de tensiune pe fiecare contact din stânga va fi mai mare decât căderea de tensiunea pe fiecare contact din dreapta, rezultând o cădere de tensiune per ansamblu ce se traduce prin suma tuturor diferenţelor căderilor de tensiune dintre contacte. Acest lucru este aplicat în cazul unei termopile. În acest caz aplicăm o sursă de căldură (combustie, substanţe radioactive, căldură solară, etc.) unui set de contacte iar celălalt set este ţinut la temperatură cât mai joasă (răcit cu aer sau apă).
Efectul Peltier
Şi mai interesant este faptul că, în timp ce electroni se deplasează printr-un circuit electric extern conectat termopilei, există un transfer de energie sub formă de căldură dinspre contactele calde spre cele reci, demonstrând un alt efect termoelectric, efectul Peltier, şi anume, transferul căldurii prin intermediul curentului electric, şi invers.
Măsurarea temperaturii medii între mai multe locaţii
O altă aplicaţie a termocuplelor este măsurarea temperaturii medii între mai multe locaţii. Cel mai uşor mod de realizare a acestei măsurători este prin conectarea câtorva termocuple în paralel, astfel încât se va face o medie a tuturor semnalelor de ordinul milivolţilor la punctul de contact dintre termocuple.
Din păcate, media dintre aceste tensiuni Seebeck este precisă doar dacă rezistenţa firelor fiecărei termocuple este egală. Dacă termocuplele sunt amplasate în locaţii diferite iar firele lor conectate în paralel se întâlnesc într-o singură locaţie, este puţin probabil ca lungimile acestora să fie egale. Termocupla cu cea mai mare lungime a firelor din punctul de măsura la conexiunea paralel va tinde să aibă şi cea mai mare rezistenţă şi prin urmare cel mai mic efect asupra mediei finale a tensiunii produse.
Pentru compensarea acestui fenomen, se pot adăuga rezistenţe suplimentare fiecărei termocuple din conexiunea paralel pentru a aduce rezistenţele tuturor la o valoare cât mai apropiată. Dacă nu este posibilă instalarea unor rezistori diferiţi, specifici fiecărei ramuri (pentru ca toate rezistenţele termocuplelor să fie egale), se pot instala totuşi rezistori cu valori egale, dar mult peste cele ale termocuplei astfel încât impactul rezistenţei firelor asupra măsurătorii să fie cât mai mic posibil.