§ 5. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НУЛЬ-ТЕРМОСТАТЫ

В промышленности и лабораторной практике для измерения температуры обычно используются дифференциальные металлические термопары. Как известно, дифференциальная термопара имеет так называемый контрольный спай, который должен, находиться при постоянной температуре. Обычно для удобства отсчета значений измеряемой температуры контрольные спаи термопар помещаются в тающий лед, имеющий температуру 0°.

В ряде случаев применение тающего льда сопряжено с определенными эксплуатационными неудобствами, особенно при

использовании термопар в дистанционно управляемых системах. В связи с этим разработано два конструктивных варианта термоэлектрических нуль-термостатов, которые обеспечивают автоматическое поддержание температуры на уровне 0°.

Рис. 131. (см. скан) Разрез нуль-термостата.

В первом типе нуль-термостата автоматическое поддержание температуры внутри рабочей камеры прибора осуществляется специальной схемой двухпозиционного регулирования, температурным датчиком которой является малогабаритное ртутное реле.

Разрез этого типа нуль-термостата приведен на рис. 131. Термоэлектрическая батарея 5 состоит из четырех термоэлементов, к холодным спаям которых через двойные коммутационные

пластины 9 припаян подлежащий термостатированию блок 2. Со стороны горячих спаев термоэлементов батарея через двойные коммутационные пластины 10 припаяна к теплоотводящему основанию 7, снабженному системой радиаторных пластин 6, посредством которых осуществляется сброс тепла от термобатареи в окружающий воздух. В термостатируемом блоке 2, изготовленном из меди, закреплены контрольные спаи термопар 3 и датчик температуры 4.

Рис. 132. Электрическая схема питания и регулирования нуль-термостата.

Для уменьшения теплопритока к термостатирующему блоку из окружающей среды последний защищен слоем теплоизоляции 8. Снаружи чприбор заключен в металлический стакан 1, снабженный крышкой, на которой имеется колодка с выведенными контрольными концами термопар.

Прибор смонтирован на специальной подставке 11, снабженной клеммной колодкой 12, через которую к термостату подключается выпрямитель. Выпрямитель для питания термоэлектрической батареи термостата собран по двухполупериодной схеме (рис. 132). Силовой трансформатор может быть включен в сеть 127/220 в. В качестве вентилей использованы силовые

германиевые диоды Дроссель служит для сглаживания пульсации постоянного тока, поступающего на питание термобатареи. Цепь автоматического поддержания температуры включает в себя трансформатор вентиль электролитический конденсатор фильтра С, два реле которые по команде датчика температуры подключают ток, питающий термобатарею.

Рис. 133. Общий вид нуль-термостата с блоком питания и регулирования.

Сигнальные лампочки и служат индикаторами того, в каком режиме работает термобатарея — «нагрев» или «охлаждение». Основные паспортные данные нуль-термостата приведены ниже.

(см. скан)

Общий вид нуль-термостата с блоком питания и регулирования представлен на рис. 133.

В метрологической практике, а также при проведении ряда лабораторных исследований часто возникает необходимость поддерживать температуру 0° с гораздо большей степенью точности. В связи с этим разработан прецизионный термоэлектрический нуль-термостат, обеспечивающий поддержание нулевой температуры с точностью Автоматическое поддержание температуры на уровне 0° в этом приборе основано на изменении объема воды при ее замерзании.

Рис. 134. Разрез прецизионного нуль-термостата.

Это изменение объему регистрируется высокочувствительным контактным реле, включенным в схему управления, аналогичную схеме, приведенной на рис. 132.

Разрез прецизионного нуль-термостата показан на рис. 134. Термоэлектрическая батарея, состоящая из восьми последовательно соединенных термоэлементов 4, со стороны горячих спаев припаяна к теплоотводящей системе, в которую через штуцера 5 подаются вода и электропитание термобатареи. К холодным спаям термобатареи через электроизолированные коммутационные пластины припаян медный цилиндр 3. Весь внутренний объем цилиндра заполнен дистиллированной водой. Подлежащие термо-статированию контрольные спаи термопар 1 через специальное уплотнение 2 вводятся внутрь цилиндра. Сильфон 6 герметично закреплен на верхней крышке стакана 3. Внутри сильфона располагаются контакты реле 7, которые соединены со схемой управления приборов.

При работе термобатареи вода, находящаяся в цилиндре, охлаждается и при достижении температуры 0° начинает замерзать

вблизи стенок цилиндра. При этом образовавшийся лед, имея больший объем, создает давление на незамерзшую воду, которая передает его на сильфон. Последний сжимается и замыкает контакты реле. Сигнал от реле подается на схему управления, последняя прекращает питание термобатареи. При отключенной термобатарее теплоприток из окружающей среды и по ветвям термоэлементов вызывает частичное оттаивание льда на стенках цилиндра, что приводит к уменьшению объема и соответственно давления на сильфон. Сильфон размыкает контакты реле, и схема управления включает питание термобатареи. Таким образом, внутри цилиндра непрерывно поддерживается определенный объем льда, количество которого определяется регулировкой контактов реле в сильфоне. При наличии внутри цилиндра равновесного состояния лед—вода внутри поддерживается температура 0°. Для уменьшения паразитных теплопритоков извне рабочий объем прибора сверху и сбоку теплоизолирован слоем пенопласта.

Основные паспортные данные прибора следующие.

(см. скан)