TERMOREZISTENTE

TERMOREZISTENTE

1. Domeniul de aplicare.

Prezenta norma se refera la verificarea termometrelor tehnice cu rezistenta electrica, destinate masurarii te4mperaturii in intervalil - 200⁰ C..+ 850⁰ C.

2. Clasificare si descriere.

Principiul de functionare al termometrelor tehnice cu rezistenta electrica se bazeaza pe proprietatea unui conductor de a-si modifica rezistenta electrica odata cu schimbarea temperaturii.

2.2. Termometrele tehnice cu rezistenta electrica se compun din urmatoarele parti principale:

elementul sensibil;

firele de iesire;

tubul de protectie;

cutia de conexiuni

Elementul sensibil este format dintrun conductor subtire infasurat pe un suport confectionat dintr-un material izolant.

Elementul sensibil al temometrelor tehnice cu rezistenta electreica se confectioneaza din materiale care au :

coeficient de temperatura al rezistentei foarte mare;

rezistenta specifica ( rezistivitatea ) cit mai mare:

proprietatile fizice si chimice constante in timp, indiferent de natura mediului a carui mtemperatura se masoara.

2.2.1.2. Materialele cele mai bune pentru confectianarea elementelor sensibile sint:

platina:

cuprul:

nichelul.

2.2.2. Firele de iesire fac legatura intre elementul sensibil si borne si sint izolate electric, pe toata lungimea lor.

2.2.3. Tubul de protectie protejeaza elementul sensibil si firele de iesire.

2.2.4. Placa cu borne este confectionata dintr-un material izolant din punct de vedere electric.

2.2.5. Cutia de conexiuni protejeaza placa cu borne si este fixata la tubul de protectie.

2.3. In functie de constructie si destinatie, termometrele tehnice cu rezistenta electrica se pot clasifica:

a)     Dupa calitatea materialului din care este confecrionat elementul sensibil in:

- termometre cu rezistenta electrica, cu elementul sensibil din metale pretioase ( platina )

- termometre cu rezistenta electrica, cu elementul sensibil din metale nepretioase ( cupru, nichel ).

b)     Dupa numarul elementelor sensibile in:

- termometre cu rezistenta electrica cu un singur element sensibil;

- termometre cu rezistenta electrica cu doua sau mai multe elemente sensibile.

c)      Dupa numarul firelor de iesire, in:

termometre cu rezistenta electrica cu doua fire de iesire;

termometre cu rezistenta electrica cu trei fire de iesire;

termometre cu rezistenta electrica cu patru fire de iesire;

d)     Dupa constanta de timp, in:

termometre cu constanta de timp mica ( max. 15 s );

termometre cu constanta de timp medie ( 15..90 s )

termometre cu constanta de timp mare ( 90.240 s )

e)      Dupa precizia de masurare, in:

clasa I, pentru termometrele cu rezistenta din platina;

clasa II, pentru termometrele cu rezistenta din platina si cupru:

clasa III, pentru termometrele cu rezistenta din cupru si nichel;

3. CONDITII TEHNICE

Termometrele tehnice cu rezistenta electrica trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii tehnice minimale:

Elementil sensibil trebuie sa fie confectionat din metale pure.

3.1.1. Valoarea curentului de lucru, prin elementul sensibil, trebuie sa fie astfel stabilita, incit puterea disipata sa nu fie mai mare de 1mW.

3.1.2. Valorile nominale ale rezistentei electrice a elementului sensibil la temperatura de 0⁰ C trebuie sa nu fie mai mici de 5Ω sau mai mari de 1000Ω.

3.2. Diametrul firelor de iesire trebuie sa fie de minimum 0,5 mm.

3.2.1. Rezistenta electrica afirelor de iesire nu trebuie sa depaseasca 0,1% din valoarea nominala a rezistentei electrice a termometrului cu doua fire de iesire la temperatura de 0⁰C.

3.3. Tuburile de protectie trebuia sa asigure protejarea elementului sensibil si a firelor de iesire de actiunea daunatoare a mediului a carui temperatura se masoara cu termometrul cu rezistenta.

3.3.1. Tuburile de protectie nu trebuie sa aiba sparturi sau crapaturi.

3.3.2. Tuburile de protectie trebuie sa fie fixate etans in cutia de conexiuni a termometrelor cu rezistenta, prin flansa de stringere sau cu element special.

3.4. Rezistenta electica a izolatiei dintre elementul sensibil si tuburile de protectie, precum si cea dintre circuitele electrice ale termometrelor cu mai multe elemente sensibile, trebuie sa fie egala cu cel putin 20MΩ, la o temperatuara de 20⁰C5⁰C si o umiditate relativa de 80%.

3.5. Cutia de conexiuni, confectionata din metale sau materiale plastice, trebuie sa fie inchisa etans cu capac, pentru a proteja bornele contra apei, umezelii, prafului etc.

3.5.1. Cutia de conexiuni trebuie sa fie astfel confectionata, incit sa fie posibila examinarea periodica a conexiunilor din interiorul ei.

3.5.2. Cutia de conexiuni trebuie sa fie prevazuta cu un dispozitiv de sigilare.

3.6. Bornele trebuie sa asigure o buna legatura electrica intre firele de iesire si conductoarele de legatura. Ele trebuie sa fie confectionete din material neoxidabil.

3.6.1. Bornele trebuie sa fie izolate electric una fata de alta si fiecare fata de cutia de conexiuni ( cind aceasta este confectionata din material conductor ).

3.7. Placa de borne, respectiv montura pe care sint fixate bornele, trebuie sa fie confectionata din bachelita, portelan sau material similar din punct de vedere al izolatiei electrice.

3.8. Pe cutia de conexiuni a termometrelor tehnice cu rezistenta trebuie sa existe cel putin urmatoarele simboluri si inscriptii:

denumirea sau emblema intreprinderii producatoare;

numarul de ordine si anul de fabricatie;

simbolul tipului de temperatura;

valoarea rezistentei la temperatura de 0⁰C;

valoarea rezistentei reduse W₁₀₀;

temperatura maxima de utilizare;

constanta de timp;

clasa de precizie.

3.9. Rezistenta electrica redusa W₁₀₀ a termometrelor tehnice cu rezistenta de platina, cupru si nichel trebuie sa aiba valorile nominale indicate in tabelul 1.

Obs. Valoarea rezistentei electrice

Unde : R₁₀₀ - valoarea rezistentei la temperatura de 100⁰C;

R₁₀₀

W₁₀₀ = --- R₀ - valoarea rezistentei la temperatura de 0⁰C.

R₀

3.10. Abaterea admisa a valorilor rezistentei electrice reduse a termometrelor tehnice

cu rezistenta de platina, cupru si nichel nu trebuie sa depaseasca valorile prevazute in tabelul 1.

3.11.Valorile nominale ale rezistentei electrice R_t a termometrelor,pentru diferite temperaturi din intervalul de masurare, se determina cu relatia:

R_t = W_t R₀

unde W_t trebuie sa aiba valorile cuprinse in anexele 1..4.

Tabelul 2

Tabelul 2 continuare

Erorile tolerate ale lui R_t, pentru diferite temperaturi se dau in tabelul 2.

Observatie

Pentru alte valori ale temperaturii, diferite de cele din tabelul 2, eroarea tolerata se calculeaza cu relatiile cuprinse in tabelul 3, unde dR/dt este variatia rezistentei electrice pentru 1^oC, calculata pentru valoarea respectiva a temperaturii, pe baza valorilor din anexele 1.4.

Observatie. Eroarea tolerata a unui ansamblu termometru cu rezistenta - logometru indicator de temperatura se determina cu relatia:

in care : - Δ₁ eroarea tolerata, in ^oC, a termometrului cu rezistenta;

- Δ₂ eroarea tolerata, in ^oC, a logometrului indicator de temperatura.

4. METODE DE VERIFICARE

Verificarea termometrelor tehnice cu rezistenta consta din :

verificarea conditiilor tehnice de constructie;

verificarea conditiilor tehnice de functionare.

4.1. Verificarea conditiilor tehnice de constructie a termorezistentelor cu rezistenta electrica consta in:

verificarea aspectului exterior;

verificarea rezistentei electrice a izolatiei.

4.1.1. Verificarea aspectului exterior se face pentru a constata daca sint in buna stare partile componente si daca sint satisfacute cinditiile inscrise in prezenta norma provitoare la:

elementul sensibil,

firele de iesire,

tuburi de protectie,

cutia de conexiuni,

borne,

inscriptii.

Termometrele tehnice cu rezistenta electrica care nu satisfac conditiile mentionate se resping la verificare.

4.1.3. Verificarea rezistentei electrice a izolatiei.

4.1.3.1. Verificarea rezistentei electrice a izolatiei se face pentru a constata daca este satisfacuta conditia de la punctul 3.4.

Verificarea rezistentei electrice se efectueaza cu ajutorul unui megohmmetru avind tensiunea de lucru de 500 V.

Masurarea rezistentei electrice a izolatiei dintre elementul sensibil sau firele de iesire si tubul de protectie se face astfel:

se leaga inte ele bornele termometrului cu rezistenta electrica;

se face legatura prin intermediul unui conductorintre una din bornele scurtcircuitate si o borna a megohmetrului;

se leaga conductorul care porneste de la cealalta borna a megohmetrului injurul tubului de protectie a termometrului cu rezistenta;

se citeste la megohmetru valoarea rezistentei electrice din tubul de protectie si circuitul electric al termometrului cu rezistenta supus verificarii.

Termometrele tehnice a caror rezistenta electrica dintre elementul sensibil sau firele de iesire si tubul de protectie este mai mica decit 20MΩ, in conditiile de lucru mentionate la pct. 3.4. se resping la verificare.

Verificarea conditiilor tehnice de functionare.

Verificarea conditiilor tehnice de functionare a termometrelor cu rezistenta electrica consta in verificarea valorilor rezistentei electrice la diferite temperaturi.

4.2.1. Verificarea valorilor rezistentei electrice se face pentru a constata daca sint satisfacute conditiile de la pct. 3.9.; 3.10. si 3.11.

4.2.1.1. Operatia de verificare a valorilor rezistentei electrice a termometrelor tehnice cu rezistenta electrica consta in masurarea si compararea rezistentelor electrice, respectiv a temperaturii corespunzatoare acestei rezistente, cu valorile rezistentei electrice determinate cu datele din anexele 1.4, la temperaturile la care se face verificarea.

4.2.1.2. Verificarea valorilor rezistentei electrice a termometrelor cu rezistenta se face la temperaturile de 0⁰C si 100⁰C, pentru a determina valoarea rezistentei reduse W₁₀₀, precum si si la cel putin un punct suplimentar, care trebuie sa fie cel care marcheaza limita maxima de functionare.

Temperaturile de 0⁰C si 100⁰C, la care se verifica valorile rezistentei electrice a termometrelor tehnice cu rezistenta se realizeaza cu ajutorul unor termostate speciale.

Termostatul cu ajutorul caruia se poate efectua verificarea valorilor rezistentei electreice la temperatura de 0⁰C este constituit din doua vase in forma de clopot, de dimensiuni diferite, asezate unul in interiorul celuilalt, cu gaura de deschidere in partea superioara.

Gheata trebuie sa fie bine pisata si presata in jurul termometrelor cu rezistenta supuse verificarii. Presarea se face cu ajutorul unei scinduri, atit inainte de inceperea masurarilor ci si in timpul lor. Pentru a se realiza un bun contact termic intre termometre si gheata este necesar ca peste gheata sa se toarne apa racita. Aexcesul de apa se lasa sa se scurga pina nu mai ramine apa deasupra ghetei.

Conductibilitatea electrica specifica a apei din care se face gheata si a apei care se adauga trebuie sa fie de 1x10^-4Ω la temperatura de 20⁰C.

Stratul de aer aflat intre peretii celor doua vase are rolul unui izolant termic. Pentru a evita topirea rapida a ghetii, sub influenta temperaturii mediului ambiant, se recomanda sa se umple si spatil dintre cele doua vase cu gheata pisata.

Temperatura realizata cu ajutorul acestui termometru, in conditiile de lucru mentionate, este egala cu 0⁰C. Termometrul etalon cu valoarea diviziunii de 0,01 se foloseste in acest caz pentru control, iar reproducerea punctului 0⁰C trebuie efectuata cu o precizie de 0,02⁰C.

Baia termistat cu ajutorul careia se poate efectua veridicitatea velorilor rezistentei electrice la temperatura de 100⁰C ( punctul de fierbere al apei ) este reprezentata prin figura 1.

4.2.1.3.2.1. Baia termostat pentru realizarea punctului de fierbere al apei prezentata in figura 1., se compune din vasul de cupru (1), umplut pina la aproximativ jumatate din inaltimea sa cu apa distilata, rezistenta la incalzire (2), tubul de nivel (3), tubul (4), prin care vaporii din din vasul (1) trec in vasul (5), incinta (6) scaldata in vaporii de apa la temperatura de fierbere, capacul (7), prin care se introduc termometrele, refrigerentul (8) prin care circula apa de racire, tubul (9) care comunica cu atmosfera, manometrul cu apa (10) care indica suprapresiunea vaporilor.

Masurarea rezistentei electrice a termometrelor tehnice cu rezistenta se poate face cu o punte echilibrata ( de tip Wheatstone )de clasa 0,01, folosind diverse montaje, in functie de numarul firelor de iesire ale termometrului cu rezistenta supuse verificarii,sau un compensator de clasa 0,01- in cazul cind termometrul cu rezistenta supus verificarii are patru fire de iesire sau se utilizeaza un montaj cu patru conductoare de legatura.

Montajul pentru masurarea rezistentei electrice cu ajutorul puntii echilibrate, in cazul cind termometrul rezistenta are doua fire de iesire, se utilizeaza doar conductoare de legatura, este reprezentat in figura 2. in care :

R₁ si R₂ rezistente de raport ale puntii Wheatstone;

R₃ rezistenta variabila a puntii Wheatstone;

R_t termometru cu rezistenta supus verificarii;

G galvanometru cu o sensibilitate de ordinul a 10^-9 A/mm;

ab si cd conductoare de legatura;

B sursa de curent continuu;

K₁ si K₂ intrerupatoare.

Operatia de masurare a rezistentei R_t se desfasoara astfel:

- se inchide si se deschide, in mod succesiv, intrerupatorul K₁, intrerupatorul K₂ fiind inchis, si se regleaza rezistenta R₃ ( sau raportul rezistentelor R₁ si R₂ ) pina cind acul indicator al galvanometrului este adus si ramine nemiscat in dreptul reperului 0 al scarii gradate;

se determina apoi valoarea rezistentei R_t cu relatia:

R₂ in care: R_ab + R_cd reprezinta valorile rezistentei

R_t = -- R₃ - ( R_ab + R_cd ) conductoarelor de legatura ab si cd.

R₁

Montajul pentru masurarea rezistentei electrice cu ajutorul unei punti echilibrate ( de tip Wheatstone ), in cazul cind termometrul cu rezistenta are trei fire de iesire, respectiv cind se utilizeaza trei conductoare de legatura ( chiar daca termometrul cu rezistenta are doua fire de iesire ), este reprezentat in figura 3, in care R₁, R₂, R₃ si R_t, G, B, ab si cd au semnificatia de pct. 4.2.1.4.1. iar ce este cel de-al treilea conductor de legatura.

Acest montaj se realizeaza schimbind punctul de legatura al sursei de curent din n in c.

In acest caz, la rezistenta R_t a termometrului cu rezistenta supus verificarii se adauga numai rezistenta R_ab a conductorului de legatura ab, deoarece rezistenta R_cd a conductorului de legatura cd se adauga la rezistenta variabila R₃ a puntii.

Influenta variatiei cu temperatura a rezistentei electrice a conductoarelor de legatura se elimina insa, complet, numai atunci cind rezistentele conductoarelor ab si cd sint egale ( adica R_ab = R_cd ) si puterea este simetrica ( adica R₁= R₂ ).

Rezistenta electrica a termometruluio supus verificarii este, in asemenea cazuri, egala cu rezistenta variabila R₃ ( R_t = R₃ ).

Influenta variatiei cu temperatura a rezistentei electrice a conductoarelor de legatura se elimina complet, chiar daca rezistentele conductoarelor nu sint egale, atunci cind se utilizeaza schema de conectare cu patru conductoare de legatura ( chiar in cazul cind termometrul cu rezistenta supus verificarii are doua fire de iesire ). Masurarea rezistentei se face, in aceasta situatie in doua etape de consecutive, cu ajutorul unor montaje ca cele reprezentate in fig. 4, si respectiv fig. 5, in care R₁, R₂, R_t, G, B, K₁, K₂, ab, cd si ce au semnificatiade la pct. 4.2.1.4.1. iar af este cel de-al patrulea conductor de legatura.

Operatia de masurare a rezistentei electrice a unui termometru cu rezistenta cu montajele reprezentate in fig. 4 si fig. 5 se desfasoara , in general, ca in cazul cind se foloseste un montaj cu doua conductoare de legatura.

Citirea valorilor rezistentei variabile R₃ se face in fiecare etapa, dupa ce s-a echilibrat puntea. Daca R₁ = R₂, sint satisfacute relatiile:

R_t + R_ab = R₃ + R_cd si R_t + R_cd = R₂ + R_ab

prin a caror adunare se obtine expresia: R₃ + R^ٰ₃

R_t = ----

2

cu ajutorul careia se poate determina valoarea rezistentei electrice R_t a termometrului cu rezistenta supus verificarii.

Observatii :

R₃ reprezinta valoarea rezistentei variabile, stabilita in prima etapa de echilibrare a puntii, iar R^'₃reprezinta valoarea aceeasi rezistente stabilita in cea de a doua etapa de echilibrare a puntii;

- in cazurile in care se folosesc comutatoare speciale pentru inversarea punctelor de legatura a conductoarelor de legatura, este necesar ca rezistentele conductoarelor sa fie absolut egale pe portiunea de la comutator pina la punte, altfel se introduc erori de masurare.

Operatia de verificare propriu-zisa a valorilor rezistentei electrice a termometrelor tehnice cu rezistenta se desfasoara astfel :

se scoate elementul sensibil ( cu firele de iesire si cutia de conexiuni ) din tuburile de protectie si se introduc in eprubete de sticla astupate etans cu vata in partea superioara ( pentru a se evita erorile care se pot introduce in masurare din cauza curentilor de convectie );

- se introduc eprubetele ( cu elementul sensibil in ele ) in termostat pe o adincime de cel putin 20 cm ( masurata de la punctul inferior al elementului sensibil );

- dupa 30 minute de la introducerea termometrelor cu rezistenta in termostat, se fac masurari ale rezistentei electrice a acestora, cu un montaj si o metoda de lucru corespunzatoare, stabilita dupa cum se arata la pct. 4.2.1.4.

Pentru determinarea temperaturii de fierbere a apei ( 100⁰ C ) este necesara efectuarea unor corectii in functie de presiunea atmosferica. Relatia de definire a diferentei de temperatura Δt, cauzata de abaterea valorilor presiunii de la valoarea normala ( 760 mmHg ), se determina cu ajutorul relatiei:

p p p

Δt = -

p_o    p_o p_o

in care : - p_o presiunea atmosferica normala ( 760 mmHg la temperatura de 0⁰C, acceleratia gravitationala de 9,80665 m/s², altitudinea de 0 m si latitudinea de 0 grade );

- p presiunea vaporilor de apa, respectiv presiunea atmosferica la care are loc fierberea apei din termostat, calculata pe baza indicatiilor unui barometru cu mercur cu ajutorul relatiei:

p = [ p ( 1 + k₁t ) + C_m ] k₂

in care : - p_t presiunea atmosferica citita la barometru;

k₁ = α₁ - α₂ (α₁ reprezinta coeficientul de dilatare termica al riglei gradate pe care se citeste valoarea presiunii, iar α₂ coeficientul de dilatare termica al mercurului );

k₂ = 1-0,00259 cos 2λ-2x10^-7 H ; λ - latitudinea in grade si H altitudinea in metri, a locului in care se face fierberea apei;

C_m corectia de menisc, in mm ( se da in tabele in functie de inaltimea meniscului si diametrul interior al barometrului );

t temperatura camerei sau a locului unde are loc fierberea , in ⁰C.

Observatie . Temperatura de fierbere a apei se poate determina cu ajutorul anexei 5, pe baza valorilor presiunii la care are loc fierberea.

Presiunea se determina cu ajutorul anexelor 6.9 in functie de altitudinea si temperatura la care se gaseste barometrul cu care se fac citirile de presiune atmosferica si de diametrul interior al tubului cu mercur al barometrului, folosind relatia:

p = p_c + p_H + C + C_t + C_m

in care : - p_c presiunea atmosferica citita la barometru;

- C_H corectia de altitudine;

- C corectia de latitudine;

- C_t corectia de temperatura;

- C_m

Abaterea valorilor rezistentei electrice a unui termometru tehnic cu rezistenta, respectiv a temperaturii corespunzatoare acestor valori, ale respectivelor termometre se determina cu relatiile :

ΔΩ = R_e - R_v

in care: - R_e rezistenta electrica in Ω, corespunzatoare temperaturii la care se face verificarea;

- R_v rezistenta electrica in Ω, a termometrului supus verificarii, determinata dupa cum se arata la pct. 4.2.1.4., la temperatura la care se face verificarea, sau:

Δ^oC = t_e - t_v

in care : - t_e temperatura in ^oC, la care se face verficarea valorilor rezistentei electrice a termometrului supus verificarii;

t_v temperatura in ^oC, corespunzatoare rezistentei electrice a termometrului cu rezistenta supus verificarii, determinata dupa cum s-a aratat la pct. 4.2.1.4.

Termometrele tehnice cu rezistenta a caror rezistenta electrica depasesc erorile tolerate se resping la verificare.

_ab =_abaaaaaa