热电偶布线中的陷阱和颜色混乱问题

    本文涉及在温度控制系统上误用热电偶延长电缆引起的不准确性和不稳定性。不同电缆颜色代码的丛林是这些问题的主要来源。

    一台新布线的熔炉烧毁了所有六种碳化硅元件，成本约为9000美元。控制器处于良好状态并且显示出正常的工作温度，尽管炉子明显更热。R型热电偶很好并且位置正确但不知何故控制器被欺骗了。

    原因：延长电缆为J型，应为R型。红色连接为+和白色为 - （即两端交叉的电线）。

    红色作为正面听起来合乎逻辑，是一种常见的全球惯例，但不适用于北美热电偶线。这是一个可以理解但代价高昂的错误。

    因为在炉子达到温度一段时间后也没有问题。但是，当热电偶头相对于控制器端子加热时，J型延长电缆将大的负信号注入控制器。这使其读数低至热电偶头 - 控制器温度差的5倍，导致其严重过热。延长电缆及其颜色代码的知识可以防止这种损坏。

    典型症状：
    即使控制器上显示正确的温度，您仍怀疑处理温度很高。在启动后的最初几个小时内，该过程似乎逐渐过热。这通常发生在导入或新安装的过程中，或者热电偶已重新连接或工作的过程中。

    您已经确认使用合适的热电偶来测量温度和气氛； 它位于工作温度的位置，并且校准正确。您的控制器是准确的，针对使用中的热电偶进行校准，并经过调整以获得良好的控制稳定性。

    控制器如何从进程接收信号

    电路显示了从热电偶的热尖端到温度控制器的信号路径。在这个例子中使用度C.

图：热电偶布线

    控制器接收并作用的毫伏信号有三种贡献，在这种情况下总计200度。

    在热结和热电偶头之间产生的那些（在这种情况下为180度，与温差成比例）。

    由热电偶头和控制器之间的延长电缆产生的那些（此时为0度，因为没有温差）。
    由控制器产生的那些，代表其自身（环境）温度，在该示例中为20度。它必须做出贡献，以便不会短于与其自身环境温度相等的量。这称为冷端补偿。

    启动后，过程外部开始预热，让热电偶头的温度上升到40度。热电偶现在提供160度的信号，正确的延长电缆将产生20度，表示20度的端对端差异。控制器仍然会看到200度。

    陷阱1：您使用铜线而不是延长线。
    在上面的例子中，铜无法产生20度的信号，并且控制器面临着看到180度而不是真正的200度的前景。然而，只要出现任何不足，它就会开始工作，并且已经将过程转向220度以便满足。这不会引起怀疑，因为控制器将在温度缓慢上升的整个过程中指示所需的温度200度。

    忽略热电偶非线性，温度将过高地沉降大约等于头 - 控制器温度差的量。

    陷阱2：您使用正确的延长线，但两端穿过一对导线。
    这甚至比使用铜还要糟糕。温度将高于头部到控制器温度差的两倍所表明的温度。
    此错误可能在白天变化，从不明显到大约100度过热，取决于热电偶头与热过程的接近程度以及过程运行了多长时间。

    这种双反接线错误很常见且易于理解，因为负极线在所有北美延长线上都是红色的，并且可能被误认为是正极。日本和德国确实使用红色阳性。

    陷阱3：您使用错误的延长线。
    请记住，延长电缆对毫伏信号有贡献，毫伏信号被控制器解释为温度。适当的电缆将匹配热电偶的每度微伏。错误的电缆会使控制器显示过高或过低，具体取决于每度微伏的数量与热电偶的微伏数不同。

    在上面提到的烧坏情况下，J型延长电缆的输出量是正确类型R电缆的5倍，并且注入了几百度的误差。甚至比这个更糟糕的组合。

    延长线颜色代码
    六种最常用的热电偶类型。它显示了各种国家使用的五种电缆颜色代码，以及IEC代码。IEC代码代表了单一的世界标准，并开始出现在欧洲设备上。它们最终将取代目前使用的代码。

    电缆识别提示
    从热电偶头到控制器，一直看电缆的颜色。检查两端是否交叉。

    如果您不信任或看不到颜色，请对极性进行热测试，即断开延长电缆与热电偶头的连接，并将延长电缆裸线端部扭曲或夹紧在一起。控制器现在应该在该位置显示室温，并且当您加热该接头时指示应该增加。

    对于J型和K型线，磁体测试很有用。在J型上，正导体是铁，因此是磁性的。在K型线上，负导体是Ni / Al并且具有轻微磁性。

    另请注意，热电偶连接器的颜色编码与相应的电缆护套一致。