Termokupl kablolar iki farklı iletkenin uç kısımlarının bir araya getirilip kaynatılmasıyla oluşur. Yapımı gayet basit ve çok dayanıklı kablolardır. Termokupl kablolar her defasında hemen tepki vermesi ve bunun tekrarlanabilir olması özelliği yüzünden çok tercih edilmektedir.
Termokupl kablolar farklı metal yapıların bir arada kaynaklanması sonucu olduğu için sanayide çıplak olarak kullanılmazlar. Çevresel etkilerden korunması için genellikle sıcaklık ve mekanik olarak dayanıklı, halojensiz koruyucu yalıtım elemanları ve kılıflar ile yalıtılır.
Özel metal alaşımlarından dolayı “Termokupl” metal alaşımlarından farklı her metal bağlantı noktası sistemi bozar. Sistemde oluşan gerilimin bozulmadan ölçüm noktasına kadar taşınabilmesi için tüm bağlantılar ve eklenen kablolar sistem için tasarlanmış elemanlar olmak zorundadır.
Bu elemanlar ;
- Termokupl soketleri,
- bağlantı klemensleri (terminal blocks),
- uzatma ( extension ) kabloları ki bu kablolar piyasada Termokupl kompanzasyon kabloları olarak da anılır.
Özet Bölümü
Termokupl sisteminin sağlıklı çalışması için gerekli termokupl kablo çeşitleri kısaca şöyledir:
- Bakır ve Konstant temelli kablolar
- Demir ve Konstant temelli kablolar
- Krom ve Alüminyum temelli kablolar
- Nikel ve Krom temelli kablolar
- Platin ve Radyum temelli kablolar
- Tungsten ve Renyum temelli kablolar
Termokupl Kabloların Yapısı
Termokupl kablolar iki farklı iletken maddenin bir araya getirilip birleştirilmesi ile oluşur. Birleştirilen nokta, ölçülmek istenen sıcaklığa yerleştirildiğinden, sıcak nokta (hot junction point) diye tanımlanır.
Kaynatılan bu iki farklı metalin sıcak olmayan diğer uçlarında mili voltlar seviyesinde sıcaklığa bağlı olarak bir doğru gerilim oluşur. Bu gerilime EMF (Electromotive force) denir. Soğuk olan ve gerilim oluşan bu uçlar ise referans nokta (referance junction) olarak tanımlanır.
Kaynatılan nokta ile soğuk ve referans nokta arasında bir sıcaklık farkı meydana gelir. İki nokta arasındaki meydana gelen bu sıcaklık farkına termo elektrik voltaj denir.
Termokupl kablolarda soğuk nokta ile sıcak noktalar arasındaki sıcaklık farkından dolayı orantılı olarak gerilim meydana gelir. Termokupl kablolar, soğuk noktada meydana gelen sıcaklık da çok önem arz eder.
Sıcak noktanın derecesi sabit kaldığında soğuk nokta değişiyorsa burada farklı sıcaklıklar meydana gelir. Bu sıcaklık farkından dolayı termokupl kablolar üzerinde gerilim yaratır.
Böylelikle Termokupl ölçü cetvelindeki ölçülerde belli standartlar olduğu için meydana gelen sıcaklık karşılığı soğuk referans noktanın 0 derecede sabitlenmesi ile elde edilmiştir.
Kompanzasyonlar ve uzatma kabloları ile termokupl kabloları ile aynı türden olduğu için 200°C ye kadar standart ölçülerde çalışmaktadır.
Termoelektrik etki sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki gerilim farkından meydana geldiğine göre soğuk noktanın sıcaklığı da oldukça önemli olmaktadır. Sıcak nokta aynı kalmak şartıyla soğuk nokta sıcaklığı değiştiği takdirde farklı sıcaklıklar okunacaktır.
Bu nedenle termokupl kablolarında standardizasyon sağlamak için ölçülen sıcaklık karşılığı milivolt değerleri soğuk noktanın 0°C de tutulması ile elde edilmektedir.
Termokupl Kablolar Nasıl Çalışır?
Elektrik akımı elde etmek için iki farklı yapıdaki metalin yüzeyleri ısıtılarak ortaya çıkarılan cihazlara termokupl denir. Bu basit sistem termokupl kablolar ile çalışır.
Termokuplun ana prensibi; farklı iki uçtan yani sıcak ve soğuk uclarda meydana gelen ısı farkından dolayı ortaya çıkan gerilimin kullanılmasıdır. Sıcak bölge soğuk bölgeye akar bu akış sonucunda çıkış uçlarında gerilim meydana gelir.
Termokupllar fırın, ocak veya yüksek derecede çalışan cihazların sıcaklığını ölçmek ve yan sistemlerle sıcaklıklarını ayarlamak için kullanılan bir sistemdir. Bu sistemde iki ana prensip vardır.
- Termokupl sisteminde sıcak ve soğuk noktalarda meydana gelen sıcaklık farklarından meydana gelen gerilim vardır. Yani termokupl sistemi ısıyı gerilime çevirir diyebiliriz.
- Diğeri ise dirence dayalı prensiptir. Direnç prensibi ise tamamen ısıya göre değişen elemanlar vardır. Burada çok düşük sıcaklıklar ölçülebilir. Yani termokupl sistemi ısıyı gerilime çevirir diyebiliriz.
İkinci prensibe termorezistans da denmektedir. Termokupllar kısaca sıcaklık ölçme aracıdır desek yanlış bir ifade kullanmış olmayız.
Termokupl metalleri özel ve pahalı metaller olduğundan ölçüm noktasına kadar aynı metal ile devam ettirilmez, onun yerine 200 dereceye kadar aynı etkiyi verecek, daha ucuz metal alaşımlarından yapılmış uzatma, kompanzasyon kabloları ile bağlantı sağlamaktadır.
Bu nedenle termokupl kabloları ile kompanzasyon, uzatma kabloları birbirine karıştırılmamalıdır. Hatasız bir ölçüm yapmak için her sistemin ihtiyacı olan güvenli uygun tip kablolar kullanmak gerekir.
Yapısına Göre Termokupl Kablo Çeşitleri
Termokupl sistemi tamamen cihazların ideal derecelerde çalışabilmesi için gerekli yardımcı elemanlar ile sıcaklık ölçümlerini yapmak için kullanılan sistemdir. Bu sistemde anahtar rol oynayan ve sistemin düzgün ölçüm yapabilmesini sağlayan kablolardır.
Termokupl kablolar farklı iki iletkenin bir araya getirilip sıcak soğuk uçlar oluşturulması ile ortaya çıkan sıcaklık farkından dolayı meydana gelen gerilimin iletilmesi olarak tanımlanabilir. Gerekli kablolar kullanılmadığı zaman hatalı ölçümler alabiliriz.
Bunun sonucunda cihazlar sağlıklı ve güvenli bir şekilde çalışmazlar. Termokupl sistemi aynı zamanda çok düşük sıcaklıklarda termorezistans ile ölçmeyi amaçlar. -200 derece ile 2300 derece arasında sağlıklı ölçümler yapabilmek için ortaya çıkarılmış bir sistemdir.
Yüksek derecedeki cihazların yani fırınların, kazanların ocakların doğru ölçümler ile ideal şekilde çalışması tamamen bu sistemin düzgün çalışmasına bağlıdır.
Sıcaklık derecesi cihaza bu kablolar sayesinde iletildiği için cihaz ısı dengesini bu kablolara göre yapar. Kısaca hatsız bir ölçüm termokupl kablolar sayesinde olmaktadır. Cihazdaki sıcaklık sensörlerinin doğru çalışması tamamen bu kabloların iletkenliğine bağlıdır.
Bu kabloların ısıya tepki hızının çok yüksek olması sensörün zamanında ayar yapmasını sağlamaktadır. Kısaca sensörlerin zamanında çalışması tamamen bu kablolara bağlıdır. Kompanzasyon kablolar olarak da adlandırılan termokupl kablolar cihazın doğru ölçülerle gerekli ayarlamalar yapmasını sağlar.
Kullanılacak cihazın çeşidine göre gerekli olan termokupl sisteminin ihtiyaç duyduğu özellikler göz önünde bulundurularak kablo seçimi yapılmalıdır. Değişik ebatlarda üretilen kabloların ihtiyaca göre seçilmesi cihazın hatasız çalışması için çok önemlidir.
Bunun için kablo seçimlerinde çok titiz davranılmalıdır. Çok düşük yada çok yüksek sıcaklık derecelerinde ihtiyaç duyulan ölçümlerde kullanılacak olan kablo çeşitleri de farklı olacaktır. Her termokupl sisteminin işlevsellik boyutuna göre ve bu işlevselliği kaldırabilecek ve sistemin sağlıklı çalışmasını sağlayacak kablolar isabetli seçilmiş ise hatasız bir ölçüm elde edilebilir.
Termokupl tipleri:
Termokupl tanımlama harfleri, termal çift metal alaşımları ve çalışma sıcaklık aralıkları uluslararası standartlara, IEC göre aşağıdaki gibidir. Kısa ve uzun süreli çalışmalarda sıcaklıklarda değişiklik gösterebilir.
R Platinum-13 % rhodium/platinum ( -50 / 1768°C)
S Platinum-10 % rhodium/platinum ( -50 / 1768°C)
B Platinum-30 % rhodium/platinum-6 % rhodium ( 0 / 1820°C)
J Iron/copper-nickel (-210 / 1200°C)
T Copper/copper-nickel (-270 / 400°C)
E Nickel-chromium/copper-nickel (-270 / 1000°C)
K Nickel-chromium/nickel-aluminium (-270 / 1372°C)
N Nickel-chromium-silicon/nickel-silicon (-270 / 1300°C)
Uzatma (extension) ve kompanzasyon kabloları harf kodları ve kablo dış ortam çalışma sıcaklıkları.
Burada ilk harf termokupl tipini belirler. 2. harf X ile kodlanmış olanlar extension-uzatma, C ile kodlanmış olanlar kompanzasyon kablo tiplerini belirler. 3. Harf varsa kompanzasyon sıcaklık sınıfını belirler. Gerekli olduğu durumlarda en sona 1 veya 2 olarak tolerans sınıfı eklenir.
JX –25 °C to +200 °C
TX –25 °C to +100 °C
EX –25 °C to +200 °C
KX –25 °C to +200 °C
NX –25 °C to +200 °C
KCA 0 °C to +150 °C
KCB 0 °C to +100 °C
NC 0 °C to +150 °C
RCA 0 °C to +100 °C
RCB 0 °C to +200 °C
SCA 0 °C to +100 °C
SCB 0 °C to +200 °C
Termokupl, Uzatma (extension) ve kompanzasyon (compensating) kablo tipleri uluslararası standartlarda pozitif iletken ve dış kılıf renkler ile kodlanmıştır. Klemens soket gibi konnektörlerde de bu renkleme kuralına uyulur. IEC ye göre;
T Kahverengi
E Mor
J Siyah
K Yeşil
N Pembe
B Gri
R Turuncu
S Turuncu
Makale: Sektörüm Dergisi Araştırma Servisi Tarafından Hazırlanmıştır.
