Sonde za termoelemente dolaze u dva tipa spojeva: uzemljene i neuzemljene. Ova naizgled mala unutarnja razlika utječe na brzinu odziva, otpornost na električne smetnje i potencijal za petlje uzemljenja u instalaciji PTFE grijača. Razumijevanjeuzemljeni vs neuzemljeni termoelement PTFE grijačkriterij odabira pomaže u sprječavanju nepravilnog očitavanja temperature i kvarova regulatora.
Uzemljeni spoj
U uzemljenom spojnom termoelementu, dvije žice termoelementa zavarene su izravno na unutarnju stranu metalnog omotača sonde. Sam spoj postaje električni i toplinski dio plašta. Ova konstrukcija pruža brz toplinski odgovor jer toplina vodi izravno od plašta do spoja bez interventnog izolacijskog sloja.
Međutim, električna veza znači da signal termopara dijeli isti potencijal uzemljenja kao i omotač. Ako omotač dođe u kontakt s vodljivim spremnikom, uzemljenim tijelom grijača ili uzemljenom procesnom tekućinom, stvara se nenamjeran električni put. U okruženjima s visokim električnim šumom-kao što su pogoni s promjenjivom frekvencijom (VFD), sklopljeni-napajači ili regulatori snage-kontroliranog ispravljača (SCR)-ovaj put unosi šum u milivoltni signal. Rezultat je fluktuirajuće ili pomaknuto očitanje temperature koje može zbuniti regulator.
Uzemljeni termoparovi ne bi se trebali koristiti s ne-izoliranim ulazima regulatora. Ne-izolirani ulaz očekuje da termoelement lebdi iznad zemlje; spajanje uzemljenog spoja stvara izravan put uzemljenja koji može kratko spojiti ulazni krug ili uzrokovati pogreške u mjerenju. Mnogi industrijski regulatori daju izolirani ulaz, ali potrebna je provjera prije odabira uzemljenog senzora.
Neuzemljeni spoj
Neuzemljeni spojni termoelement ima dvije žice zavarene zajedno, ali taj je spoj električno izoliran od plašta. Tanak sloj zbijene mineralne izolacije (obično magnezijev oksid) odvaja spoj od okolnog metalnog omotača. Putanja signala ostaje potpuno plutajuća-ne postoji električna veza između žica termopara i plašta.
Toplinski odziv neuzemljenog spoja nešto je sporiji od njegovog uzemljenog spoja. Dodani izolacijski sloj uvodi mali toplinski otpor, obično dodajući vremensku konstantu od jedne do nekoliko sekundi. Za većinu primjena PTFE grijača, ovo kašnjenje je neprimjetno u ukupnom odgovoru sustava jer spremnik ili kupka ima veliku toplinsku masu. Sam grijač polako mijenja temperaturu, a PID petlja regulatora može lako podnijeti skromno kašnjenje senzora.
Glavna prednost je električna izolacija. Signal termoelementa otporan je na petlje uzemljenja, lutajuće struje iz elektrokemijskih procesa i visoko{1}}šumove visoke frekvencije iz obližnje energetske opreme. To čini neuzemljene spojeve preferiranim izborom u industrijskim okruženjima gdje su potrebna pouzdana, stabilna očitanja temperature.
Što odabrati za primjenu PTFE grijača
U većini aplikacija PTFE grijača, neuzemljeni spoj je sigurniji izbor. PTFE uronjeni grijači često se ugrađuju u vodljive tekućine-vodene otopine, kiseline, baze i kupke za galvanizaciju. Metalni omotač termoelementa, bilo da je od nehrđajućeg čelika ili PTFE-presvučen, dolazi u kontakt s ovom tekućinom. Ako se koristi uzemljeni spoj, signal termopara referencira potencijal kupke, koji može nositi električni šum od pumpi, grijača ili elektrolitičkih reakcija. Ovaj šum kvari očitanje temperature i može uzrokovati osciliranje regulatora ili pogrešno alarmiranje.
Prednost brzine uzemljenog spoja je minimalna u velikoj toplinskoj masi spremnika. Proces koji traje mnogo minuta ili sati za promjenu temperature nema koristi od senzora koji reagira za 0,5 sekundi, a ne za 2 sekunde. Suprotno tome, otpornost na buku neuzemljenog spoja izravno poboljšava stabilnost mjerenja.
Uzemljeni spoj može se uzeti u obzir samo pod dva uvjeta:
Električno okruženje je iznimno čisto (nema VFD-ova, nema SCR paljenja u blizini, a kupka nije-vodljiva ili je električno izolirana).
Poznato je da je ulaz regulatora izoliran (ili posebno dizajniran za uzemljene senzore).
Čak i tada, iskustvo na terenu pokazuje da neuzemljeni spojevi rijetko uzrokuju žaljenje, dok uzemljeni spojevi često zahtijevaju rješavanje problema s bukom.
Napomena o sigurnosti uzemljenja
Plašt neuzemljenog termoelementa i dalje bi trebao biti uzemljen radi sigurnosti. Metalni omotač sonde-ako je izložen-mora biti spojen na uzemljenje zaštitnog uzemljenja (PE) kako bi se spriječile opasnosti od strujnog udara u slučaju oštećenja PTFE-a ili ulaska tekućine. Ovo vanjsko uzemljenje ne utječe na signal termopara jer spoj ostaje električno izoliran. Za senzore presvučene PTFE-om ili potpuno obložene plastikom, uzemljenje možda neće biti potrebno, ali izolacija ulaza regulatora ostaje važna.
Sažetak
Razlika između uzemljenih i neuzemljenih termoelementa za primjenu PTFE grijača svodi se na kompromis-: uzemljeni nude brži odziv, ali spajaju električni šum izravno u signal; neuzemljen pruža malo kašnjenje odgovora, ali potpunu električnu izolaciju. Za gotovo sve instalacije PTFE grijača-posebno one u vodljivim tekućinama ili industrijskim okruženjima-neuzemljeni spoj je robustan izbor. Poznavanje te razlike sprječava probleme sa šumom signala, osigurava stabilnu kontrolu temperature i izbjegava neusklađene konfiguracije senzora-kontrolera. Odabir senzora sastavni je dio projektiranja robusnog toplinskog sustava, a odabir ispravnog stila spoja jednako je važan kao i podudaranje tipa termoelementa i materijala plašta.
