| 열전대의 원리 |
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| 열전대는 서로 다른 두 종류의 금속의 기전력을 이용한 온도센서입니다. |
| 특성이 다른 두 종류의 도체의 양단을 접합해 폐회로를 만들고 |
| 한쪽 끝단에 온도차이를 주면 이 회로에 열기전력이 발생하게 됩니다. |
| 온도에 비례하여 기전력이 커지는데 이 기전력의 크기를 이용하여 온도를 측정하는 온도센서를 열전대라 합니다. |
| 서로 다른 두 종류의 도체인 두 라인이 서로 다른 열 특성(열용량, 열전도 등)을 가짐으로써 둘의 차이를 통해 온도를 알아냅니다. |
| 열전대는 전도체에 전류가 흐르지 않아도 에너지의 흐름(열)에 의해 전압의 차이가 생기고 |
| 기전력이 발생한다는 열전 효과 중 하나인 Seebeck 효과의 원리입니다. |
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| 열전대의 특성 |
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| # 응답이 빠르고 시간지연(Time lag)에 의한 오차가 비교적 적음 |
| # 적합한 열전대를 선택하면 다양하고 고온의(0℃~ 2500℃ ) 범위에서 측정이 가능 |
| # 열기전력을 이용하므로 지시, 조절, 증폭, 제조, 변환 등의 정보처리가 용이 |
| # 고온에도 기계적 강도가 높고 내식성이 강하며,안전성이 높음 |
| # 설치위치가 자유롭고 좁은 장소에서도 온도측정이 가능 |
| # 물리적 크기가 작으며 가격도 비싸지 않아 초기 투자비가 낮출수 있음 |
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| 열전대의 종류 |
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| B |
열전대는 +쪽에 RH30%를 포함한 백금 RH과 -쪽에 RH 6%를 포함한 |
| 백금 RH합금을 사용한 열전대이다. 백금에 RH의 함유량을 증가함에 따라 융점 및 기계적인 강도가 상승하고 또 순백금(pt)의 사용중에 생기는 +쪽으로부터 -쪽으로의 (RH)확산에 의한 열기전력의 특성의 열화를 방지하는 것을 목적으로 한 열전대이다. 또 중성분위기 중에서의 연속 사용이 가능하고 환원성 분위기 중에서도 보통의 R열전대에 비하여 수명이 길다. 이 열전대는 R.S열전대에 비하여 고온에서 사용되는 반면 저온에서는 열기전력이 극히 작기 때문에 정도는 떨어진다. 특히 고온에 있어서 정밀 측정과 내구성이 요구되는 경우 이 열전대를 권장한다. |
| S |
S열전대는 +쪽에 Pt, Rh(10%) 합금과 -쪽에 순 Pt를 사용한 열전대다.1886년에 르.자트리에 의해서 개발된 열전대이며 역사적인 경위로 IPTS(국제실 |
| 용온도)에서는 안티몬의 용융점(630.74℃)으로부터 금의 용융점(1064.43℃) |
| 까지의 온도 표준으로 사용되며, 1981년의 KS개정에 의하여 KS화 되었다. |
| 사용할 때에는 R열전대와 같은 주의가 필요하다. |
| R |
R 열전대 +쪽에 Pt, Rh(13%)합금과 -쪽에 순 Pt를 사용한 열전대로서 극히 |
| 고순도 백금(99.999-99.9999%)의 귀금속을 사용하고 있기 때문에 KS규격 |
| 에 의한 0.25%의 오차를 충분히 만족시키는 고정도를 갖고 있다. 이 열전 |
| 대를 진공중 및 환원성 분위기중, 금속증기, 분위기 중에서 직접 사용하는 |
| 것을 피한다. 사용은 다음 사항에 충분한 배려를 필요로 한다.보호관 및 |
| 전열관에는 철함유량이 낮은 고순도 알루미나 재질을 사용하여야 한다. |
| 또 열전대 자체의 취급에도 주의를 요하며 손의 땀이나 기름으로 오손되 |
| 지 않도록 알코올, 벤젠 등으로 오염을 제거하는 것이 중요하다. |
| K |
K 열전대는 +쪽에 Cr을 약 10% 포함한 Ni-Cr합금(chromel)과 -쪽에 Al, Mn을 조금 포함한 Ni합금(Alumel)을 사용한 열전대이다. 미국 호스킨스사에서 1906년 A.L. Marsh 에 의해서 개발되었고 그 후 개량을 더하여 현재 공업용의 열전대로서 가장 넓게 사용되며 신뢰성이 높다.이 열전대는 고온 |
| (약1200)까지 사용이 가능하고 기전력특성의 직선성이 양호하며 비교적 |
| 내열, 내식성이 높은 것이 특징이다. 또 금속증기 공기중 및 O2, N2, Co2 |
| 가스(gas)중에서 기전력은 안정되어 있다. 그러나 환원성(H2, Co)가스 중 |
| 또 산소분압이 낮은 조건에 대해서는 크로멜(chromel)선의 열화 "Green |
| Rot"라 불리는 Cr선택 산화현상이 생겨 이 때문에 기전력 치가 크게 저하 |
| 하여 큰 오차가 생기는 경우가 있으므로 사용할 때에는 충분한 배려가 필 |
| 요하다. |
| E |
E 열전대(chromel-Constantan)는 +쪽에 K 열전대와 같은 Ni-Cr합금(chromel)과 -쪽에 Cu-Ni합금(Constantan)을 사용한 열전대이다. 공업용 열전대로서는 기전력 특성이 가장 높은 것이 특징이다. 우리나라에서도 수요가 급속히 증대하고 대형화력 원자력 발전 등에서 채용되고 있다. 사용할 때에는 K 전열대와 같은 배려가 필요하다. 또 현재 사용되고 있는 열전대 중에서는 전기저항이 가장 높기 때문에 사용계기의 선택에는 충분한 주의가 필요하다. |
| J |
J 열전대(Iron-Constantan)는 +쪽에 순철(Fe)과 -쪽에 Cu-Ni합금(Constanta |
| n)을 사용한 열전대이다. J 열전대는 환원성 분위기 중에서의 사용에 적절하고 기전력 특성이 E 열전대에 이어서 높은 것이 특징이다. 또 비교적 값 |
| 이 싸기 때문에 손쉽게 측정을 할 경우에 편리한 열전대이다. 그러나 수 |
| 분을 포함한 산화분위기 중에서는 산화가 심하므로 사용할 때에는 충분한 |
| 주의가 필요하다. |
| T |
이 열전대는 +쪽에 순동(Cu)과 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan)을 사용한 열 |
| 전대이다. T열전대는 비교적 저온(-200-300 ℃)에 사용되고 약산화 분위기 또는 환원분위기 중에서의 사용에 적당하다. 기전력은 안정되어 정도가 |
| 높고 또 취급이 간단하므로 실험실 등에서 많이 사용되고 있다. 또한, 각 |
| 종 열전대 E, J, T 어느쪽도 -쪽에 Cu-Ni합금(constantan) 을 사용하고 있다. 그러나 호칭이 같아도 각각 +쪽의 종류에 따라 Cu-Ni합금(constantan)의 배합비를 변화시켜 열기전력 특성을 조정하고 있다. 따라서 이들 열전대 소선의 -쪽과의 호환성은 없으므로 주의해야 한다 |
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