第三部分 热电阻的工作原理、结构特点及常见故
作者:VSport 时间:2025-12-03 浏览: 来源:VSport体育

1. 工作原理
热电阻(以Pt100为例)通过温度变化引起阻值变化来实现温度检测。感温元件通常为细金属丝,绕制在绝缘支架上。当被测介质存在温度梯度时,测得的温度表示感温区域内介质的平均温度。通过在热阻上施加已知激励电流,测量两端电压,再将阻值转换为温度,从而完成温度测量。常见接线方式有二线、三线和四线制。
2. 结构与特点
- WZ系列装配热电阻:由感温元件、安装固定件、接线盒等组成,具有高测量精度、稳定性好等优点。Pt100型应用最广泛。
- WZPK铠装铂热电阻:内部为感温元件、引线、绝缘材料及不锈钢套管等组成,体形细长、热响应快、抗振动、使用寿命长。
- 隔爆型热电阻:通过特殊结构的接线盒将内部爆炸性混合气体局限在接线盒内,现场安全性更高。
- 端面热电阻:感温元件缠绕在端面,紧贴被测表面,能更快速、准确地反映表面温度。
- 常用材料及特性
- Pt100:在氧化性介质中稳定、温度范围广,0℃以上关系近似线性;温度系数较小,易在还原性介质中受污染改变特性。初始电阻通常为100 Ω。
- 铜热电阻:-50℃~+180℃范围内近似线性关系,但导线电阻率较低、热惯性大,且在高温时氧化显著。
3. 常见故障及处理方法
- 显示值偏低或不稳定:原因多为保护管内有水分或接线盒内有金属屑、灰尘等。处理:排水、清理、干燥绝缘部件,提升绝缘性,禁止用火直接加热。
- 显示值为无穷大:通常为热电阻或引出线断路、接线端松动等原因。处理:更换热阻、焊接或重新紧固接线。
- 阻值与温度关系发生变化:铂电阻丝材料受腐蚀。处理:更换热电阻丝。
- 显示值为零或出现负值:通常为接线错误或热阻短路。处理:纠正接线、排除短路、加强绝缘。
- 热电阻断路或短路:用万用表定位故障部位,断路时修复或更换;短路时更换热电阻元件并检查连接点。
- 安装后的维护提示:在潮湿环境中使用时,应定期检查盖板开启状态以防生锈,确保后续维护顺利进行。
- 与温度的参照关系提示:Pt100在0℃时为100 Ω;通常每增加1 Ω约对应约2.4℃的温度变化。举例:若测得阻值为110 Ω,温度大致在24℃左右,这一判断可用于现场快速比对,辅助判断是否为热电阻本身的问题。
- 导线氧化问题:长期在高温环境下使用铜导线时,可能形成氧化层,影响读数。可用砂纸对氧化层进行处理后重新连接。
4. 不同接线方式及端接要点
- 基本原理:若在热阻上加恒定电流,热阻两端的电压随温度变化而变化。仪表端点开路时,V与R的关系可用来推断温度。
- 二线制:通过两根导线施加激励电流,测量两端电压。由于导线电阻不能分离,容易引入额外误差。如在100℃时Pt100的阻值增量约为0.379 Ω/℃,如导线总阻值为2 Ω,测量误差约等于3–5℃量级。
- 三线制:增加一根导线用于抵消连接导线的电阻误差。三线制要求三根导线材质、线径、长度及工作温度保持一致,使RL1、RL2、RL3近似相等。通过L1、L2供电、测得V1、V2;L3接高输入阻抗电路,IL3≈0,从而抵消导线阻值对测量的影响。
- 四线制:理想的连接方式。两根导线负责供电,另外两根导线用于测量端电压,确保测量结果不受引线电阻影响。V4-V3即为热阻端电压,几乎不受导线电阻影响。
- 三线制Pt100的典型结构要点:电阻元件一端引出A线,另一端引出B线和C线,A、B、C接入接线盒并对应端子。连接到PLC的三根信号线后,温度信号经AI模组转换为实际温度。
5. Pt100的检修与注意事项VSport
- 铂丝很细,维护时需耐心细致。拆解时避免用力拉出铂丝,防止损伤。
- 打开后先检查云母片及铂丝引出连接处是否完好,如有断路可通过低电压点焊连接。焊接后需检查是否符合标准,去除多余部分,以免导致阻值漂移。
- 短路故障较少但仍需定位,使用耐热绝缘材料(如云母片)进行衬垫并涂覆绝缘以确保长期稳定。
- 若需要改变阻值元件长度,原则上仅允许改变引出线长度,不得擅自改变阻体长度。
- 修理完成后需经过检定合格方可继续使用。
6. 安装与应用中的注意事项
- 安装在管道上时,感温元件应尽量与被测介质反向流动,方向与流束成约90°,感温元件总长的一半放在流速较高的位置,铂电阻的护套末端应超出流束中心线一定距离(建议50–70毫米)。
- 插入深度一般不少于套管外径的8–10倍,通常不应小于300毫米。插入不足会导致测得温度偏低约3–4℃。
- 为防止液体与灰尘进入接线盒,应将接线盒盖朝上、出线孔螺栓朝下,雨水环境中应加强防护措施。
7. 测温原理与接线方法要点汇总
- 原理:Pt100等热阻的阻值随温度变化,温度变送器通过对热阻施加激励电流,测量两端电压并换算为温度。
- 接线模式:二线、三线、四线。二线制易受导线电阻影响,三线制通过补偿导线阻抗降低误差,四线制为理想状态,能够最大限度消除导线阻抗的干扰。
- 常见结构要点:Pt100三线制的结构通常为一端引出A线,另一端引出B线与C线,接至端子盒的A、B、C端子,从而将温度信号输入到AI模组中进行转换。