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열전대란?
서로 다른 두 종류의
금속도체(金屬導體)에 폐회로(閉回路)가
형성(形成)되도록 결합하고, 두 결합사이에 온도차이(溫度差異)
를
유지하면 폐회로 내에 기전력(EMF)이 발생합니다.
[Seebeck's effect 제백 효과]
이렇게,
한쪽(냉접점)을 정확하게 0℃로 유지하고, 다른 한쪽
(측정접점 또는 온접점)을 측정하려는 대상에 놓아두면,
기전력
이 측정되어 온도를 알수 있습니다.
서로 다른 금속 도체의 결합을 "열전대"라 합니다.
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열전대의 특징
산업용 열전대는 다른 온도계와 비교하여 다음과 같은 특징이
있습니다.
 . 빠른 응답과 비교적 시간지연이 적습니다.
 .상황에
맞는 적절한 선택과 품질이 우수한 열전대일 경우에는, 0℃에서 2,300℃까지 넓은 범위의
온도측정이
가능합니다.
 . 특정 점 또는 작은 공간의 온도측정이
가능합니다.
 . 온도가 기전력으로 감지되므로, 측정, 조정, 증폭, 조절, 변환 및
다른 데이터와도 쉽게 처리됩니다.
 . 다른 온도센서와 비교하여 가격이 저렴하고 쉽게 이용 할 수
있습니다. |
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열전대의 구조 및 측정방법
일반적으로 산업용(産業用) 열전대는 소선(素線)
사이에 절연관(絶緣官)을 끼워 금속 도체간의 합선을 막고
측정 대상이나 주위 환경에 직접 노출되지 않도록 하기위해
보호관(保護官)을 끼웁니다. 측정시 냉접점은
일정한 온도(대부분 0℃)를 유지합니다. 발생된 기전력은 무빙 코일형,
전자식, 오토 바란싱형, 포텐쇼 메타형
등 여러 종류의 지시 계기로 측정합니다. |
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사용시 주의사항
다양한 형태의 열전대가 있으므로, 규격에 맞는
열전대 선택이 가장 중요합니다. 또한, 열, 부식, 진동에 견딜 수
있는가를 고려하여 보호관, 구조, 결합 방법 등을
선택하는 것이 중요합니다. |
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열전대소선의 조합
참조규격 : JIS C 1602-1981
IEC-Pub584-2 |
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 주의 : *
구 JIS의 PR타입은 현재의 R타입과 비교시 (+)측의 로듐 함량이 일치하지 않습니다.
**크로멜,
알루멜은 미국 호스킨스(Hoskins)사의 등록상표입니다. |
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열전대 종류별 기전력표 |
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온도목선상의 오차
참조규격 : JIS C
1602-1981
IEC-Pub584-2 |
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주의
: *허용오차는 기전력표로부터 환산된 온도값
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표준 열전대의 종류별 저항값 참조규격 :
JIS C
1602-1981
단
위 : Ω/m |
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주의:
섭씨 0℃에서 (+)와 (-)간에 측정된 저항값 |
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사용온도 및 최고온도의 한계 |
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주의: (1)
사용온도의 한계란 열전대를 대기 중에서 일정하게
사용할 경우의 가장 높은 온도를
의미합니다.
(2) 최고온도의 한계란 열전대를 극한 상황에서 일시적으로
사용할 경우의 가장 높은 온도를 의미합니다.
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열전대의 종류 |
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B
B型 열전대 (Pt·30%Rh/Pt·6%Rh)
0∼1,700℃
B형 열전대는 다른 백금, 로듐 열전대 보다 로듐 함량이
높기 때문에 용융점(熔融點) 및
기계적 강도가 높습니다. B형 열전대는 1600℃까지의 산화 및 중성 분위기에서 지속적으로
사용할 수 있고, 다른 백금, 로듐 열전대 보다 환원 분위기에도 장시간 사용할 수 있습니다. B형
열전대는 특히
정밀(精密) 측정 및 고온 하에 내구성(耐久性)을 요구하는 장소에 적극 추천(推薦)합니다.
R
R型 열전대 (Pt·13%Rh/Pt)
0∼1,600℃
R형 열전대는 1,400℃까지 및 간헐적(間歇的)으로 1,600℃ 까지
산화 및 비활성(非活性) 분위기
내에서 지속적으로 사용시 추천할 수 있습니다. 그러나, 세라믹 절연관과 보호관으로 올바르게
보호 했더라도 진공(眞空), 환원 또는 금속증기(蒸氣) 분위기 내에서는 사용할 수 없습니다.
S S型 열전대 (Pt·10%Rh/Pt) 0∼1,600℃
S형 열전대는 1886년 Le Chatelier에 의해 처음으로 개발된 역사적인 열전대입니다.
IPTS(International Practical Temperature Scale : 국제 실용 온도 눈금)에 의해 정의된
630.74℃에서 Antimony
(안티모니)로부터 1064.43℃의 Gold(금) 범위까지 동결점(결빙점)으로 정의하는 표준
열전대로 널리 사용됩니다. |
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K K型 열전대
(Chromel/Alumel) -200∼1,250℃
K형 열전대는 1906년 미국의
Hoskins사의A.L.Marsh씨가
처음으로 개발했고, 그 이후로 많은 개량을 해 왔습니다.
오늘날 다양한
특성 때문에 신뢰성이 높은 산업용 열전대로
가장 널리 사용됩니다. 1260℃까지 산화 및 비활성 분위기
내에서
사용할 수 있습니다.K형 열전대는 이슬점(Dew-point) 이 -42℃보다 낮으면 수소 또는 분해된 암모니아 분위기에서
사용할 수 있습니다. 그러나, 적절히 보호관을 사용 했더라도,
환원, 산화와 환원이 교차, 황화
또는 "Green-rot" 부식성 분위 기에서는 사용할 수 없습니다."Green-rot"는 큰 경(經) 또는
환기(換氣)되는
보호관을 사용하여 산소 공급을 증가시킴으로
최소화 할 수 있습니다. 또한 밀봉된 보호관에 산소를 흡입하고
"getter(잔류가스 제거재)"를 넣어 최소화 할 수도 있습니다. |
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E E型 열전대
(Chromel/Constantan)-200∼900℃
E형 열전대는 산업용 열전대중
기전력(EMF) 특성이 가장 높습니다.
1964년 ANSI 및 1974년 JIS에서 채택(採擇)된 이후 수요(需要)가 급속히
증가하고 있고 대단위 화력 및 원자력
발전소에서 폭넓게 사용되고 있습니다. 750℃ 까지 지속적으로 사용할 수 있고, 실제
사용을 위해, E형과 유사한
K형을 예방책으로 사용해 보는 것이 좋습니다. E형 열전대는 기본 금속 열전대중 가장 높은 저항성을
갖고 있어
이와 연결시키는 계기 선정시에 각별한 주의가 요구됩니다.
J J型 열전대 (Iron/Constantan) 0∼750℃
J형 열전대는 E형 열전대 다음으로 기전력(EMF) 특성이 높고, 750℃까지의 환원, 비활성, 산화,또는 진공 분위기에
추천됩니다. 저렴한 가격으로 다양한 곳에서 사용되고 있습니다. 그러나, 538℃이상의 유황 분위기에서는 사용할 수
없으므로, J형의 철 소선은 녹이 슬거나 물러지기 때문에 저온 측정용 T형이 보다 바람직 합니다.
T T型 열전대
(Copper/Constantan)-200∼350℃
T형 열전대는 습한 분위기에서 부식에
강하며, 중간이 0℃인 온도 측정에 적합합니다. 400℃까지 진공 및 산화, 환원
또는 비활성 분위기에서 사용할 수 있습니다.
기전력 특성이 안정되고 정확하기 때문에 실험용으로 폭넓게 사용되고
있습니다. T형은 규격화 된 열전대 중에서 중간이 0℃인 온도
범위 내에서 공차(Tolerance)가 가장 적은 열전대
입니다.
N
N型
열전대(Nicrosil/Nisil)0∼1300℃
N형 열전대는
84%Ni-14.2%Cr-1.4%Si / 95.5%Ni-4.4%Si-0.1%Mg의 배합으로 호주 국방성의 재료 연구
실험실에서
처음으로 개발했습니다. NBA, ASTM 및 기타 다른 연구 기관에서 다방면으로 연구하고 개선하여
표준화 및 규격화된 오늘날의
기전력(EMF) 표를 만들어 냈습니다.N형 열전대는 600℃에서 1,250℃의 높은 온도
범위에서 사용시 K형 열전대 보다
오랫동안 안정되고 산화에 우수한 저항력을 보여 줍니다.Si 및 Mg의 첨가로 Cr(Chromiun :크롬) 혼합물의 조정에 의해,
"Short range ordering" 부근에서의 기전력(EMF) 변화가 적어졌고
"Green Rot"부식에 저항력 역시
개선되었습니다. K형과 비교하여 기전력(EMF) 표류의 비율이 1,000℃ 이상의 온도
범위에서 절반 또는 1/3로 보고되므로
1,000℃에서 1,200℃의 지속적인 산화 분위기에서 사용하도록 추천되고
있습니다.
주의 : E, J, T형 (-)측은
Cu-Ni(Constantan : 콘스탄탄)의 합금으로 기전력(EMF) 특성에 의해 (+)측과각각
결합하므로
Cu와 Ni의 함량이 변합니다. 그러므로, 음극측 콘스탄탄은 형별 사이에
호환성(互換性)이
없습니다.
 특수 열전대
한생계전에서는 일본 山里(Yamari)사와 기술제휴로 초고온용 Tungsten(W)/Rhenium(Re)형,산화 분위기에
사용하는 Platinel형, 극저온용 Chromel/Gold+Iron형 등 다양한 특수 열전대를 공급하고 있습니다.
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헤드형 열전대 표준형 |
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