Cách ly điện trong phép đo nhiệt độ tránh tạo đường dẫn điện không mong muốn giữa điểm đo và bộ đọc. Có thể dùng cảm biến sợi quang, đo hồng ngoại không tiếp xúc hoặc cảm biến điện với cách ly và xử lý tín hiệu phù hợp. Phương án phải đáp ứng nhiệm vụ đo và điều kiện lắp đặt; khả năng cách ly cần được kiểm tra trên toàn bộ hệ thống.
Đối với các ứng dụng mà bản thân điểm cảm biến phải được cách ly về điện với thiết bị, đầu dò nhiệt độ sợi quang cung cấp giải pháp đặc biệt trực tiếp vì tín hiệu nhiệt độ được truyền qua quang học thay vì qua hệ thống dây đo dẫn điện. cảm biến nhiệt độ sợi quang điểm dựa trên huỳnh quang sử dụng các đầu dò mà mỗi đầu dò đo một điểm nhiệt độ xác định và không có tín hiệu đo điện dẫn truyền qua sợi.
Cách ly điện không có nghĩa là thiết bị không có điện áp, toàn bộ hệ thống lắp đặt bị ngắt điện hoàn toàn hoặc tất cả các rủi ro về điện đều biến mất. Điều đó có nghĩa là đường đo nhiệt độ được thiết kế để tránh sự dẫn điện không mong muốn giữa điểm cảm biến và thiết bị điện tử đo lường.
Đo nhiệt độ cách ly bằng điện có ý nghĩa gì?
Cách ly điện trong đo nhiệt độ có nghĩa là ngăn chặn kết nối điện dẫn điện không mong muốn giữa điểm đo và thiết bị điện tử đo lường hoặc hệ thống thu thập. Sự cách ly có thể được áp dụng ở một số nơi, bao gồm đường dẫn từ cảm biến đến thiết bị, đầu vào hoặc đầu ra của máy phát, kênh thu nhận, nguồn điện hoặc giao diện truyền thông. Sự cách ly ở máy phát hoặc giao diện truyền thông không tự nó cách ly điểm cảm biến.
Cách ly điện và đường dẫn cảm biến quang học là những khái niệm có liên quan nhưng không giống nhau. Cảm biến điện thông thường vẫn có thể là một phần của hệ thống cách ly điện nếu thiết bị điện tử cách ly phù hợp được sử dụng thêm dọc theo chuỗi tín hiệu.
Tại sao cần cách ly điện trong đo nhiệt độ?
Cách ly điện trở nên phù hợp khi có chênh lệch điện thế lớn, thiết bị có điện, chênh lệch nối đất, mối lo ngại về vòng lặp nối đất, điện trường mạnh, hạn chế nối dây cảm biến dẫn điện hoặc thiết bị điện tử đo lường nằm ở điện thế khác với điểm cảm biến.
Không phải mọi phép đo nhiệt độ đều yêu cầu cách ly điện. Nó chỉ trở thành một yêu cầu khi môi trường đo lường hoặc kiến trúc hệ thống yêu cầu nó.
Phương pháp đo nhiệt độ nào mang lại khả năng cách điện?
| Phương thức | Tín hiệu cảm biến | Phương pháp cách ly | Phù hợp nhất cho |
|---|---|---|---|
| Cảm biến nhiệt độ sợi quang | Tín hiệu quang | Đường cảm biến quang không dẫn điện | Đo điểm trực tiếp trong đó yêu cầu cách ly mức cảm biến |
| Pt100 / RTD với thiết bị điện tử cách ly | Điện trở | Cách ly điện tại hệ thống truyền/thu | Đo nhiệt độ công nghiệp thông thường |
| Cặp nhiệt điện có đầu vào cách ly | Tín hiệu điện Millivolt | Điều hòa tín hiệu cách ly | Đo lường quy trình công nghiệp |
| Cảm biến hồng ngoại | Quang học, không tiếp xúc | Không có kết nối cảm biến vật lý tới mục tiêu | Các bề mặt có thể tiếp cận |
Đo nhiệt độ sợi quang để cách ly điện
Cảm biến nhiệt độ sợi quang loại bỏ hệ thống dây đo điện dẫn điện khỏi đường tín hiệu cảm biến. Đầu dò được đặt tại điểm đã chọn, nhiệt độ sẽ thay đổi phản ứng quang học của vật liệu cảm biến, tín hiệu quang truyền qua sợi quang và thiết bị giám sát sẽ tính toán nhiệt độ.
Đây là phép đo điểm trực tiếp. Đây không phải là phép đo không tiếp xúc và không phải là phép đo toàn bộ khu vực - đầu dò báo cáo nhiệt độ tại vị trí cụ thể nơi nó được lắp đặt.
Có thể sử dụng cảm biến Pt100 để đo nhiệt độ cách ly điện không?
Có. Cảm biến Pt100 / RTD là cảm biến điện trở và có thể đạt được sự cách ly ở cấp hệ thống bằng cách sử dụng một máy phát cách ly, mô-đun đầu vào cách ly, vật liệu cách nhiệt thích hợp, hệ thống dây điện phù hợp và tấm chắn hoặc nối đất khi cần thiết.
Pt100 vẫn thiết thực cho nhiều hệ thống thông thường. Trong trường hợp bản thân dây dẫn cảm biến không được tạo thành đường dẫn đến điểm đo, cảm biến sợi quang có thể phù hợp hơn.
Cặp nhiệt điện có thể cách điện được không?
Có, tùy thuộc vào cách lắp đặt và thiết kế điều hòa tín hiệu. Cặp nhiệt điện sử dụng tín hiệu điện áp nhỏ và việc cách ly có thể được thực hiện bằng cách sử dụng mối nối cách điện, bộ khuếch đại cách ly, máy phát cách ly hoặc kênh thu nhận cách ly.
Bản thân các dây dẫn điện vẫn tồn tại giữa điểm cảm biến và thiết bị điện tử. Đây là lý do tại sao cách ly quang ở cấp độ cảm biến và cách ly điện ở cấp độ hệ thống là các khái niệm khác nhau, mặc dù cả hai đều có thể được mô tả là phép đo "cách ly".
Sợi quang so với Pt100 so với Cặp nhiệt điện so với Hồng ngoại
| Phương thức | Loại liên hệ | Đường dẫn tín hiệu | Cách ly điện | Hạn chế chính |
|---|---|---|---|---|
| Sợi quang | Liên hệ / nhúng | Quang học | Đường cảm biến quang không dẫn điện | Yêu cầu quyền truy cập đầu dò |
| Pt100 | Liên hệ | Điện | Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống | Dây dẫn điện |
| Cặp nhiệt điện | Liên hệ | Điện | Phụ thuộc vào thiết kế cách ly | Dây dẫn điện |
| Hồng ngoại | Không tiếp xúc | Quang học | Không có tiếp xúc điện với mục tiêu | Yêu cầu đường ngắm |
Cách ly cấp độ cảm biến và cách ly cấp độ thiết bị
Cách ly mức cảm biến có nghĩa là không có dây đo dẫn điện từ điểm cảm biến - đầu dò nhiệt độ sợi quang là một ví dụ điển hình. Cách ly ở cấp độ thiết bị có nghĩa là hệ thống dây cảm biến điện tồn tại tại điểm đo, nhưng các thiết bị điện tử cách ly sẽ tách đầu vào đó khỏi hệ thống hạ lưu, như với bộ phát RTD bị cô lập hoặc mô-đun cặp nhiệt điện bị cô lập.
Hai phương pháp này giải quyết các yêu cầu cách ly điện khác nhau và lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào vị trí thực sự cần cách ly trong chuỗi đo lường.
Đo nhiệt độ cách điện trong máy biến áp
Máy biến áp có thể yêu cầu đo nhiệt độ cuộn dây trực tiếp tại điểm cảm biến bên trong, điện thế cao. Đầu dò sợi quang có thể được gắn vào một vị trí cuộn dây đã chọn trong quá trình sản xuất, cung cấp đường dẫn cảm biến cách điện tới điểm đó. Logic vị trí chi tiết cho ứng dụng này được đề cập trong bài viết liên quan về cách đo nhiệt độ cuộn dây máy biến áp.
Cách ly điện trong đo nhiệt độ thiết bị điện áp cao
Trong thiết bị đóng cắt, thanh cái, đầu cáp, dây dẫn mang điện và thiết bị kiểm tra điện, điểm đo có thể hoạt động ở điện thế khác với thiết bị giám sát. Cảm biến quang học tránh đường dẫn tín hiệu nhiệt độ dẫn điện giữa hai vị trí này. Đây là một trong những lý do chính khiến cảm biến sợi quang được sử dụng để đo nhiệt độ điện áp cao .
Điện tử công suất, Đo nhiệt độ IGBT và SiC
Thử nghiệm điện tử công suất có thể bao gồm điện áp chuyển mạch cao, chuyển tiếp nhanh, EMI mạnh và điện thế nổi. Phép đo nhiệt độ cách ly có thể được áp dụng ở bề mặt mô-đun, gói thiết bị, điểm nhiệt được chọn hoặc thiết bị đo kiểm.
Phép đo phải được mô tả là nhiệt độ tại vị trí vật lý của đầu dò thay vì nhiệt độ tiếp giáp trực tiếp, trừ khi việc lắp đặt cảm biến tương ứng cụ thể với điểm đo đó.
Đo nhiệt độ RF và vi sóng
Cảm biến nhiệt độ dẫn điện có thể tương tác với môi trường RF hoặc vi sóng tùy thuộc vào cấu hình. Đầu dò sợi quang cung cấp đường dẫn cảm biến không dẫn điện và có thể được sử dụng trong hệ thống sưởi vi sóng, hệ thống kiểm tra RF, hệ thống sưởi điện môi và thiết bị vi sóng công nghiệp.
Đo nhiệt độ trong từ trường mạnh và hệ thống MRI
Trong môi trường từ trường mạnh, việc bố trí cảm biến điện và kim loại có thể cần được xem xét đặc biệt. Cảm biến sợi quang cung cấp đường dẫn tín hiệu quang, cách ly bằng điện, có thể phù hợp với các điểm đo nhiệt độ đã chọn trong môi trường từ tính mạnh.
Khả năng tương thích với hệ thống MRI hoặc từ trường cụ thể phải được xác nhận dựa trên vật liệu đầu dò, vị trí đặt thiết bị và yêu cầu của nhà sản xuất thiết bị thay vì giả định từ giá trị cường độ trường chung.
Đo nhiệt độ cách điện trong phòng thí nghiệm thử nghiệm điện áp cao
Trong phòng thí nghiệm thử nghiệm, đối tượng thử nghiệm và thiết bị giám sát có thể được tách biệt về mặt vật lý, với chiều dài sợi hỗ trợ việc đặt thiết bị từ xa. Điều này áp dụng cho thử nghiệm điện môi, thử nghiệm cách điện, băng thử nghiệm thiết bị điện và nghiên cứu điện áp cao, trong đó khoảng cách an toàn thực tế và quy trình điện áp thử nghiệm phải tuân theo các tiêu chuẩn hiện hành của cơ sở.
Khi nào phép đo hồng ngoại không tiếp xúc phù hợp hơn?
Phép đo hồng ngoại rất phù hợp với các bề mặt có thể tiếp cận, mục tiêu nhìn thấy được, kiểm tra tạm thời và các tình huống mà việc lắp đặt đầu dò là không thực tế. Cảm biến sợi quang thường được xem xét để đo điểm bên trong, đo nhúng, đo tiếp xúc liên tục và các vị trí kín nơi có thể truy cập đầu dò.
EMI liên quan đến cách ly điện như thế nào?
Cách ly điện và khả năng chống nhiễu điện từ là những lợi ích liên quan trong một số ứng dụng, nhưng chúng không phải là cùng một khái niệm. Cách ly điện ngăn chặn kết nối điện dẫn điện không mong muốn, trong khi khả năng chống nhiễu điện từ mô tả khả năng chống nhiễu điện từ của đường đo. Cảm biến sợi quang có thể cung cấp cả hai lợi thế dọc theo đường dẫn cảm biến quang học, nhưng chúng không nên được coi là một khái niệm duy nhất.
Có thể theo dõi nhiều điểm nhiệt độ cách ly điện không?
Vâng. Đầu dò một điểm thường sử dụng một kênh đo và hệ thống đa kênh có thể giám sát nhiều điểm cuộn dây máy biến áp, kết nối thiết bị đóng cắt, đối tượng thử nghiệm, vị trí điện tử công suất hoặc thiết bị thí nghiệm.
Đối với các dự án đặc biệt, có thể cấu hình khoảng 1-64 kênh tùy thuộc vào công cụ giám sát và yêu cầu của dự án, mặc dù không phải mọi sản phẩm đều hỗ trợ phạm vi đầy đủ này. Quy hoạch kênh sẽ được thảo luận sâu hơn trong bài viết liên quan về số lượng kênh cần thiết để theo dõi nhiệt độ sợi quang.
Cảm biến có thể cách thiết bị giám sát bao xa?
Chiều dài sợi là tham số định tuyến, không phải tham số phạm vi nhiệt độ. Cấu hình đầu dò điểm INNO điển hình hỗ trợ khoảng 0-20 m tùy thuộc vào cấu trúc đầu dò và yêu cầu của dự án, trong khi 3-5 m là tham chiếu ban đầu thực tế cho nhiều ứng dụng thiết bị. Độ dài thực tế phải tuân theo đường định tuyến thực, vị trí thiết bị, vị trí tiếp liệu và phụ cấp lắp đặt, như được mô tả trong hướng dẫn chuyên dụng về cách chọn độ dài sợi phù hợp cho cảm biến nhiệt độ sợi quang.
Cách ly điện có ảnh hưởng đến độ chính xác của nhiệt độ không?
Bản thân cách ly điện không tự động làm cho cảm biến nhiệt độ chính xác hơn. Độ chính xác phụ thuộc vào công nghệ cảm biến, thiết kế đầu dò, bộ phận cảm biến, thiết bị giám sát, tiếp xúc nhiệt, cấu hình hệ thống và điều kiện ứng dụng.
Ưu điểm cách ly của cảm biến sợi quang chủ yếu giải quyết môi trường đo điện chứ không đảm bảo độ chính xác cao hơn.
Cách chọn phương pháp đo nhiệt độ cách ly bằng điện
Nếu cần đo tiếp xúc trực tiếp mà không có đường đo dẫn điện thì cảm biến nhiệt độ sợi quang là hướng phù hợp. Nếu cảm biến điện thông thường được chấp nhận nhưng cần cách ly xuôi dòng, Pt100 / RTD với bộ phát cách ly có thể hoạt động. Nếu cần khả năng tương thích rộng rãi của quy trình công nghiệp, cặp nhiệt điện có đầu vào cách ly là phổ biến. Nếu chỉ cần nhiệt độ bề mặt có thể tiếp cận được thì phép đo hồng ngoại là phù hợp. Đối với nhiều điểm bị cô lập, có thể sử dụng hệ thống cáp quang đa kênh hoặc hệ thống thu nhận cách ly phù hợp.
Hướng dẫn lựa chọn đo nhiệt độ cách ly điện
| Yêu cầu | Hướng thực hành |
|---|---|
| Không có đường dẫn tín hiệu tại điểm đo | Cảm biến nhiệt độ sợi quang |
| Đo RTD thông thường với đầu ra cách ly | Pt100 + máy phát cách ly |
| Đo quá trình cặp nhiệt điện có cách ly | Cặp nhiệt điện + thu nhận cách ly |
| Chỉ có thể truy cập bề mặt | Đo hồng ngoại |
| Điểm điện thế cao bên trong | Đầu dò sợi quang nơi cho phép lắp đặt |
| Môi trường RF / vi sóng mạnh | Cảm biến sợi quang có thể phù hợp |
| Cảm biến cách ly đa điểm | Hệ thống giám sát cáp quang đa kênh |
Lựa chọn cuối cùng phụ thuộc vào thiết kế thiết bị và mức độ cách điện cần thiết.
Cần thông tin gì trước khi chọn cảm biến nhiệt độ cách ly?
- Loại thiết bị
- Điểm đo
- Điện thế tại vị trí phát hiện
- Loại cách ly điện bắt buộc
- Đo tiếp xúc hoặc không tiếp xúc
- Nhiệt độ bên trong hoặc bề mặt
- Phạm vi nhiệt độ yêu cầu
- Nhiệt độ vận hành dự kiến
- Kích thước đầu dò
- Chiều dài sợi hoặc cáp
- Số điểm đo
- Số lượng kênh
- Vị trí thiết bị giám sát
- Môi trường EMI / RF / từ tính
- Giao diện truyền thông bắt buộc
- Yêu cầu đầu ra cảnh báo
- Yêu cầu PLC/SCADA
- Không gian cài đặt
Những hiểu lầm thường gặp khi đo nhiệt độ cách ly bằng điện
Cách ly điện có nghĩa là không có điện áp. Điều này không chính xác. Sự cách ly đề cập đến sự tách biệt trong đường đo chứ không phải sự vắng mặt của điện áp.
Chỉ có thể sử dụng cảm biến sợi quang trong các hệ thống cách ly. Điều này không chính xác. Hệ thống Pt100 và cặp nhiệt điện có thể sử dụng các máy phát hoặc mô-đun thu nhận cách ly.
Bộ phát bị cô lập làm cho hệ thống dây điện của cảm biến không dẫn điện. Điều này không chính xác. Các dây dẫn cảm biến vẫn dẫn điện; sự cô lập xảy ra ở các thiết bị điện tử.
Cảm biến nhiệt độ sợi quang luôn chính xác hơn. Điều này không chính xác. Lợi ích chính của nó là cách ly quang học và khả năng chống nhiễu điện từ chứ không phải độ chính xác tự động cao hơn.
Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại và sợi quang thực hiện phép đo tương tự. Điều này không chính xác. Hồng ngoại thường là phép đo bề mặt không tiếp xúc, trong khi đầu dò sợi quang cung cấp cảm biến điểm trực tiếp tại vị trí đặt đầu dò.