Termopila

Termopila

Generarea puterii electrice folosind termocuple legate in serie

Termocuplele pot fi confectionate din conductori foarte grosi pentru rezistenta scazuta si conectate in asa fel incat sa genereze curenti mari pentru alt scop decat masurarea temperaturii. O astfel de aplicatie este generarea puterii electrice. Conectand mai multe termocuple in serie si alternand temperaturile cald/rece cu fiecare contact, putem construi un dispozitiv numit termopila cu scopul producerii unor cantitati mari de tensiune si curent:

Daca setul contactelor din stanga si setul contactelor din dreapta sunt mentinute la aceeasi temperatura, tensiunea generata de fiecare contact va fi aceeasi dar de semn contrar astfel incat caderea de tensiune per ansamblu va fi egala cu zero. Daca in schimb, incalzim contactele din stanga si le racim pe cele din dreapta, caderea de tensiune pe fiecare contact din stanga va fi mai mare decat caderea de tensiunea pe fiecare contact din dreapta, rezultand o cadere de tensiune per ansamblu ce se traduce prin suma tuturor diferentelor caderilor de tensiune dintre contacte. Acest lucru este aplicat in cazul unei termopile. In acest caz aplicam o sursa de caldura (combustie, substante radioactive, caldura solara, etc.) unui set de contacte iar celalalt set este tinut la temperatura cat mai joasa (racit cu aer sau apa).

Efectul Peltier

Si mai interesant este faptul ca, in timp ce electroni se deplaseaza printr-un circuit electric extern conectat termopilei, exista un transfer de energie sub forma de caldura dinspre contactele calde spre cele reci, demonstrand un alt efect termoelectric, efectul Peltier, si anume, transferul caldurii prin intermediul curentului electric, si invers.

Masurarea temperaturii medii intre mai multe locatii

O alta aplicatie a termocuplelor este masurarea temperaturii medii intre mai multe locatii. Cel mai usor mod de realizare a acestei masuratori este prin conectarea catorva termocuple in paralel, astfel incat se va face o medie a tuturor semnalelor de ordinul milivoltilor la punctul de contact dintre termocuple.

Din pacate, media dintre aceste tensiuni Seebeck este precisa doar daca rezistenta firelor fiecarei termocuple este egala. Daca termocuplele sunt amplasate in locatii diferite iar firele lor conectate in paralel se intalnesc intr-o singura locatie, este putin probabil ca lungimile acestora sa fie egale. Termocupla cu cea mai mare lungime a firelor din punctul de masura la conexiunea paralel va tinde sa aiba si cea mai mare rezistenta si prin urmare cel mai mic efect asupra mediei finale a tensiunii produse.

Pentru compensarea acestui fenomen, se pot adauga rezistente suplimentare fiecarei termocuple din conexiunea paralel pentru a aduce rezistentele tuturor la o valoare cat mai apropiata. Daca nu este posibila instalarea unor rezistori diferiti, specifici fiecarei ramuri (pentru ca toate rezistentele termocuplelor sa fie egale), se pot instala totusi rezistori cu valori egale, dar mult peste cele ale termocuplei astfel incat impactul rezistentei firelor asupra masuratorii sa fie cat mai mic posibil.