热电偶补偿导线截面积与最大敷设长度之间的关系

除B分度号外的其他分度号热电偶接线时必须使用补偿导线，仪表工选用热电偶补偿导线时要结合回路电阻和敷设长度要求综合考虑，作者在本文分享热电偶补偿导线截面积与最大敷设长度之间的关系，方便大家正确选用热电偶补偿导线。



1、热电偶测量回路最大允许电阻
影响补偿导线线芯截面积和敷设长度的关键因素是仪表回路中的电阻，下面昌晖仪表给出热电偶测量回路的最大允许电阻。

热电偶测量回路检测原理如图1所示：

图1 热电偶回路检测原理示意图
说明：A、B为热电偶的两根偶丝；A1、B1为补偿导线；t为测量端的温度；t1为热电偶与补偿导线接点的温度；t0为参考端的温度；E为测量回路中的电势

图1中A1与A、B1与B的热电特性相近。根据热电偶的中间导体定律和中间温度定律，检测端电势E的计算式为：
E=EAt,t1+EA1t1,t0-EBt,t1-EB1t1,t0=EABt+EA1B1t1,t0
式中EAt,t1，EBt,t1为偶丝A，B在温差t-t1时产生的电势；EA1t1,t0，EB1t1,t0为补偿导线A1，B1在温差t1-t0时产生的电势；EABt，t1为热电偶在温差t-t1时产生的电势；EA1B1t1,t0为补偿电缆在温差t1-t0时产生的电势。

由这个公式可见，热电偶检测回路中测得的热电势是热电偶产生的热电势与补偿电缆产生的热电势之和。

根据汤姆逊温差电势公式和伯尔帖接触电势公式可知，热电势只与导体材料的性质和导体两端的温度以及两种导体接点的温度有关，与导体长度、截面大小及沿导体长度上温度的分布无关。但技术人员只能通过仪表测量显示得知检测端电势，因此热电偶测量回路的最大允许电阻由测量仪表的类型和内部电路决定。由于各厂家热电偶测量变送单元的电路不同，且内部电路对外保密，所以设计人员很难根据电路计算回路的最大允许电阻。有些测量变送单元提供了线路阻抗的要求，即要求补偿导线的往复电阻小于1kΩ，如CS3000系统的热电偶输入模块AAT141、 AAT145，Honeywell TPS系统的热电偶输入板卡MC-GRMT01等，但大部分热电偶测量变送单元提供的技术参数中没有对线路阻抗提出要求。

根据现场工程设计经验，对于输入阻抗大于1MΩ的测量变送单元，只要测量回路上的电阻小于1kΩ，就能保证仪表回路正常工作。因此，隔爆和非防爆热电偶测量回路补偿导线的往复电阻应小于1kΩ；配置齐纳栅的本安回路补偿导线的往复电阻应小于1kΩ减去齐纳栅的端端电阻(端端电阻可从安全栅样本上查得)；配置隔离栅的本安回路，因隔离栅实质上就是一个测量变送单元，故只要补偿导线的往复电阻小于1kΩ就能保证回路正常工作。

2、补偿导线截面积与最大敷设长度的关系
补偿导线截面积选用与热电偶回路的仪表配置有关系，昌晖仪表在实际工作中总结了补偿导线截面积与最大敷设长度的具体数据，供仪表工在实际工程设计中使用