Les sondes à thermocouple sont disponibles en deux styles de jonction : avec ou sans mise à la terre. Cette différence interne apparemment mineure affecte la vitesse de réponse, l'immunité au bruit électrique et le potentiel de boucles de terre dans une installation de chauffage en PTFE. Comprendre leThermocouple mis à la terre ou non, chauffage en PTFELes critères de sélection permettent d'éviter des lectures de température erratiques et des dysfonctionnements du contrôleur.
Jonction mise à la terre
Dans un thermocouple à jonction mis à la terre, les deux fils du thermocouple sont soudés directement à l'intérieur de la gaine métallique de la sonde. La jonction elle-même devient une partie électrique et thermique de la gaine. Cette construction offre une réponse thermique rapide car la chaleur passe directement de la gaine à la jonction sans couche isolante intermédiaire.
Cependant, la connexion électrique signifie que le signal du thermocouple partage le même potentiel de masse que la gaine. Si la gaine entre en contact avec un réservoir conducteur, un corps de chauffage mis à la terre ou un fluide de procédé mis à la terre, un chemin électrique involontaire se forme. Dans les environnements à bruit électrique élevé-tels que les variateurs de fréquence (VFD), les-alimentations à découpage ou les-contrôleurs de puissance à redresseur contrôlé au silicium (SCR)-, ce chemin injecte du bruit dans le signal millivolt. Le résultat est une lecture de température fluctuante ou décalée qui peut perturber le contrôleur.
Les thermocouples mis à la terre ne doivent pas être utilisés avec des entrées de contrôleur non-isolées. Une entrée non-isolée s'attend à ce que le thermocouple flotte au-dessus du sol ; la connexion d'une jonction mise à la terre crée un chemin de terre direct qui peut court-circuiter le circuit d'entrée ou provoquer des erreurs de mesure. De nombreux contrôleurs industriels fournissent une entrée isolée, mais une vérification est requise avant de sélectionner un capteur mis à la terre.
Jonction non mise à la terre
Un thermocouple à jonction non mis à la terre a les deux fils soudés ensemble, mais cette jonction est électriquement isolée de la gaine. Une fine couche d'isolant minéral compacté (généralement de l'oxyde de magnésium) sépare la jonction de la gaine métallique environnante. Le chemin du signal reste complètement flottant-aucune connexion électrique n'existe entre les fils du thermocouple et la gaine.
La réponse thermique d'une jonction non mise à la terre est légèrement plus lente que celle de son homologue mise à la terre. La couche isolante ajoutée introduit une petite résistance thermique, ajoutant généralement une constante de temps d'une à plusieurs secondes. Pour la plupart des applications de chauffage en PTFE, ce retard est imperceptible dans la réponse globale du système car le réservoir ou le bain a une masse thermique importante. Le radiateur lui-même change lentement de température et la boucle PID du contrôleur peut facilement s'adapter à un modeste décalage du capteur.
Le principal avantage est l’isolation électrique. Le signal du thermocouple est insensible aux boucles de masse, aux courants vagabonds provenant des processus électrochimiques et au bruit à haute fréquence-des équipements électriques à proximité. Cela fait des jonctions non mises à la terre le choix préféré dans les environnements industriels où des lectures de température fiables et stables sont requises.
Lequel choisir pour une application de chauffage en PTFE
Dans la plupart des applications de chauffage en PTFE, une jonction non mise à la terre constitue le choix le plus sûr. Les thermoplongeurs en PTFE sont fréquemment installés dans des fluides conducteurs -solutions aqueuses, acides, bases et bains de placage. La gaine métallique du thermocouple, qu'elle soit en acier inoxydable ou recouverte de PTFE-, entre en contact avec ce fluide. Si une jonction mise à la terre est utilisée, le signal du thermocouple fait référence au potentiel du bain, qui peut véhiculer du bruit électrique provenant de pompes, de réchauffeurs ou de réactions électrolytiques. Ce bruit corrompt la lecture de la température et peut provoquer une oscillation du contrôleur ou une alarme erronée.
L'avantage de vitesse d'une jonction mise à la terre est minime dans la grande masse thermique d'un réservoir. Un processus qui prend plusieurs minutes ou heures pour changer la température ne bénéficie pas d’un capteur qui répond en 0,5 seconde au lieu de 2 secondes. À l’inverse, l’immunité au bruit d’une jonction non mise à la terre améliore directement la stabilité des mesures.
Une jonction mise à la terre ne peut être envisagée que sous deux conditions :
L'environnement électrique est exceptionnellement propre (pas de VFD, pas de déclenchement SCR à proximité et le bain n'est pas-conducteur ou isolé électriquement).
L'entrée du contrôleur est connue pour être isolée (ou spécialement conçue pour les capteurs mis à la terre).
Même dans ce cas, l'expérience sur le terrain montre que les jonctions non mises à la terre provoquent rarement des regrets, tandis que les jonctions mises à la terre nécessitent souvent un dépannage en cas de problèmes de bruit.
Note de sécurité concernant la mise à la terre
Un thermocouple non mis à la terre doit toujours avoir sa gaine mise à la terre pour des raisons de sécurité. La gaine métallique de la sonde-si elle est exposée-doit être connectée à la terre de protection (PE) pour éviter les risques d'électrocution en cas de dommages au PTFE ou de pénétration de liquide. Cette mise à la terre externe n'affecte pas le signal du thermocouple car la jonction reste électriquement isolée. Pour les capteurs à revêtement PTFE- ou à gaine entièrement plastique, la mise à la terre peut ne pas être requise, mais l'isolation de l'entrée du contrôleur reste importante.
Résumé
La différence entre les thermocouples mis à la terre et non mis à la terre pour une application de chauffage en PTFE se résume à un compromis : la mise à la terre offre une réponse plus rapide mais couple le bruit électrique directement au signal ; non mis à la terre offre un léger délai de réponse mais une isolation électrique complète. Pour presque toutes les installations de chauffage en PTFE-en particulier celles dans des fluides conducteurs ou des environnements industriels-la jonction non mise à la terre est le choix robuste. Connaître cette différence évite les problèmes de bruit de signal, garantit un contrôle stable de la température et évite les configurations de contrôleur de capteur-inadaptées. La sélection du capteur fait partie intégrante de la conception d'un système thermique robuste, et le choix du style de jonction correct est aussi important que la correspondance du type de thermocouple et du matériau de la gaine.
