थर्मोकपल एक्सटेंशन और कम्पेनसेटिंग वायर्स: तापमान संवेदन की पहुंच का विस्तार
2026-01-07 16:20औद्योगिक तापमान मापन में, थर्मोकपल अपनी व्यापक रेंज, मजबूती और गति के कारण सर्वोपरि हैं। हालांकि, एक मूलभूत चुनौती सामने आती है: तापमान-संवेदनशील जंक्शन मापन बिंदु पर (जैसे, भट्टी के अंदर) होना चाहिए, जबकि महंगा और संवेदनशील मापन उपकरण (ट्रांसमीटर, पीएलसी) एक सुरक्षित, नियंत्रित वातावरण में स्थित होना चाहिए, जो अक्सर कई मीटर दूर होता है। इन्हें सीधे साधारण तांबे के तार से जोड़ने पर नए, अनपेक्षित थर्मोइलेक्ट्रिक जंक्शन बन जाते हैं, जिससे मापन में भारी त्रुटियां उत्पन्न होती हैं। यहीं पर थर्मोकपल एक्सटेंशन और कम्पेनसेटिंग वायर्स काम आते हैं - ये विशेष केबल हैं जिन्हें थर्मोकपल से रीडआउट डिवाइस तक मिलीवोल्ट सिग्नल को बिना विकृत किए सटीक और किफायती तरीके से संचारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
मूल विज्ञान: थर्मोइलेक्ट्रिक ईएमएफ का संरक्षण
यह सिद्धांत सीबेक प्रभाव पर आधारित है: एक थर्मोकपल अपने गर्म जंक्शन (मापन बिंदु) और ठंडे जंक्शन (संदर्भ बिंदु, आमतौर पर उपकरण पर) के बीच तापमान अंतर के आधार पर एक सूक्ष्म वोल्टेज (ईएमएफ) उत्पन्न करता है। एक्सटेंशन/क्षतिपूर्ति तार का मुख्य कार्य प्रभावी ठंडे जंक्शन को थर्मोकपल के शीर्ष से उपकरण के टर्मिनलों तक स्थानांतरित करना है।
आदर्श तार: आदर्श स्थिति में, एक्सटेंशन तार थर्मोकपल के समान धातुओं से बना होता (उदाहरण के लिए, टाइप K के लिए क्रोमेल और एलुमेल)। इसे एक्सटेंशन ग्रेड तार कहा जाता है। यह मूल रूप से थर्मोकपल का एक निर्बाध, लंबा संस्करण है।
व्यावहारिक और किफायती वायर: सबसे आम थर्मोकपल प्रकारों (जैसे K, J, T, E) के लिए, सटीक, अक्सर महंगे, थर्मोकपल मिश्र धातुओं से बहुत लंबी केबल बनाना लागत के लिहाज से संभव नहीं होता। इसके बजाय, क्षतिपूर्ति ग्रेड तार का उपयोग किया जाता है। यह अलग, सस्ती धातुओं (जैसे तांबा और तांबा-निकल मिश्र धातु) से बना होता है, जिन्हें सावधानीपूर्वक इस तरह से तैयार किया जाता है कि वे केवल एक सीमित, कम तापमान सीमा (आमतौर पर 0-200°C) पर वास्तविक थर्मोकपल धातुओं के थर्मोइलेक्ट्रिक गुणों की नकल कर सकें।
मुख्य परिभाषाएँ: एक्सटेंशन बनाम कम्पेनसेटिंग वायर
यह महत्वपूर्ण अंतर सामग्रियों और उनके अनुप्रयोग पर आधारित है:
एक्सटेंशन वायर: इसमें थर्मोकपल पेयर के समान नाममात्र संरचना वाले कंडक्टर होते हैं (उदाहरण के लिए, टाइप केएक्स तार में क्रोमेल और एलुमेल का उपयोग होता है)। इसका उपयोग थर्मोकपल की संपूर्ण तापमान सीमा में किया जा सकता है और आमतौर पर इसे सेंसर के निकटतम सबसे गर्म क्षेत्र में उपयोग किया जाता है। यह अधिक महंगा होता है।
क्षतिपूर्ति तार: इसमें विभिन्न संरचना वाले चालक होते हैं जो थर्मोकपल के समान ही विद्युत उत्प्लावन-से-तापमान संबंध उत्पन्न करते हैं, लेकिन केवल कम परिवेश तापमान पर। इसे थर्मोकपल हेड और उपकरण के बीच के परिवेश तापमान क्षेत्र के लिए डिज़ाइन किया गया है। लंबी दूरी के लिए यह अधिक किफायती है।
केबल की संरचना: सिर्फ दो तारों से कहीं अधिक
एक उपयुक्त थर्मोकपल केबल एक सावधानीपूर्वक संयोजित प्रणाली है:
कंडक्टर जोड़ी: दो इन्सुलेटेड तार, जिनमें से प्रत्येक थर्मोकपल प्रकार (K, J, T, आदि) के लिए विशिष्ट मिश्र धातु से बना होता है। ध्रुवीयता महत्वपूर्ण है और इसे रंग-कोडिंग द्वारा सुनिश्चित किया जाता है (अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मानकीकृत: उदाहरण के लिए, आईईसी 60584-3 के अनुसार टाइप K धनात्मक हरा है, ऋणात्मक सफेद है)।
व्यक्तिगत इन्सुलेशन: तापमान रेटिंग और रासायनिक प्रतिरोध के आधार पर रंग-कोडित पीवीसी, पीटीएफई (टेफ्लॉन) या फाइबरग्लास का चयन किया जाता है।
समग्र ढाल: मोटरों, ड्राइवों और पावर लाइनों द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) से नाजुक मिलिवोल्ट सिग्नल की रक्षा के लिए अक्सर एक बुनी हुई तांबे या एल्यूमीनियम पन्नी की ढाल शामिल की जाती है।
बाहरी जैकेट: यह यांत्रिक सुरक्षा प्रदान करता है। सामान्य सामग्रियों में पीवीसी, पर्यूर (तेल/लचीलेपन प्रतिरोध के लिए) या एफईपी (उच्च ताप और रासायनिक प्रतिरोध के लिए) शामिल हैं।
चयन और स्थापना: सटीकता सुनिश्चित करना
माप की सटीकता के लिए सही तार का चयन करना अत्यंत महत्वपूर्ण है:
थर्मोकपल के प्रकार का मिलान करें: टाइप K थर्मोकपल के लिए टाइप केएक्स (एक्सटेंशन) या टाइप केसी (कंपनसेटिंग) तार का उपयोग करना आवश्यक है। अलग-अलग प्रकार के तारों का उपयोग करने से बड़ी और अप्रत्याशित त्रुटियां होने की संभावना रहती है।
तापमान क्षेत्रों को समझें: उच्च तापमान के संपर्क में आने वाले किसी भी हिस्से (जैसे भट्टी के पास) के लिए एक्सटेंशन ग्रेड का उपयोग करें। संयंत्र के सामान्य तापमान में केबल ट्रे के माध्यम से लंबी दूरी तक केबल बिछाने के लिए कम्पेनसेटिंग ग्रेड का उपयोग करें।
तापमान सीमा का पालन करें: क्षतिपूर्ति तार को प्रक्रिया मापन बिंदु के निकट के तापमान के संपर्क में कभी न लाएं। उच्च तापमान पर इसका अंशांकित अनुकरण विफल हो जाता है, जिससे त्रुटि उत्पन्न होती है।
ध्रुवीयता और संबंध: सभी कनेक्शन बिंदुओं (हेड, जंक्शन बॉक्स, उपकरण) पर सही ध्रुवता (धनात्मक से धनात्मक) सुनिश्चित करें। भिन्न धातुओं के साथ परजीवी जंक्शनों के निर्माण से बचने के लिए समर्पित थर्मोकपल कनेक्टर या टर्मिनल ब्लॉक का उपयोग करें।
परिरक्षण एवं मार्ग निर्धारण: विद्युत रूप से शोरगुल वाले वातावरण में, हमेशा परिरक्षित केबल का उपयोग करें और इसे बिजली के केबलों से दूर रखें, अधिमानतः अलग ट्रे या पाइपों में।
सामान्य अनुप्रयोग: जहाँ परिशुद्धता सर्वोपरि है
ये तार प्रक्रिया उद्योगों में सर्वव्यापी हैं:
पेट्रोकेमिकल और रिफाइनिंग: भट्टी, रिएक्टर और आसवन स्तंभ के थर्मोकपल को सैकड़ों मीटर दूर स्थित नियंत्रण कक्षों से जोड़ना।
विद्युत उत्पादन: बॉयलर, टरबाइन और स्टीम लाइन सेंसर से सिग्नल का विस्तार करना।
फार्मास्युटिकल और खाद्य प्रसंस्करण: स्वच्छ वातावरण में जहां उपकरण क्लीनरूम या धुलाई क्षेत्रों के बाहर स्थित होते हैं।
प्लास्टिक और सेमीकंडक्टर निर्माण: एक्सट्रूडर, मोल्ड और डिफ्यूजन फर्नेस के तापमान को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए।
थर्मोकपल एक्सटेंशन और कंपनसेटिंग तार केवल विद्युत चालक नहीं हैं; वे तापमान मापन प्रणाली के कैलिब्रेटेड घटक हैं। इनके चयन या स्थापना में त्रुटि—जैसे कि गलत प्रकार, विपरीत ध्रुवता, या अत्यधिक गर्म होना—सीधे तौर पर गलत तापमान रीडिंग का कारण बनती है, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता खराब हो सकती है, ऊर्जा की बर्बादी हो सकती है, या सुरक्षा संबंधी दुर्घटनाएँ भी हो सकती हैं। इनके वैज्ञानिक पहलुओं को समझकर, एक्सटेंशन और कंपनसेटिंग तारों के प्रकारों के बीच अंतर को पहचानकर, और स्थापना की कठोर प्रक्रियाओं का पालन करके, इंजीनियर यह सुनिश्चित करते हैं कि हॉट जंक्शन पर उत्पन्न महत्वपूर्ण डेटा नियंत्रक तक सटीक रूप से पहुंचे, जिससे संपूर्ण प्रक्रिया नियंत्रण लूप की अखंडता बनी रहे।