رنگ‌بندی کابل ترموکوپل

رنگ‌بندی سیم ترموکوپل چیست؟

رنگ‌بندی ترموکوپل یک سیستم شناسایی برای تشخیص نوع ترموکوپل و قطب‌های آن است.

هر ترموکوپل از دو هادی با ویژگی‌های ترموالکتریکی متفاوت تشکیل شده است. زمانی که محل اتصال این دو هادی و محل مرجع در دماهای متفاوت قرار داشته باشند، نیروی محرکه الکتریکی یا EMF ایجاد می‌شود که دستگاه اندازه‌گیری از آن برای تعیین دما استفاده می‌کند.

به همین دلیل، در کابل‌های رابط ترموکوپل نیز باید نوع هادی و قطبیت به‌درستی حفظ شود.

استانداردهای مختلف برای ساده‌تر شدن شناسایی کابل، رنگ مشخصی را برای هادی مثبت، هادی منفی و در بسیاری از موارد روکش خارجی کابل تعیین می‌کنند.

استاندارد IEC 60584-3 چیست؟

IEC 60584-3 استاندارد مربوط به کابل‌های Extension و Compensation ترموکوپل، تلرانس‌های آن‌ها و سیستم شناسایی و رنگ‌بندی این کابل‌ها است.

نسخه IEC 60584-3:2021 علاوه بر انواع متداول ترموکوپل، رنگ‌بندی انواع C و A را نیز در جدول رنگ‌بندی خود مشخص می‌کند.

این استاندارد همچنین الزامات مربوط به تلرانس کابل‌های Extension و Compensation را مشخص می‌کند.

بنابراین وقتی درباره رنگ‌بندی کابل ترموکوپل صحبت می‌کنیم، باید توجه داشته باشیم که IEC 60584-3 در درجه اول درباره کابل‌های Extension و Compensation صحبت می‌کند و نباید آن را با استاندارد مشخصات ترموالکتریکی خود ترموکوپل اشتباه گرفت.

جدول رنگ‌بندی سیم و کابل ترموکوپل بر اساس IEC 60584-3:2021

در سیستم IEC 60584-3:2021:

• هادی منفی تمام انواع ترموکوپل سفید است.
• رنگ هادی مثبت بر اساس نوع ترموکوپل تعیین می‌شود.
• روکش خارجی کابل نیز در حالت معمول با رنگ مربوط به نوع ترموکوپل مشخص می‌شود.
• در مدارهای Intrinsically Safe ممکن است روکش خارجی کابل آبی باشد و نوع ترموکوپل باید با روش دیگری مانند چاپ، لیبل یا علامت رنگی مشخص شود.

رنگ سیم ترموکوپل K چیست؟

ترموکوپل نوع K یکی از پرکاربردترین انواع ترموکوپل در صنایع مختلف است.

بر اساس IEC 60584-3:

• هادی مثبت: سبز
• هادی منفی: سفید
• رنگ معمول روکش: سبز

بنابراین در یک کابل Type K مطابق سیستم IEC، ترکیب سبز و سفید یکی از مهم‌ترین مشخصات ظاهری کابل است.

اما در سیستم ANSI رنگ‌بندی متفاوت است:

• مثبت: زرد
• منفی: قرمز

بنابراین یک کابل K ممکن است بر اساس استاندارد مورد استفاده دارای رنگ‌بندی سبز/سفید یا زرد/قرمز باشد.

رنگ سیم ترموکوپل J چیست؟

بر اساس IEC 60584-3:

• هادی مثبت: مشکی
• هادی منفی: سفید
• روکش: مشکی

ترموکوپل J از ترکیب آهن و آلیاژ مس-نیکل تشکیل می‌شود و در بسیاری از کاربردهای صنعتی و اندازه‌گیری دما مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در سیستم ANSI:

• مثبت: سفید
• منفی: قرمز
• روکش کابل Extension: مشکی

بنابراین رنگ سفید در Type J می‌تواند نشان‌دهنده هادی مثبت باشد، در حالی که در IEC سفید برای هادی منفی استفاده می‌شود.

این موضوع اهمیت بررسی استاندارد قبل از اتصال کابل را نشان می‌دهد.

رنگ سیم ترموکوپل T چیست؟

بر اساس IEC:

• هادی مثبت: قهوه‌ای
• هادی منفی: سفید
• روکش: قهوه‌ای

در سیستم ANSI:

• مثبت: آبی
• منفی: قرمز
• روکش کابل Extension: آبی

ترموکوپل T به دلیل ویژگی‌های ترموالکتریکی خود در بسیاری از کاربردهای اندازه‌گیری دما، به‌خصوص در محدوده‌های دمایی مناسب این نوع ترموکوپل، استفاده می‌شود.

رنگ سیم ترموکوپل E چیست؟

بر اساس IEC:

• مثبت: بنفش
• منفی: سفید
• روکش: بنفش

در سیستم ANSI:

• مثبت: بنفش
• منفی: قرمز
• روکش کابل Extension: بنفش

در این نوع ترموکوپل، رنگ مثبت در هر دو سیستم مشابه است اما رنگ هادی منفی متفاوت است.

رنگ سیم ترموکوپل N چیست؟

بر اساس IEC:

• مثبت: صورتی
• منفی: سفید
• روکش: صورتی

در سیستم ANSI:

• مثبت: نارنجی
• منفی: قرمز
• روکش کابل Extension: نارنجی

ترموکوپل نوع N برای کاربردهای صنعتی و دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد و از ترکیب آلیاژهای نیکل-کروم و نیکل-سیلیسیم ساخته می‌شود.

رنگ سیم ترموکوپل R و S چیست؟

Type R

• مثبت: نارنجی
• منفی: سفید
• روکش: نارنجی

Type S

• مثبت: نارنجی
• منفی: سفید
• روکش: نارنجی

در سیستم ANSI:

• مثبت: مشکی
• منفی: قرمز
• روکش کابل Extension: سبز

به همین دلیل، نمی‌توان Type R و Type S را صرفاً بر اساس رنگ کابل از یکدیگر تشخیص داد.

برای تشخیص دقیق باید نوع ترموکوپل، نوشته روی کابل، مشخصات سنسور و دیتاشیت سازنده بررسی شود.

رنگ سیم ترموکوپل B چیست؟

بر اساس IEC 60584-3:

• مثبت: خاکستری
• منفی: سفید
• روکش: خاکستری

در سیستم ANSI:

• مثبت: خاکستری
• منفی: قرمز
• روکش کابل Extension: خاکستری

Type B یک ترموکوپل پلاتین-رودیوم است و در کاربردهای دمای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یک نکته مهم درباره Type B این است که در شرایط مشخص، استفاده از کابلی شامل دو هادی مسی نیز امکان‌پذیر است. این روش دارای خطای ترموالکتریکی مشخصی است و نباید آن را با یک کابل مسی معمولی به‌عنوان جایگزین عمومی کابل ترموکوپل اشتباه گرفت.

رنگ سیم ترموکوپل C چیست؟

Type C یکی از انواع ترموکوپل‌های دمای بسیار بالا است.

در IEC 60584-3:2021:

• مثبت: قرمز
• منفی: سفید
• روکش: قرمز

در این نسخه از استاندارد، Type C در جدول رنگ‌بندی کابل‌های Extension و Compensation وارد شده است.

با توجه به اینکه Type C در گذشته در بسیاری از کاربردها با سیستم‌های رنگ‌بندی مختلف یا غیررسمی دیده شده است، در هنگام خرید و نصب این نوع کابل باید مشخصات سازنده و استاندارد مورد استفاده بررسی شود.

رنگ سیم ترموکوپل A چیست؟

در IEC 60584-3:2021، Type A نیز در جدول رنگ‌بندی قرار گرفته است.

رنگ مشخص‌شده برای آن:

• مثبت: آبی تیره
• منفی: سفید
• روکش: آبی تیره

به دلیل کمتر رایج بودن این نوع کابل در مقایسه با انواع K، J، T، E و N، هنگام خرید باید حتماً مشخصات فنی کابل و نوع دقیق ترموکوپل بررسی شود.

جدول مقایسه رنگ‌بندی IEC و ANSI

یکی از مهم‌ترین نکات هنگام نصب ترموکوپل، تفاوت بین سیستم IEC و ANSI است.

بنابراین اگر کابل از یک سیستم رنگ‌بندی به سیستم دیگری منتقل شود، نباید فقط با مشاهده رنگ سیم آن را به ترمینال دستگاه متصل کرد.

رنگ روکش کابل در استاندارد ANSI

در سیستم ANSI یک نکته مهم وجود دارد که در انتخاب کابل باید به آن توجه شود.

برای کابل‌های Extension، رنگ روکش معمولاً مطابق رنگ مشخص‌شده برای نوع ترموکوپل است.

برای نمونه:

بنابراین عبارت «رنگ کابل ترموکوپل K در ANSI زرد است» نیاز به دقت دارد؛ زیرا نوع کابل و نوع روکش باید مشخص شود.

در برخی ساختارهای ANSI، رنگ روکش کابل Thermocouple Grade با Extension Grade یکسان نیست. بنابراین هنگام خرید، عبارت دقیق روی کابل اهمیت زیادی دارد.

آیا رنگ قرمز در کابل ترموکوپل همیشه نشان‌دهنده مثبت است؟

خیر.

این یکی از رایج‌ترین اشتباهات هنگام سیم‌کشی ترموکوپل است.

در سیستم ANSI، قرمز برای هادی منفی استفاده می‌شود.

در سیستم IEC، هادی منفی سفید است.

بنابراین نمی‌توان یک قانون عمومی مانند:

را برای کابل‌های ترموکوپل در نظر گرفت.

قبل از اتصال کابل باید استاندارد آن مشخص شود.

چرا رنگ سیم منفی در IEC و ANSI متفاوت است؟

استانداردهای رنگ‌بندی توسط سیستم‌های استاندارد مختلف و در دوره‌های زمانی متفاوت توسعه پیدا کرده‌اند.

به همین دلیل، یک رنگ مشخص در دو استاندارد مختلف الزاماً معنی یکسانی ندارد.

برای مثال:

این تفاوت به‌خصوص در پروژه‌هایی که تجهیزات اروپایی و آمریکایی در یک سیستم صنعتی استفاده می‌شوند اهمیت زیادی دارد.

تفاوت سیم ترموکوپل و کابل ترموکوپل چیست؟

«سیم ترموکوپل» معمولاً به هادی یا زوج هادی دارای ویژگی ترموالکتریکی مشخص اشاره دارد.

اما «کابل ترموکوپل» می‌تواند یک مجموعه کامل شامل موارد زیر باشد:

• هادی مثبت
• هادی منفی
• عایق هادی‌ها
• شیلد
• روکش داخلی
• روکش خارجی
• لایه‌های مکانیکی محافظ
• سیم Drain در ساختارهای شیلددار

بنابراین انتخاب کابل فقط بر اساس نوع ترموکوپل کافی نیست.

شرایط محیطی، دما، نویز الکتریکی، نوع نصب، فاصله بین سنسور و تجهیزات و نوع عایق نیز باید بررسی شود.

کابل Extension ترموکوپل چیست؟

کابل Extension برای افزایش فاصله بین ترموکوپل و دستگاه اندازه‌گیری استفاده می‌شود.

در سیستم IEC، کابل Extension با حرف X بعد از نوع ترموکوپل مشخص می‌شود.

برای مثال:

نمونه‌های دیگر:

• JX
• TX
• EX
• KX
• NX

در کابل Extension، هادی‌ها از نظر ترکیب اسمی با هادی‌های ترموکوپل متناظر طراحی می‌شوند تا رفتار ترموالکتریکی مناسب برای اتصال ایجاد شود.

کابل Compensation یا جبران‌ساز چیست؟

کابل Compensation نیز برای اتصال ترموکوپل به تجهیزات اندازه‌گیری استفاده می‌شود، اما هادی‌های آن الزاماً از همان آلیاژهای هادی اصلی ترموکوپل ساخته نمی‌شوند.

در این کابل‌ها از ترکیب‌های آلیاژی یا هادی‌های دیگری استفاده می‌شود که در محدوده دمایی مشخص، رفتار ترموالکتریکی مناسب برای کاربرد مورد نظر ایجاد کنند.

در سیستم IEC، کابل‌های Compensation با حرف C مشخص می‌شوند.

برای برخی انواع، پسوندهای بیشتری نیز وجود دارد.

برای مثال:

• KCA
• KCB
• RCA
• RCB
• SCA
• SCB
• BC

انتخاب نوع Compensation باید بر اساس نوع ترموکوپل، محدوده دمای محل اتصال، کلاس دقت و مشخصات سازنده انجام شود.

تفاوت Extension و Compensation

مهم‌ترین تفاوت این دو کابل در ساختار هادی و رفتار ترموالکتریکی آن‌ها است.

کابل Extension

هادی‌های آن برای استفاده به‌عنوان امتداد ترموکوپل متناظر طراحی می‌شوند.

کابل Compensation

از هادی‌هایی استفاده می‌کند که الزاماً همان مواد ترموکوپل اصلی نیستند، اما برای ایجاد رفتار ترموالکتریکی مناسب در محدوده مشخص طراحی شده‌اند.

بنابراین Extension و Compensation را نباید صرفاً به‌عنوان دو نام متفاوت برای یک کابل در نظر گرفت.

آیا می‌توان کابل ترموکوپل را با کابل مسی معمولی جایگزین کرد؟

به‌صورت عمومی، خیر.

مدار ترموکوپل بر اساس رفتار ترموالکتریکی زوج هادی کار می‌کند و استفاده از هادی نامناسب یا ایجاد اتصال‌های نامتناسب می‌تواند باعث ایجاد خطای اندازه‌گیری شود.

به همین دلیل، برای افزایش فاصله بین ترموکوپل و دستگاه اندازه‌گیری باید از کابل مناسب همان نوع ترموکوپل استفاده شود.

با این حال، استاندارد IEC 60584-3 برای Type B شرایط خاصی را در نظر گرفته است که در آن استفاده از کابلی شامل دو هادی مسی امکان‌پذیر است.

این مورد یک شرایط خاص استانداردی است و نباید به‌عنوان مجوز استفاده عمومی از کابل مسی برای تمام انواع ترموکوپل در نظر گرفته شود.

آیا می‌توان سیم‌های ترموکوپل را فقط بر اساس رنگ به هم وصل کرد؟

خیر.

رنگ فقط یک روش شناسایی است و باید همراه با استاندارد و مشخصات کابل تفسیر شود.

قبل از اتصال باید موارد زیر مشخص شود:

1. نوع ترموکوپل
2. استاندارد رنگ‌بندی
3. قطب مثبت و منفی
4. نوع کابل
5. Extension یا Compensation بودن کابل
6. کلاس دقت
7. محدوده دمای کاری
8. جنس هادی
9. نوع عایق
10. مشخصات دستگاه اندازه‌گیری

اگر استاندارد کابل مشخص نیست، اطلاعات چاپ‌شده روی کابل و دیتاشیت سازنده باید بررسی شود.

رنگ‌بندی کابل ترموکوپل چه اهمیتی در دقت اندازه‌گیری دارد؟

رنگ‌بندی به‌صورت مستقیم باعث افزایش دقت اندازه‌گیری نمی‌شود.

وظیفه اصلی رنگ‌بندی، شناسایی کابل، نوع ترموکوپل و قطبیت هادی‌ها است.

اما اگر کابل اشتباه انتخاب شود یا هادی‌های مثبت و منفی به‌درستی متصل نشوند، سیگنال ترموالکتریکی می‌تواند دچار خطا شود.

در یک سیستم اندازه‌گیری دقیق، موارد زیر نیز اهمیت دارند:

• نوع ترموکوپل
• کلاس دقت
• نوع کابل
• جنس هادی
• محدوده دمایی
• کیفیت اتصال
• شرایط محیطی
• طول کابل
• شیلد و نحوه اتصال آن
• کیفیت تجهیزات اندازه‌گیری

بنابراین رنگ‌بندی فقط یکی از اجزای شناسایی صحیح کابل است.

رنگ روکش کابل ترموکوپل چه چیزی را نشان می‌دهد؟

در سیستم IEC، رنگ روکش خارجی کابل معمولاً با رنگ مربوط به هادی مثبت و نوع ترموکوپل مطابقت دارد.

برای مثال:

• K → سبز
• J → مشکی
• T → قهوه‌ای
• E → بنفش
• N → صورتی
• R → نارنجی
• S → نارنجی
• B → خاکستری
• C → قرمز
• A → آبی تیره

اما این موضوع یک استثنای مهم دارد.

در مدارهای Intrinsically Safe ممکن است روکش خارجی کابل آبی باشد و نوع ترموکوپل باید با چاپ، لیبل، تگ یا علامت رنگی دیگری مشخص شود.

بنابراین رنگ روکش به‌تنهایی نباید معیار نهایی شناسایی کابل باشد.

رنگ‌بندی کانکتور ترموکوپل

رنگ‌بندی فقط به سیم و کابل محدود نمی‌شود.

در IEC 60584-3، کانکتورهایی که همراه با ترموکوپل یا کابل‌های Extension و Compensation استفاده می‌شوند نیز می‌توانند با رنگ متناظر نوع ترموکوپل مشخص شوند.

این رنگ ممکن است به‌صورت:

• رنگ کامل بدنه کانکتور
• نقطه رنگی
• علامت رنگی

روی کانکتور اعمال شود.

بنابراین هنگام استفاده از کانکتور ترموکوپل نیز باید استاندارد رنگ‌بندی مورد استفاده مشخص باشد.

هنگام خرید کابل ترموکوپل به چه مواردی توجه کنیم؟

هنگام خرید کابل ترموکوپل، تنها عبارت «کابل ترموکوپل K» یا «کابل ترموکوپل J» کافی نیست.

بهتر است مشخصات زیر بررسی شود.

1. نوع ترموکوپل

مشخص کنید کابل برای کدام نوع مورد نیاز است:

• K
• J
• T
• E
• N
• R
• S
• B
• C
• A

2. استاندارد رنگ‌بندی

بررسی کنید کابل مطابق کدام سیستم تولید شده است:

• IEC
• ANSI
• یا استاندارد دیگری که در پروژه مورد استفاده قرار گرفته است.

3. نوع کابل

مشخص کنید کابل مورد نیاز:

• Thermocouple Grade
• Extension
• Compensation

است.

4. جنس هادی

جنس هادی باید با نوع ترموکوپل و کاربرد آن سازگار باشد.

5. جنس عایق

بسته به شرایط محیطی می‌توان از عایق‌هایی مانند:

• PVC
• سیلیکون
• PTFE
• فایبرگلاس
• PFA
• و سایر عایق‌های صنعتی

استفاده کرد.

انتخاب عایق باید بر اساس دمای محیط و شرایط نصب انجام شود.

6. محدوده دمایی

محدوده دمای مجاز کابل باید با شرایط واقعی محل نصب سازگار باشد.

نکته مهم این است که محدوده دمای هادی و محدوده دمای مجاز عایق الزاماً یکسان نیستند.

7. شیلد

در محیط‌های صنعتی دارای نویز الکترومغناطیسی، انتخاب کابل شیلددار و روش صحیح اتصال شیلد می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد.

8. سطح مقطع هادی

سطح مقطع هادی باید متناسب با نیاز مکانیکی، طول مسیر و مشخصات سیستم انتخاب شود.

9. کلاس دقت

کابل‌های Extension و Compensation می‌توانند دارای کلاس‌های دقت مختلف باشند.

در پروژه‌های دقیق، کلاس دقت کابل باید با نیاز سیستم اندازه‌گیری هماهنگ باشد.

اشتباهات رایج در تشخیص رنگ سیم ترموکوپل

اشتباه اول: قرمز همیشه مثبت است

صحیح نیست.

در سیستم ANSI، قرمز برای هادی منفی استفاده می‌شود.

در IEC، هادی منفی سفید است.

اشتباه دوم: سبز همیشه به معنی ترموکوپل K است

در سیستم IEC، سبز رنگ Type K است.

اما نمی‌توان این قانون را به تمام استانداردهای جهان تعمیم داد.

در ANSI، Type K دارای هادی مثبت زرد و هادی منفی قرمز است.

اشتباه سوم: رنگ روکش همیشه نوع ترموکوپل را مشخص می‌کند

نه در همه شرایط.

نوع استاندارد، ساختار کابل و کاربرد آن باید بررسی شود.

به‌خصوص در مدارهای Intrinsically Safe، رنگ روکش می‌تواند آبی باشد.

اشتباه چهارم: هر کابل دو رشته‌ای برای ترموکوپل مناسب است

خیر.

جنس هادی، ویژگی‌های ترموالکتریکی، تلرانس، محدوده دمایی و ساختار کابل اهمیت دارند.

اشتباه پنجم: Extension و Compensation یکسان هستند

خیر.

این دو نوع کابل از نظر جنس و ترکیب هادی و رفتار ترموالکتریکی می‌توانند متفاوت باشند.

اشتباه ششم: Type R و Type S را می‌توان فقط با رنگ تشخیص داد

خیر.

در IEC هر دو دارای:

• مثبت نارنجی
• منفی سفید
• روکش نارنجی

هستند.

در ANSI نیز رنگ مثبت و منفی آن‌ها یکسان است.

بنابراین برای تشخیص R و S باید اطلاعات فنی کابل یا سنسور بررسی شود.

جدول خلاصه رنگ‌بندی ترموکوپل‌ها در IEC

برای استفاده سریع، جدول زیر خلاصه رنگ‌بندی IEC 60584-3:2021 را نشان می‌دهد:

آیا استاندارد رنگ‌بندی ترموکوپل ثابت است؟

خیر.

رنگ‌بندی به استاندارد مورد استفاده بستگی دارد.

به همین دلیل ممکن است دو کابل مربوط به یک نوع ترموکوپل، در ظاهر رنگ‌های متفاوتی داشته باشند.

برای مثال Type K:

IEC:

سبز = مثبت
سفید = منفی

ANSI:

زرد = مثبت
قرمز = منفی

بنابراین در هنگام استفاده از کابل‌های وارداتی، تجهیزات قدیمی یا کابل‌هایی که استاندارد آن‌ها مشخص نیست، نباید فقط از روی رنگ تصمیم گرفت.

چگونه نوع کابل ترموکوپل را بدون اشتباه تشخیص دهیم؟

برای تشخیص دقیق کابل بهتر است مراحل زیر انجام شود:

مرحله اول: نوشته روی کابل را بررسی کنید

به دنبال کدهایی مانند:

• KX
• JX
• TX
• EX
• NX
• KCA
• KCB
• RCA
• RCB
• SCA
• SCB

باشید.

مرحله دوم: نوع ترموکوپل را مشخص کنید

مثلاً:

مرحله سوم: استاندارد را مشخص کنید

بررسی کنید کابل مطابق IEC، ANSI یا استاندارد دیگری تولید شده است.

مرحله چهارم: قطب مثبت و منفی را مشخص کنید

رنگ هادی‌ها را با جدول همان استاندارد تطبیق دهید.

مرحله پنجم: دیتاشیت سازنده را بررسی کنید

مشخصات کابل باید با اطلاعات درج‌شده توسط سازنده مطابقت داشته باشد.

مرحله ششم: مشخصات دستگاه را بررسی کنید

ترمینال ورودی کنترلر، PLC، دیتالاگر یا تجهیزات اندازه‌گیری باید با نوع ترموکوپل و قطبیت کابل مطابقت داشته باشد.