Vollständiger Leitfaden zu Thermoelementtypen

  • Thermoelemente messen die Temperatur durch die Kombination zweier verschiedener Metalle.
  • Es gibt verschiedene Typen wie J, K, T und N, jeder mit einzigartigen Eigenschaften.
  • Typ K wird aufgrund seines großen Temperaturbereichs und seiner Haltbarkeit am häufigsten verwendet.
  • Faktoren wie die Umgebung und die gewünschte Präzision beeinflussen die Wahl des geeigneten Typs.

Arten von Thermoelementen

Die Thermoelemente Es handelt sich um in der Industrie weit verbreitete Geräte zur Temperaturmessung. Dank ihrer Vielseitigkeit, geringen Kosten und Robustheit sind Thermoelemente zu einer der beliebtesten Optionen für die genaue Überwachung und Messung der Temperatur in verschiedenen Umgebungen geworden. Sein Design und seine Funktionsweise basieren auf einfachen physikalischen Prinzipien, die Anwendungsmöglichkeiten reichen jedoch von industriellen Prozessen bis hin zur wissenschaftlichen Forschung.

Es gibt mehrere Arten von Thermoelementen, jeweils für unterschiedliche Temperaturbereiche und Umgebungsbedingungen ausgelegt. In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Arten von Thermoelementen, ihre Anwendungen, Hauptmerkmale und die Auswahl des am besten geeigneten Thermoelements basierend auf der Umgebung und dem spezifischen Messbedarf eingehend untersuchen.

Was ist ein Thermoelement?

Un Thermoelement Es handelt sich um einen Sensor, der die Temperatur durch die Verbindung zweier unterschiedlicher metallischer Leiter misst. Diese Leiter erzeugen eine Spannung, die sich mit der Temperaturdifferenz zwischen den Enden des Sensors ändert, sodass die genaue Temperatur am Messpunkt bestimmt werden kann. Dieses Phänomen nennt man Seebeck-Effekt, was die Grundlage für den Betrieb von Thermoelementen ist.

Funktionsprinzip

Wie bereits erwähnt, basiert das Thermoelement auf dem Seebeck-Effekt. Wenn zwei Metalle in Kontakt gebracht und einem Temperaturunterschied ausgesetzt werden, erzeugen sie eine Spannung. Ein Ende des Thermoelements steht in Kontakt mit dem Objekt, dessen Temperatur gemessen wird (dem Heißverklebung), während das andere Ende auf einer bekannten Temperatur gehalten wird, beispielsweise Raumtemperatur (die Kaltverbindung).

Diese erzeugte Spannung wird in einen nützlichen Temperaturmesswert umgewandelt. Es ist wichtig zu beachten, dass das Ausgangssignal von Thermoelementen sehr klein ist, normalerweise in Millivolt, sodass eine Verstärkerschaltung erforderlich ist, um dieses Signal in einen handhabbaren Wert umzuwandeln.

Arten von Thermoelementen

Abhängig von den Materialien, aus denen die Leiter bestehen, gibt es verschiedene Arten von Thermoelementen, und jede Art hat einzigartige Eigenschaften in Bezug auf Temperaturbereich und Genauigkeit. Im Folgenden beschreiben wir die häufigsten.

Termopar Typ K

Das Thermoelement vom K-Typ Es kommt in der Branche am häufigsten vor. Es besteht aus einer Kombination von Nickel-Chrom (Chromel®) als positives Element und Nickel-Aluminium (Alumel®) als negatives Element. Es ist ideal für die Messung von Temperaturen in einem weiten Bereich von -200 °C bis 1250 °C.

Diese Art von Thermoelement ist besonders nützlich in Umgebungen, in denen oxidierende Atmosphären und hohe Temperaturen herrschen. Seine geringen Kosten und seine Langlebigkeit machen es zu einer hervorragenden Option für weit verbreitete industrielle Anwendungen.

Thermoelement Typ J

Thermoelement Typ J Es ist bekannt für seinen Einsatz in Umgebungen mit Temperaturen zwischen -210 °C und 760 °C. Es besteht aus Bügeleisen als Plusleiter und Konstantan (eine Kupfer-Nickel-Legierung) als negativer Leiter.

Es ist eines der günstigere Thermoelemente und eignet sich für Umgebungen mit Temperaturen bis zu 760 °C, da Eisen bei höheren Temperaturen schnell oxidiert. Daher ist es ideal für Anwendungen, die einen kostengünstigen Sensor und moderate Temperaturen erfordern.

Thermoelement vom T-Typ

El Thermoelement vom T-Typ Es eignet sich hervorragend für Messungen bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise im Bereich von -200 °C bis 350 °C. Seine Treiber bestehen aus Kupfer auf der positiven Seite und Konstantan auf der negativen Seite. Es ist eines der besten in Bezug auf Stabilität und Präzision beim Arbeiten in nicht extremen kryogenen oder atmosphärischen Bereichen.

Edelmetall-Thermoelemente: Typen R, S und B

Diese Arten von Thermoelementen Sie bestehen hauptsächlich aus Edelmetallen wie Platin und eignen sich daher ideal für Anwendungen, bei denen sehr hohe Temperaturen bis zu 1700 °C gemessen werden müssen. Sie sind sehr präzise und stabil, aber auch teuer.

Das Thermoelement Typ R verwendet eine Kombination aus Platin-Rhodium als Fahrer. Es eignet sich für Temperaturen bis zu 1450 °C und ist sehr stabil, wodurch es für Labore und hochpräzise Umgebungen geeignet ist.

El Thermoelement Typ S Es ähnelt Typ R, weist jedoch ein etwas anderes Platin-Rhodium-Verhältnis auf und eignet sich daher für Anwendungen, die ein hohes Maß an Stabilität und Haltbarkeit erfordern.

Thermoelement Typ B Es zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, extrem hohe Temperaturen bis zu 1700 °C zu messen, ohne dass eine Kompensation in der Vergleichsstelle bis zu 50 °C erforderlich ist. Dies macht es nützlich in industriellen Anwendungen mit hohem Risiko und in rauen Umgebungen.

Thermoelement vom N-Typ

El Thermoelement vom N-Typ Es wurde als Weiterentwicklung des Typs K entwickelt und zeichnet sich durch eine höhere Oxidationsbeständigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen aus. Es werden Legierungen verwendet Nikrosil y nisil, was den Betrieb in Bereichen von bis zu 1280°C ermöglicht.

Dieser Thermoelementtyp ist die ideale Wahl für Anwendungen, die eine hohe Beständigkeit gegen thermischen Abbau und eine lange Haltbarkeit erfordern.

Fehlerbereiche und Grenzen von Thermoelementen

Die Norm IEC 60584-1 legt für jeden Thermoelementtyp unterschiedliche Temperaturbereiche und Fehlergrenzen fest. Obwohl sie je nach Drahtdurchmesser und Umgebungsbedingungen variieren, kann im Großen und Ganzen Folgendes definiert werden:

  • Typ J: -210 °C bis 760 °C, mit einem Fehler von ±2.2 °C oder ±0.75 %
  • Typ K: -200 °C bis 1250 °C, mit einem Fehler von ±2.2 °C oder ±0.75 %
  • T-Typ: -200 °C bis 350 °C, mit einem Fehler von ±1.0 °C oder ±0.75 %
  • Typ N: -200 °C bis 1280 °C, mit einem Fehler von ±2.2 °C oder ±0.75 %

Wie wählt man das richtige Thermoelement aus?

Wähle aus passendes Thermoelement Dies hängt von mehreren Faktoren ab, beispielsweise dem Temperaturbereich, den Sie messen möchten, der Umgebung, in der der Sensor verwendet wird, und dem verfügbaren Budget. Es ist wichtig, Aspekte zu berücksichtigen wie:

  • Maximale und minimale Temperatur: Jeder Thermoelementtyp hat einen bestimmten Betriebsbereich.
  • Betriebsanleitung: Oxidierende, reduzierende, kryogene Atmosphären usw. können die Haltbarkeit des Sensors beeinflussen.
  • Chemische Resistenz: Einige Materialien sind anfälliger für Korrosion, was sich auf die Lebensdauer des Sensors auswirkt.
  • Präzision: Je höher die Präzision, desto höher sind im Allgemeinen die Kosten, daher ist es ein Faktor, der mit der Funktionalität in Einklang gebracht werden muss.

Häufige Anwendungen

Die Thermoelemente Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Robustheit werden sie in Millionen von Anwendungen in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt. Einige Beispiele sind:

  • Energiepflanzen Hier werden die Temperaturen von Turbinen und anderen kritischen Komponenten überwacht.
  • Forschungslabors wo höchste Präzision bei der Messung bei extremen Temperaturen, sowohl hohen als auch niedrigen, erforderlich ist.
  • Industrieller Prozess B. in der Fabrikautomation, wo die Notwendigkeit einer thermischen Überwachung ständig besteht.

Vor- und Nachteile von Thermoelementen

Obwohl sie weit verbreitet sind, sind nicht alle Umgebungen für Thermoelemente geeignet. Lassen Sie uns seine Stärken und Schwächen analysieren.

Vorteil

  • Robust und langlebig auch unter extremen Bedingungen.
  • Niedrige Kosten im Vergleich zu anderen Sensoren wie RTDs.
  • Große Temperaturbereiche, von kryogenen Anwendungen bis hin zu Hochtemperaturverträgen.

Nachteile

  • Begrenzte Präzision im Vergleich zu fortschrittlicheren Technologien wie RTDs.
  • Empfindlichkeit gegenüber elektrischem Rauschen, insbesondere bei langen Kabelstrecken.
  • Muss umgesetzt werden Kaltstellenkompensation um genaue Messwerte zu erhalten.

Bei der Auswahl eines geeigneten Thermoelements für eine bestimmte Anwendung ist es wichtig, alle diese Faktoren zu berücksichtigen und die Vorteile, die es bietet, wie niedrige Kosten und großer Betriebsbereich, gegen seine Einschränkungen in der Genauigkeit und Empfindlichkeit gegenüber der Umgebung abzuwägen . Thermoelemente gehören nach wie vor zu den effizientesten und vielseitigsten Lösungen zur Temperaturmessung in anspruchsvollen Industrieanwendungen.


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