Producten

Informatie Thermokoppel



Wat is een thermokoppel?

Een thermokoppel is een type temperatuursensor die wordt gebruikt voor een groot aantal toepassingen voor temperatuurmeting. Er zijn verschillende soorten thermokoppels beschikbaar in verschillende uitvoeringen en vrijwel overal toepasbaar voor bijna alle temperatuurmetingstoepassingen en temperatuurbereiken in de industrie, wetenschap en daarbuiten.

Free Guide to Thermocouple and Resistance Thermometry

Basis van thermokoppels

Wanneer er in een elektrische draad een temperatuurverschil heerst, ontstaat er in het inwendige een elektronenstroom die wordt veroorzaakt door een daarmee evenredige elektromotorische kracht, de EMK. Grootte en richting van de EMK zijn afhankelijk van de grootte en richting van het temperatuurverschil en van het materiaal van de leiding. Wanneer men dus de spanning meet tussen de beide uiteinden van de leiding, dan blijkt er een spanningsverschil dat afhankelijk is van het temperatuurverschil en van de thermodynamische eigenschappen van de leiding. Dit verschijnsel werd in 1822 ontdekt door T.J. Seebeck en is tegenwoordig bekend als het Seebeck-effect.

De spanning tussen de beide uiteinden volgt uit de som van de opgewekte EMK´s langs de leiding. Uit de verschillende temperatuurprofielen in afbeelding 2.1 resulteert dezelfde temperatuurspanning UT voor het temperatuurverschil T1-T2 zolang alle leidingen dezelfde thermo-elektrische eigenschappen over hun complete lengte hebben.

Voor de praktische temperatuurmeting is het natuurlijk niet doelmatig om de thermospanning rechtstreeks aan de beide uiteinden van de leiding te meten omdat het ene einde zich immers in de te meten temperatuurzone bevindt en de meetleidingen eveneens thermo-elektrische effecten ondergaan en dus een meetfout zouden opwekken. Om een meettechnisch bruikbaar thermokoppel te krijgen verbindt men twee leidingen van metalen met indien mogelijk verschillende thermo-elektrische eigenschappen aan een uiteinde. Vervolgens vormt zich tussen de beide vrije uiteinden een spanning die afhankelijk is van het temperatuurverschil tussen de plaats van de verbinding en de vrije uiteinden en van het verschil in de opgewekte EMK in beide leidingmaterialen. In beginsel ontstaat de thermospanning door een stroom elektronen via het verbindingspunt, die wordt veroorzaakt door de verschillende elektromotorische krachten die door het temperatuurverschil in de beide leidingen worden opgewekt, vandaar de naam thermokoppel. Er moet hier worden vermeld, dat de thermo-elektrische krachten in het bereik van het temperatuurverschil worden opgewekt en niet alleen maar op de verbinding van de beide leidingen, dus de plaats van de meting, zoals vaak ten onrechte wordt aangenomen. Dat is belangrijk voor de praktische toepassing van thermokoppels omdat hieruit blijkt dat leidingen over hun gehele lengte fysisch en chemisch homogeen moeten zijn. De aansluitplaatsen waar het thermokoppel met aansluitkabels of een meettoestel wordt verbonden, moeten ook dezelfde temperatuur hebben. Wanneer aan deze voorwaarden niet voldaan wordt, treden er op de verbindingen ongewenste thermospanningen op, wat een vervalsing van de meetresultaten als gevolg heeft. Verder blijkt hieruit dat men een willekeurig aantal verschillende leidingmaterialen kan toevoegen aan een dergelijke thermische meetkring, zonder een verandering van het uitgangssignaal te veroorzaken, zolang steeds de verbindingspunten dezelfde temperatuur hebben en het materiaal gelijk is. Daarom is het mogelijk om met thermo- en compensatiekabel de meetkring van het thermokoppel tot aan het meetapparaat te verlengen zonder het meetresultaat te vervalsen, zie daarvoor deel 2 paragraaf 3.

De resulterende thermospanning UT in afbeelding 2.2 is gelijk voor alle drie de temperatuurprofielen, wanneer ten minste de beide draden van het thermokoppel over hun volledige lengte dezelfde thermo-elektrische eigenschappen bezitten. De afstand tussen het meetpunt M en de aansluitplaatsen R1 en R2 stelt het deel van de meetkring voor die voor het opwekken van de thermospanningen wordt gebruikt. Omdat de beide aansluitleidingen die de einden van de kabels R1 en R2 met een meetinstrument verbinden uit koper met homogene thermo-elektrische eigenschappen bestaan, is de uitgangsspanning uitsluitend een functie van het temperatuurverschil tussen de verbindingsplaatsen M en R1 respectievelijk R2. Dit is de basis van de praktische temperatuurmeting met thermokoppels.


Afbeelding 2.1 a,b,c: Verschillende temperatuurprofielen vertonen dezelfde resulterende thermospanning UT


Afbeelding 2.2 a,b,c: thermokoppels in verschillende temperatuurprofielen



Het meetpunt M, zie afbeelding 2.2, is het punt waar de beide thermodraden aan elkaar zijn gelast, gesoldeerd of ineengedraaid. Dat is de eigenlijke sensor die zich in het te meten medium bevindt. Op de beide contactplaatsen R1 aangesloten op de thermo- of compensatiekabels die het thermokoppel met de referentiepositie verbinden, zie deel 1 paragraaf 2.2. De referentietemperatuur is in afbeelding 2.2 het einde van de koperleidingen waarop de thermospanning UT uiteindelijk gemeten wordt. Zolang deze leidingen hetzelfde temperatuurverschil doorlopen en de referentietemperatuur constant op een bekende temperatuur wordt gehouden, kan de temperatuur van het meetpunt worden afgeleid uit de resulterende thermospanning van het thermokoppel. Een dergelijk paar is een meetinstrument dat geschikt is voor het vaststellen van temperatuurverschillen. Het moet niet worden verwisseld met een temperatuuropnemer die dient voor de meting van de absolute temperatuur.

Uiteindelijk kan men het basisprincipe van thermokoppels in vier punten samenvatten:

• de combinatie van twee verschillende metalen in een temperatuurverschil produceert een elektrisch uitgangssignaal in de vorm van een thermospanning

• thermokoppels produceren alleen in het bereik van een temperatuurverschil een uitgangssignaal

• nauwkeurigheid en stabiliteit kunnen alleen dan worden verzekerd wanneer beide thermodraden dezelfde thermo-elektrische eigenschappen hebben over hun gezamenlijke lengte

• thermokoppels zijn temperatuurvoelers die een temperatuurverschil meten. Absolute temperaturen kunnen er niet mee worden vastgesteld.

Referentietemperatuur

De thermospanningen liggen in een bereik van enkele µV per graad temperatuurverschil. Ter bepaling van de temperatuur staat de gebruiker tabellen van de grondwaardereeksen van de thermospanningen van alle gebruikelijke thermokoppels voor de temperaturen van hun toepassingsbereik ter beschikking. De volledige basiswaarden van de gebruikelijke thermokoppels vindt u in tabel 3.5.

Zoals reeds vermeld hangt een nauwkeurig meetresultaat van een bekende (constante) referentietemperatuur af, omdat het uitgangssignaal van een thermokoppel varieert met een verandering van de referentietemperatuur. Bovengenoemde basiswaarden hebben betrekking op een referentietemperatuur van 0°C.

Om een constante en bekende referentietemperatuur te kunnen verzekeren, wordt deze voor laboratoriumdoeleinden in een homogeen mengsel van ijs en water, of in een vat met een geregelde temperatuur gemeten. In de industriële meettechniek wordt deze taak door een elektronische module overgenomen. De referentietemperatuur wordt gemeten en het meetsignaal wordt overeenkomstig gecorrigeerd. Deze correctie compenseert het verschil tussen de referentietemperatuur van 0°C en de actueel gemeten referentietemperatuur. Vaak bezit de elektronica ten behoeve van deze compensatie ook een lineariseringfunctie ter compensatie van niet-lineaire verbanden.

Referentietemperatuur compensatie



Zoals reeds vermeld is het uitgangssignaal van thermokoppels een maatstaf voor het temperatuurverschil tussen meetplaats en referentietemperatuurplaats. Om met thermokoppels de absolute temperatuur te kunnen bepalen, moet de referentietemperatuurplaats op een constante en bekende temperatuur worden gehouden. Door de bekende en idealiter constante referentietemperatuur wordt het verband met de absolute temperatuur bepaald, zie afbeelding 5.1.

Een eenvoudige manier om een constante referentietemperatuur te handhaven is in laboratoria gebruikelijk. De referentietemperatuurplaats wordt in ijswater gedompeld dat zich in een thermodynamische evenwichtstoestand bevindt. Wanneer het ijswater zuiver is treedt er een constante temperatuur op van 0°C met een zekerheid van 1mK. Voor de praktische toepassing is alleen maar een ijsgevuld thermosvat nodig. Deze methode wordt ook gebruikt voor de bepaling van de basiswaarden van de thermokoppels. Daarom hebben de thermospanningen van de basiswaarden betrekking op een temperatuur van 0°C.

Deze methode vereist echter een voortdurende controle van het ijswater en het bijvullen van ijs en is daarom voor industrieel gebruik zeer ongeschikt. Er kunnen bijvoorbeeld fouten optreden wanneer er te weinig ijs in het vat zit of wanneer het ijs aan het oppervlak drijft. Bij het gebruik van ijs uit een diepvries moet men voorzichtig zijn: het kan aanzienlijk kouder zijn dan 0°C.


Afbeelding 5.1: Thermosvat met referentietemperatuur


Met een referentietemperatuur van 0K ofwel -273,15°C zou met thermokoppels derhalve de absolute temperatuur rechtstreeks kunnen worden bepaald, maar deze referentietemperatuur is niet zeker te gebruiken. In werkelijkheid is een referentietemperatuur van 0°C alleen maar een willekeurige vastlegging omdat deze temperatuur betrekkelijk eenvoudig kan worden ingesteld. De in de basiswaarden aangegeven thermospanning, bijvoorbeeld bij 100°C geeft het spanningsverschil aan met de thermospanning bij 0°C. Eigenlijk kan iedere andere temperatuur als referentietemperatuur worden gebruikt en door passende basiswaarden of een passende correctiespanning met betrekking tot 0°C worden gebruikt.


Afbeelding 5.2: Temperature controlled enclosure



Voor industrieel gebruik werden praktische apparaten ontwikkeld om de referentietemperatuur op een bekende en constante temperatuur te houden. Eén toestel maakt gebruik van het Peltier-effect waarbij de referentietemperatuur door middel van afkoelende thermo-elektrische halfgeleiderbouwstenen op 0°C gehouden wordt. De geregelde Peltier-elementen bevinden zich –zoals bij de ijswatermethode- samen met de referentietemperatuurplaats in een geïsoleerd vat. Bij deze methode zijn de meetfouten kleiner dan ±0,1K. In de industriële meettechniek worden uit praktische overwegingen ook andere temperaturen als referentietemperatuur gebruikt. De thermospanning met betrekking tot 0°C blijkt uit de volgende vergelijking:

U0 = U (meetplaats) + U (referentietemperatuur)

Omdat een thermokoppel altijd dan ontstaat wanneer twee verschillende metalen met elkaar verbonden worden, ontstaat dus ook op de aansluitplaatsen van een metalen toestel of op de verlengingsleidingen een thermokoppel. Het materiaal van de leiding is voor de thermospanningen in de meetkring niet van belang. Alleen de temperatuur van de aansluitplaatsen heeft invloed, de zogenoemde klemmentemperatuur. Is deze bekend en constant, dan kan men deze als referentietemperatuur aanwenden. Varieert de klemmentemperatuur omdat zij zich bijvoorbeeld in de aansluitkop van het thermokoppel bevindt, dan kan dat leiden tot aanzienlijke meetfouten.

Onlangs werden in de industriële meettechniek twee methoden voor referentietemperatuurcompensatie ontwikkeld. In het ene geval wordt bij de externe aansluiting de temperatuur in de aansluitkop met een separate temperatuursensor gemeten en als referentietemperatuur bij de correctie meegenomen. In het andere geval bevindt de externe aansluiting zich in een getempereerd toestel, de referentietemperatuurthermostaat. De temperatuur wordt door verwarming of afkoeling op een constante waarde gehouden. Een dergelijke installatie is alleen dan doelmatig wanneer de signalen van meerdere thermokoppels over een grotere afstand moeten worden overgebracht. Dan moet alleen maar de afstand van de sensor naar de thermostaat met hoogwaardig thermomateriaal verkabeld worden. De afstand van de thermostaat naar de meetkamer kan met een veel goedkopere koperkabel worden overbrugd.

Vele tegenwoordige meetinstrumenten die voor het gebruik met thermokoppels ontwikkeld werden, hebben aansluitplaatsen voor een directe aansluiting van thermokoppels zonder de noodzaak van een separate referentietemperatuur. Dergelijke instrumenten bezitten een eigen interne referentietemperatuur waar de klemmentemperatuur door middel van een geïntegreerde meetweerstand, thermistor of transistor wordt gemeten. De daaruit afgeleide correctie kan dan hetzij plaatsvinden langs elektronische weg door interferentie van een extra spanning hetzij bij microprocessorgestuurde instrumenten door dataverwerking.

Materialen voor thermokoppels

De meeste elektrische draden leveren een thermo-elektrisch signaal wanneer ze zich in een temperatuurverschil bevinden. Wanneer men echter de spanning van het te meten temperatuurbereik en de eisen aan lineariteit en herhaalbaarheid van de meting in beschouwing neemt, wordt de keuze voor het materiaal voor thermokoppels beperkt. Tientallen jaren lang was de selectie van geschikte thermo-elektrische grondstoffen het belangrijkste onderzoek van fabrikanten en overheidsinstellingen. Met de tegenwoordig beschikbare grondstoffen kan men met thermokoppels in een temperatuurbereik van -270°C tot 2600°C meten, al zij het niet met één enkel thermokoppel. Tien genormeerde thermokoppels staan de gebruiker ter beschikking. Iedere materiaalcombinatie bezit een gedefinieerd toepassingsgebied en specifieke eigenschappen, zie daarvoor bladzijde 7. De IEC 60584-1 definieert acht van de tien thermokoppels: de typen K, T, J, N en E alsmede de platina thermokoppels R, S en B. Naast de basiswaarden van de thermospanningen legt deze norm het internationaal erkende systeem van de kenletters vast ter onderscheiding van de thermokoppels, zie deel 1 paragraaf 3.

Naast de genormde thermokoppels bestaat er nog een reeks niet genormeerde materiaalcombinaties met zeer specifieke eigenschappen. De bekendste zijn de Wolfram/Wolfram-Rhenium thermokoppels van de typen G, C en D of, met hun vroegere aanduidingen, W, W5 en W3. Ze kunnen worden gebruikt tot 2600°C.

In het algemeen onderscheidt men twee soorten thermokoppels en wel thermokoppels uit edele metalen zoals de Platina/Platina-Rhodium typen en uit onedele metalen zoals bijvoorbeeld Nikkel-Chroom/Nikkel en IJzer/Koper-Nikkel. Platina-thermokoppels zijn in het algemeen betrouwbaarder en stabieler maar echter ook veel duurder. Hun nuttige meetbereik loopt van kamertemperatuur tot 2000°C en voor kortstondig gebruik van -270°C tot 3000°C. Het bereik voor onedele thermokoppels is veel kleiner en ligt gewoonlijk tussen 0 en 1200°C en bij kortstondig bedrijf eveneens iets hoger. Vergeleken met de edele thermokoppels hebben ze het voordeel dat hun uitgangssignaal groter is.

Een ander probleem van de onedele metalen is het gebrek aan thermo-elektrische stabiliteit, vooral het vaak gebruikte type K lijdt hieronder. Ook de typen E, T en J hebben de laatste tijd deze kritiek ervaren, zie daarvoor deel 1 paragraaf 3. Dat verklaart de toegenomen belangstelling voor het thermokoppel type N (nicrosil-nisil) met de eigenschappen van edele thermokoppels, maar voor de prijs van onedele thermokoppels. Het type N bezit bovendien een iets groter temperatuurbereik dan de platina thermokoppels maar met uitgangssignalen van dezelfde grootte als onedele thermokoppels.

Thermokoppels – normen en basiswaarden van de thermospanningen

Een groot aantal materiaalparen met specifieke thermo-elektrische eigenschappen werd onderzocht voor de vervaardiging van praktische thermokoppels. De vereiste uitwisselbaarheid in de industriële toepassing en de rendabiliteit van de massaproductie hebben geleid tot een standaardisatie van de materiaalcombinaties. Deze levert een betrekkelijk klein aantal genormeerde thermokoppels waarmee het grootste deel van de temperatuurmetingen kan worden uitgevoerd.

De tegenwoordig gebruikte grondstoffen voor thermokoppels komen overeen met de basiswaarden IEC 60584 deel 1, 2 en 3. De in de normen beschreven basiswaarden tabelleren de gegeven spanningswaarden met een resolutie van 1µV tegenover de overeenkomstige temperatuurwaarden met een resolutie van 1°C. Zo bevat de IEC 60584 acht thermokoppels die door internationaal erkende kenletters worden onderscheiden. De volledige basiswaarden en tolerantieklasses staan in de IEC 60584 vermeld. Er moet worden opgemerkt dat deze tabellen niet de bouw en afmetingen van de temperatuursensoren en de beschermingsarmaturen beschrijven.

Een kort overzicht over de genormeerde thermokoppels, hun materiaalcombinaties en hun temperatuurbereiken staat in de tabellen 3.1. en 3.2 vermeld, de platina thermokoppels in de eerste, de thermokoppels uit onedele metalen in de tweede tabel. Hier willen wij de verschillende thermokoppels kort voorstellen en hun specifieke eigenschappen en toepassingbereiken toelichten. Daarbij moet worden gelet op het feit dat bij thermokoppels uit onedele metalen de aangegeven maximale bedrijfstemperatuur niet zonder meer maatgevend is. Deze moet in samenhang worden gezien met de draaddoorsnede en de toegestane bedrijfstemperaturen voor de isolatiematerialen.


Tabel 3.1: edelmetaalthermokoppels



Tabel 3.2: thermokoppels uit onedele metalen


IEC 60584-1 - Platina-10% Rhodium/Platina: thermokoppel type S

Het thermokoppel type S kan in een oxiderende of inerte atmosfeer duurzaam bij temperaturen tot 1600°C en korte tijd tot 1700°C worden ingezet. Voor toepassingen bij hoge temperaturen worden isolatiematerialen en beschermmantels uit zeer zuivere aluminiumoxidekeramiek gebruikt. Vanwege zijn gevoeligheid voor zwavel- en fosforhoudende gassen heeft dit thermokoppel een gasdichte mantel nodig. Bij temperaturen boven 1000°C kunnen vreemde stoffen en metaaldampen binnendringen en veranderingen van de thermodynamische eigenschappen veroorzaken. Aan de slijtage door diffusie kan ook langdurig bedrijf bij verhoogde temperaturen bijdragen waarbij het platina door rhodiumdeeltjes verontreinigd wordt.

3.2 IEC 60584-1 - Platina-13% Rhodium / Platina: thermokoppel type R

Dit thermokoppel type R lijkt heel veel op het type S en heeft in hoge mate dezelfde eigenschappen. Type R krijgt in het algemeen vanwege zijn hogere uitgangssignaal en zijn betere stabiliteit de voorkeur boven type S.

3.3 IEC 60584-1 - IJzer/Koper-Nikkel thermokoppel type J

Type J wordt gewoonlijk aangeduid als IJzer-Constantaan thermokoppel. Dit thermokoppel is een van de weinige die men in agressieve omgevingen kan inzetten. Toch is hij vanaf 550°C sterk bedreigd door oxidatie. De maximale temperatuur voor langdurige toepassing is 700°C, korte tijd kunnen metingen tot 750°C worden uitgevoerd. De minimale temperatuur ligt bij -210°C. Bij temperaturen beneden kamertemperatuur kan de luchtvochtigheid in de sensor condenseren en tot het doorroesten van de ijzeren leiding leiden. Bovendien wordt het materiaal bij lage temperaturen bros.

3.4 IEC 60584-1 - Nikkel-Chroom/Nikkel-Aluminium: thermokoppel type K

Het thermokoppel type K wordt in de industriële meettechniek nog altijd het meest gebruikt. Het werd hoofdzakelijk voor oxiderende omgevingen ontwikkeld en moet in andere omgevingen bijzonder beschermd worden. De maximaal duurzame bedrijfstemperatuur ligt bij 1100°C, gedurende korte tijd kan tot 1350°C gemeten worden. Bij temperaturen boven 850°C kan het door oxidatie tot onomkeerbare veranderingen van de thermo-elektrische eigenschapen komen die tot blijvende meetafwijkingen leiden. Type K kan ook gebruikt worden bij lage temperaturen tot -250°C.

Hoewel type K een geringere stabiliteit heeft in het temperatuurbereik van 250°C – 600°C dan de andere onedele thermokoppels, wordt het wegens zijn brede toepassingsspectrum en zijn prijsvoordeel veelvuldig gebruikt. Vooral tussen 300°C en 500°C kunnen als gevolg van hysterese fouten van meerdere graden optreden. Hoewel type K vanwege zijn relatief goede stralingshardheid bij voorkeur bij radioactieve toepassingen gebruikt wordt, vormt type N tegenwoordig een veel beter alternatief.

3.5 IEC 60584-1 - Koper/Koper-Nikkel: thermokoppel type T

Dit thermokoppel heeft een nis in de markt verkregen in de laboratoriummeting tussen -250°C en 400°C. De koper thermodraad corrodeert boven deze temperaturen echter zeer snel. Tussen -200°C en 200°C is het zeer betrouwbaar (±0,1K) Houd rekening met de hoge thermische geleiding van de koperdraad en met het feit dat de Koper-Nikkel legering van het negatieve thermodraad niet dezelfde materiaalsamenstelling heeft als type J en dus daarmee niet uitgewisseld kan worden.

3.6 IEC 60584-1 - Nikkel-Chroom/Koper-Nikkel: thermokoppel type E

Het als Chroom-Constantaan bekende thermokoppel type E onderscheidt zich door zijn grote uitgangssignaal, het levert het sterkste signaal onder de standaard gebruikte thermokoppels ofschoon dit feit tegenwoordig door de beschikbaarheid van goede elektronische meetversterkers nauwelijks nog van belang is. Het nuttige temperatuurbereik loopt van -40°C voor lage temperatuurtoepassingen tot 900°C in oxiderende en inerte gassen. Door zijn hoge stabiliteit in vergelijking met type K is het beter geschikt voor metingen waar een hoge nauwkeurigheid vereist is.

3.7 IEC 60584-1 - Platina-30% Rhodium/Platina 6% Rhodium: thermokoppel type B

Type B is een jongere ontwikkeling uit de vijftiger jaren en kan langdurig tot 1600°C en kortstondig tot 1700°C worden ingezet. Het lijkt in vele opzichten op de andere edelmetaal typen S en R waarbij zijn uitgangssignaal iets kleiner is en daarom gewoonlijk niet boven 600°C ingezet wordt. Een interessant praktisch voordeel volgt uit het feit dat het uitgangssignaal tussen 0°C en 50°C verwaarloosbaar klein is. Dat maakt een compensatie van de referentietemperatuur overbodig.

3.8 IEC 60584-1 - Nikkel-Chroom-Silicium / Nikkel-Silicium: thermokoppel type N

Type N (nicrosil-nisil) werd aangekondigd als de revolutionaire opvolger van het thermokoppel type K, daar het bij vergelijkbare thermo-elektrische eigenschappen niet zijn zwakheden vertoont. Het bezit een veel geringere oxidatiebepaalde drift en problemen zoals hysterese en instabiliteit treden niet op, zie daardoor ook deel 1, paragraaf 2.4.

Type N kan in bredere temperatuurbereiken worden ingezet als type K: van 0°C tot 1100°C in langdurig bedrijf en kortstondig van -270°C tot 1300°C.

In wezen werd de oxidatiebestendigheid verbeterd door de combinatie van hogere gehaltes chroom en silicium in de positieve thermodraad (nicrosil). Bovendien vormen in de negatieve thermodraad een hoger silicium- en magnesiumaandeel een betere bescherming tegen diffusie. Type N heeft een sterk verbeterde stabiliteit tussen 300 en 500°C die type K hier mist. Bij type N leveren de hogere gehaltes chroom en silicium een verbeterde magnetische stabiliteit, bovendien lijdt type N niet aan lange termijn verschuivingproblemen in verband met diffusie van het magnesium en aluminium uit de negatieve thermodraad in de positieve thermodraad. Diffusie is bij het type N vrijwel uitgesloten daar beide leidingen slechts sporen van magnesium en aluminium bevatten.

Ook is de stabiliteit tegenover radioactieve straling verbeterd daar de negatieve thermodraad geen magnesium, aluminium en koper bevat.

Type N, de nieuweling op het gebied van de temperatuurmeting met thermokoppels, werd in 1982 in de IEC 60584 opgenomen. Na zijn verschijning beweerde men dat type N de andere onedele thermokoppels E, J, K en T, overbodig zou maken. Een andere aanspraak van de fabrikanten is dat type N vele eigenschappen van de edele thermokoppels bezit en toch voor de prijs van de onedele thermokoppels te koop is.

Inderdaad kan type N tot een maximale temperatuur van 1280°C, afhankelijk van de omstandigheden, worden gebruikt in plaats van de thermokoppels R of S die het tien- tot twintigvoudige kosten. Hoewel de aanvaarding van type N langzamer groeit dan aanvankelijk aangenomen, valt het te verwachten dat met de ontwikkeling van nicrobell en soortgelijke legeringen en hun gebruik voor beschermmantels bij hoge temperaturen het toepassingsgebied voor thermokoppels van het type N uitbreidt. Er bestaat geen twijfel over het feit dat type N fundamenteel een hoogwaardiger thermokoppel is in vergelijking met de andere onedele typen.

3.9 IEC 60584-1 - Type C Tungsten-5% Rhenium vs Tungsten-26% Rhenium

Voorheen bekend als W5, bieden Type C thermokoppels (en alle Tungesten / Rhenium-legeringcombinaties in het algemeen) redelijk hoge en relatief lineaire EMF-uitgangen voor meting bij hoge temperaturen. Deze soorten thermokoppels moeten worden gebruikt in vacuüm, inerte atmosferen of droge waterstoftoepassingen. Boven 1200 ° C kan wolfraam bros worden door herkristallisatie.

3.10 IEC 60584-1 - Type A Tungsten-5% Rhenium vs Tungsten-20% Rhenium

Vergelijkbaar met Type C hierboven, heeft Type A thermokoppel een enigszins uitgebreid temperatuurbereik, tot 2500 ° C.

3.11 Niet genormeerde thermokoppels

Hoewel in de loop van de jaren veel niet genormeerde thermokoppels werden ontwikkeld, zijn de meeste van deze vandaag de dag niet meer verkrijgbaar, met uitzondering van enkele voor zeer speciale toepassingen of op grond van historische redenen. Vier niet genormeerde hebben echter hun plaats in de elektrische temperatuurmeting behouden.

3.12 Wolfram/Rhenium thermokoppel

Van deze variant zijn drie combinaties gewoonlijk beschikbaar:

Type G Wolfram/Wolfram-26% Rhenium
Type C Wolfram-5% Rhenium/Wolfram-26% Rhenium
Type D Wolfram-3% /Rhenium/Wolfram-25% Rhenium

Vroeger waren deze ook bekend onder de kenletters W, W5 en W3. Van hen is type G het voordeligst, helaas kan brosheid hier problemen geven. Alle drie de typen kunnen tot 2600°C worden ingezet, korte tijd ook in een vacuüm of in zuivere waterstof en in inert gas zelfs tot 2750°. Boven de 1800°C kan verdamping van het rhenium echter tot uitvallen van de sensor leiden. Als isolatiematerialen wordt gewoonlijk berylliumoxide en thoriumoxide keramiek aanbevolen. Deze reageren bij hogere temperaturen met het geleidermateriaal en leiden aldus tot onomkeerbare veranderingen van de thermo-elektrische eigenschappen.

3.11 Iridium-40% Rhodium/Iridium

Dit thermokoppel valt op doordat het als enige (korte tijd) tot 2000°C zonder beschermingsarmatuur kan worden gebruikt. Deze sensor kan ook worden gebruikt in een vacuüm en in inerte gasatmosferen. Men moet echter wel letten op bros worden bij hoge temperaturen. De gebruiker moet vertrouwen op kalibratie door de fabrikant of een kalibratielaboratorium.

3.12 Platina-40% Rhodium/Platina-20% Rhodium

Dit type wordt in plaats van thermokoppel type B, zie paragraaf 3.3, aanbevolen bij toepassingen in hogere temperaturen. Het kan langdurig bij 1700°C en kortstondig bij 1850°C worden gebruikt. Bovendien gelden de toepassingsregels zoals voor type S, zie paragraaf 3.1. Net als bij het vorige paar zijn ook hier geen genormeerde basiswaarden van de thermospanningen, maar gewoonlijk is een kalibratie door de fabrikant mogelijk.

3.13 Nikkel-Chroom/Goud/0,07% IJzer

Dit is het ideale thermokoppel voor het meten van lage temperaturen. Het werd ontwikkeld om waarden onder -272°C te meten. De bijbehorende basiswaarden zijn gewoonlijk bij de fabrikant beschikbaar.

Toleranties

Thermo- en compensatiekabel word gebruikt om de weg tussen de voeler en de analyse-elektronica met een relatief voordelige kabel te overbruggen. Thermoleidingen worden vervaardigd uit leidingen van hetzelfde materiaal als het overeenkomstige thermokoppel. Compensatiekabels hebben daarentegen leidingen uit bijzondere grondstoffen die alleen in een beperkt temperatuurbereik dezelfde thermo-elektrische eigenschappen bezitten als het overeenkomstige thermokoppel.

De elektrische en mechanische eigenschappen van thermo- en compensatiekabel zijn vastgelegd in de norm IEC 60584-3, zie tabel 3.3.

De IEC 60584-3 bevat internationaal erkende aanduidingsysteem alsmede de toelaatbare toleranties voor thermo- en compensatiekabel. De toleranties van thermo- en compensatiekabels geven de maximaal aanvullende afwijkingen in µV aan die in een meetkring ontstaan wanneer thermo- en compensatiekabel gebruikt worden. Deze toleranties moeten worden opgeteld bij de toleranties van de thermokoppels alsmede bij andere optredende foutbronnen om de totale afwijking te berekenen. Het in de IEC 60584 deel 3 beschreven aanduidingsysteem maakt geen onderscheid met kleuren tussen thermo- en compensatiekabels mogelijk maar gebruikt kenletters. Bij de thermokabels wordt aan de kenletters van het thermokoppel een „X“ toegevoegd (eXtension leads) en bij de compensatiekabels een „C“ (Compensation leads) , zie tabel 3.3.


Tabel 3.3: Tolerantieklasses voor thermokoppels IEC 60584 deel 2



TERUG NAAR BOVEN
Producten

Contact Us

Over TC

GRATIS Catalogus

Privacybeleid

Voorwaarden

Sitemap

WhatsApp
GRATIS Handboek

Volg meer dan 500.000 ingenieurs en inkopers die reeds ons GRATIS 74-pagina tellende A3 Handboek voor meten met thermokoppels en weerstandsthermometers hebben ontvangen

Bedrijsnaam
  Adres 1
Uw Naam
  Adres 2
Titel/Afdeling
  Provincie
Email
  Postcode
Telefoonnummer
  Land
Bedrijsnaam
Uw Naam
Titel/Afdeling
Adres 1
Adres 2
Provincie
Postcode
Land
Email
Telefoonnummer

We zullen de informatie die u verstrekt enkel gebruiken om af en toe contact met u op te nemen over onze producten en we zullen uw gegevens nooit verstrekken aan derden. Ons privacybeleid kan hier worden bekeken



Ik ga akkoord met de algemene voorwaarden die worden vermeld in het Privacybeleid

View our ISO 90001/2008 Certficate
View our ISO 90001/2008 Certficate






Thermokoppel Sensors
Mineraal geisoleerde thermokoppels
Thermokoppels met mini plug
Thermokoppels met aansluitkop
Thermokoppels met kabel
Thermokoppels voor hoge temperaturen
Thermokoppels voor algemeen gebruik
Keramische thermokoppel sensoren
Thermokoppels met snelle reactietijden
Autoclaaf thermokoppel sensoren
Thermokoppels voor oppervlakte metingen
Geisoleerd FEP thermokoppel

Platinum weerstandsthermometers
Mineraal geisoleerde Pt100 RTD sensoren
Rechte Pt100 RTD sensoren
Draagbare thermokoppels
Pt100 RTD sensoren voor oppervlakte metingen
Pt100 RTD sensoren met kabel
Pt100 RTD sensoren met miniplug
Autoclaaf Pt100 RTD sensoren
Pt100 RTD met Aansluitkop
Pt100 RTD sensoren met snelle reactietijd
Pt100 RTD Luchtthermometer
Pt100 RTD magneetsensoren
Kabel
PVC Thermokoppel Kabel - enkelparig
PFA Thermokoppel Kabel - enkelparig
Glasvezel Thermokoppel Kabel - enkelparig
Meerparige PVC Thermokoppel Kabel
Meerparige PFA Thermokoppel Kabel
Meerparige Glasvezel Thermokoppel Kabel
Pt100 RTD PVC Kabel
Pt100 RTD PFA Kabel
Pt100 RTD Glasvezel Kabel

Miniatuur Thermokoppel Connectoren
Miniatuur Thermokoppel Connectoren tot 220°C
Miniatuur Thermokoppel Connectoren tot 350°C
Miniatuur Thermokoppel Connectoren tot 650°C
Accessoires voor Miniatuur Connectors
Miniatuur Thermokoppel Connectoren Panelen
Miniatuur 3 Pins Connectoren

Standaard Thermokoppel Connectoren
Standaard Thermokoppel Connectoren tot 220°C
Standaard Thermokoppel Connectoren tot 350°C
Standaard Thermokoppel Connectoren tot 650ºC
Accessoires voor Standaard Connectors
Standaard Thermokoppel Connector Panelen
Standaard 3 Pins Connectoren
Instrumentatie
Draagbare Indicatoren
Temperatuur Transmitters
Temperatuur Regelaars
Temperatuur kalibratoren
Temperatuurrecorders
Meerkanaals Indicator
Din Rail Transmitters
Kop Transmitters
ATEX/IECEx Transmitters
Blok kalibratoren
Temperatuur Dataloggers

Temperatuur Accessories
Klemkoppelingen
Druk en Vacuum Doorvoeren

Kalibratie
UKAS Kalibratie Service

Druk
Drukmeters
Industriële Druk Transmitter





© 1998- TC Meet- en Regeltechniek BV, Postbus 2734, 6030 AA Nederweert, Nederland
Tel.: 0495-513750, Fax: 0495-513755, Email: info@tcbv.com