Thermokoppelkabels - Bedrijfseigenschappen

Inhoud

1. Kenmerken van thermokoppelkabels
2. Verlengkabels
3. Compensatiekabels
4. Aderweerstand
5. Isolatietypen
6. Kleurcodering en specificatie
7. Samenvatting

Kenmerken van thermokoppelkabels

In veel thermokoppelinstallaties is het nodig een lange kabel aan te leggen tussen het meetpunt en het externe meet- of referentieapparaat. Het gebruik van hoogwaardig thermokoppeldraad over de volledige lengte kan echter onnodig duur en omslachtig zijn. Idealiter sluiten we een voordeligere kabel aan die de meetnauwkeurigheid niet aantast, terwijl we toch vasthouden aan de gangbare thermokoppelpraktijk waarbij alleen de temperaturen bij de warme las en de referentielas in aanmerking worden genomen.

Om dit te bereiken, moet de extra kabel thermo-elektrische eigenschappen hebben die nauw overeenkomen met die van het thermokoppel zelf. Verleng- en compensatiekabels zijn precies voor dit doel ontworpen. Elk biedt een praktische oplossing met verschillende afwegingen qua nauwkeurigheid, kosten en bedrijfsbereik.

Verlengkabels worden gemaakt met dezelfde metalen geleiders als het thermokoppel waarvoor ze zijn bedoeld. Daardoor bieden ze vergelijkbare thermo-elektrische eigenschappen en minimaliseren ze mismatchfouten - zelfs als lasdozen of tussenaansluitingen worden blootgesteld aan wisselende omgevingstemperaturen.

Hoewel ze goedkoper zijn dan volledig thermokoppeldraad, brengen verlengkabels nog steeds gematigde kosten met zich mee. Ze zijn doorgaans verkrijgbaar in flexibele of meeraderige uitvoeringen die geschikt zijn voor lange trajecten en worden aanbevolen voor de beste nauwkeurigheid.

Compensatiekabels zijn een voordeliger alternatief. In plaats van identieke metalen te gebruiken, gebruiken ze alternatieve legeringen met een thermo-elektrisch gedrag dat vergelijkbaar is, maar niet identiek, aan dat van het gekoppelde thermokoppel. Dit houdt de kosten lager, maar betekent ook dat het aansluitpunt tussen het thermokoppel en de compensatiekabel binnen een beperkt temperatuurbereik moet blijven. Als de lastemperatuur buiten dit bereik afdrijft, nemen mismatchfouten toe en wordt de nauwkeurigheid aangetast.

Compensatiekabel is bijzonder nuttig voor het verlengen van dure thermokoppeltypen, zoals platinagebaseerde sensoren of thermokoppels met grote draaddoorsnede die worden gebruikt in industriële ovens of nucleaire omgevingen. In deze gevallen bieden compensatiekabels een lichtgewicht, voordelige oplossing die de installatie vereenvoudigt zonder al te veel nauwkeurigheid op te offeren - mits de omgevingsomstandigheden worden beheerst.

Een veelvoorkomend voorbeeld is het gebruik van Cu vs Cu-Ni compensatiekabel met een Type K-thermokoppel bij lage temperaturen. Omdat koper al een van de geleiders is, wordt het aantal referentielassen verminderd, wat de bedrading voor meerpunt-meetopstellingen vereenvoudigt. Deze kabels hebben bovendien vaak een lagere lusweerstand dan standaard Type K-verlengdraad.

⚠️ Opmerking: Om fouten in de temperatuurmeting te voorkomen, is het van cruciaal belang te waarborgen dat de lasdoos of het aansluitpunt waar het thermokoppel en de compensatiekabel elkaar ontmoeten binnen het opgegeven temperatuurtolerantiebereik blijft. Als de temperatuur buiten dit bereik afdrijft, kan thermo-elektrische mismatch het uitgangssignaal vervormen.

Aderweerstand

Om de signaalkwaliteit over lange trajecten te waarborgen, is het belangrijk rekening te houden met de lusweerstand. Fabrikanten geven weerstandswaarden op voor verleng- en compensatiekabels, specifiek voor elk thermokoppeltype. Deze waarden worden doorgaans uitgedrukt in ohm per meter voor een tweedraads kabeltraject en worden berekend met behulp van een constante gedeeld door het doorsnede-oppervlak van de geleider (zie Tabel 3.1).

Weerstand in ohm/meter van de gangbare combinaties van thermokoppel-verleng- en compensatiekabels bij 20°C
Om lusweerstanden per meter voor tweedraads trajecten te verkrijgen, neemt u de hieronder gegeven constanten voor de vereiste combinatie en deelt u de constante door de doorsnede in mm² van de geleidermaat die u wilt gebruiken.

Isolatietypen

De keuze van kabelisolatie beïnvloedt zowel de omgevingsgeschiktheid als de installatievorm. Belangrijke isolatietypen zijn onder meer:

1. PVC:
• Temperatuurbereik: –30°C tot +105°C
• Beschikbare formaten: getwist paar, vlak paar of multipaar
• Constructie: optionele scheursnoeren, PVC-mantels, afscherming, koperen afvoerdraden of staaldraadpantser
• Geleidertypen: massief of gestrand
2. PFA:
• Temperatuurbereik: –273°C tot +250°C (kortstondig tot 300°C)
• Formaten: vlak of getwist paar
• Opmerking: geen staaldraadgepantserde uitvoeringen, maar roestvaststalen vlechtwerk is optioneel
3. Glasvezel (gelakt en ongelakt):
• Gelakt: –50°C tot +400°C
• Ongelakt: tot +500°C (sommige typen tot +800°C)
• Formaten: enkel- of multipaar in vlakke of getwiste uitvoeringen
• Optionele roestvaststalen omvlechting beschikbaar

Kleurcodering en specificatie

Verleng- en compenserende kabels zijn kleurgecodeerd om circuitidentificatie te vereenvoudigen. Hoewel historische praktijken per regio verschilden, heeft IEC 60584-3 een uniforme internationale norm vastgesteld die nu breed wordt toegepast.

Belangrijke identificatierichtlijnen:

1. Typeletters voor kabels:
• Achtervoegsel 'X' = verlengkabel (bijv. JX)
• Achtervoegsel 'C' = compenserende kabel (bijv. JC)
2. Onderscheid naar klasse:
• Geen kleuronderscheid tussen geleiders van Klasse 1 en Klasse 2
• Voorbeeld: JX Klasse 1 = strakkere tolerantie, JX Klasse 2 = standaardtolerantie
3. Regels voor kleurcodering:
• Vernist: –50°C tot +400°C
• Negatieve geleider = altijd wit
• Positieve geleider = varieert per thermokoppeltype (zie tabel op pagina 5)
• Mantelkleur = dezelfde als de positieve geleider, tenzij gebruikt in intrinsiek veilige systemen, waar deze blauw moet zijn, ongeacht het type

Samenvatting

Verleng- en compenseringskabels maken het mogelijk thermokoppels over grote afstanden aan te sluiten zonder de kosten van thermokoppeldraad met volledige specificaties. Verlengkabels gebruiken dezelfde geleiders als het thermokoppel en bieden hoge nauwkeurigheid en minimale thermische mismatch. Compenseringskabels gebruiken vergelijkbare, goedkopere legeringen en zijn geschikt voor minder kritische toepassingen of wanneer dure of omvangrijke thermokoppels worden gebruikt. Hun nauwkeurigheid hangt echter af van het handhaven van stabiele temperaturen op de aansluitpunten.

De kabelweerstand wordt berekend met behulp van standaard lusweerstandwaarden, bepaald per meter en gebaseerd op de geleidergrootte. Er is een breed scala aan isolatietypen beschikbaar afhankelijk van de temperatuureisen—van PVC voor algemeen gebruik tot PFA en glasvezel voor omgevingen met hoge temperatuur. Tot slot volgen alle kabels internationale kleurcoderingsnormen (IEC 60584-3), met duidelijke markeringen om thermokoppeltypen en toleranties te onderscheiden, wat zorgt voor eenvoudige identificatie en consistente installatiemethoden.

Meer lezen

Wat zijn de verschillende thermokoppeltypen?
Ontdek de eigenschappen en kenmerken van de verschillende thermokoppeltypen

Uitgangstabellen van thermokoppels
Bekijk tabellen van EMK versus temperatuur voor alle thermokoppeltypen.

Wat zijn de kleurcodes voor thermokoppels?
Verken kleurcodes voor kabels en connectoren.