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Thermopaare/Thermoelementtypen im Detail

Inhalt

  1. Gängige Thermopaare/Thermoelementtypen
  2. Nicht standardisierte Thermopaare/Thermoelementtypen
  3. Toleranzen der Thermospannungen

Gängige Thermopaare/Thermoelementtypen

Dieser Abschnitt beschreibt die standardisierten und häufig verwendeten Thermoelementtypen gemäß IEC 60584-1. Jeder Typ verfügt über eine einzigartige Leiterkombination, die für bestimmte Umgebungen und Temperaturbereiche geeignet ist. Detailliertere Informationen finden Sie auf den unten verlinkten Seiten zu den einzelnen Thermoelementtypen.

Typ K – Nickel-Chrom vs. Nickel-Aluminium

Das industrielle Thermoelement Typ K (Chromel-Alumel) ist das am häufigsten verwendete und eignet sich ideal für oxidierende Umgebungen. Seine maximale Dauergebrauchstemperatur liegt bei ca. 1.100 °C mit einer kurzfristigen Toleranz bis 1.200 °C. Es ist für Temperaturen bis -250 °C geeignet, kann jedoch zwischen 250 °C und 600 °C, insbesondere bei Temperaturwechseln, driften. Obwohl Typ K in der Kernenergie weit verbreitet ist, wird mittlerweile Typ N bevorzugt.

Sehen Sie sich unsere spezielle Seite zu Thermoelementen Typ K an

Typ T – Kupfer vs. Kupfer-Nickel

Typ T (Kupfer-Konstantan) eignet sich gut für Labor- und Tieftemperaturanwendungen (-250 °C bis 400 °C). Es bietet eine hervorragende Wiederholgenauigkeit im Bereich von -200 °C bis 200 °C (±0,1 °C), allerdings oxidiert der Kupferschenkel oberhalb dieses Bereichs schnell. Hinweis: Legierungen vom Typ T und Typ J sind nicht austauschbar.

Sehen Sie sich unsere spezielle Seite zu Thermoelementen Typ T an

Typ J – Eisen vs. Kupfer-Nickel

Typ J, bekannt als Eisen/Konstantan, eignet sich für reduzierende Atmosphären mit einer maximalen Dauertemperatur von ca. 800 °C (kurzzeitig: 1000 °C). Unter Umgebungstemperatur kann Kondensation zu Rost und Versprödung führen.

Sehen Sie sich unsere spezielle Seite zu Thermoelementen Typ J an

Typ N – Nickel-Chrom-Silizium vs. Nickel-Silizium

Typ N (Nicrosil-Nisil) wurde als fortschrittliche Alternative zu Typ K entwickelt und widersteht Drift, Oxidation und magnetischen Instabilitäten bis 1280 °C. Seine überlegene Wiederholgenauigkeit und Beständigkeit gegen Kernstrahlung machen ihn ideal für raue Umgebungen mit hohen Temperaturen. Er wurde 1986 (BS EN 60584-1 Teil 8) standardisiert und ist heute weit verbreitet. In vielen Anwendungen gilt er als bessere Wahl als E, J, K und T.

Sehen Sie sich unsere spezielle Seite zu Thermoelementen Typ N an

Typ E – Nickel-Chrom vs. Kupfer-Nickel

Typ E, auch bekannt als Chromel-Konstantan, bietet die höchste EMF-Leistung unter den gängigen Thermoelementen. Sein Messbereich reicht von -250 °C bis 900 °C in oxidierenden/inerten Atmosphären. Er ist stabiler als Typ K und bietet eine höhere Langzeitgenauigkeit.

Sehen Sie sich unsere spezielle Seite zu Thermoelementen Typ E an

Typ S – Platin-10 % Rhodium vs. Platin

Thermoelemente vom Typ S werden in oxidierenden oder inerten Atmosphären eingesetzt und eignen sich für den Dauereinsatz bis 1600 °C (kurzzeitig bis 1700 °C). Um Verunreinigungen und eine Verschlechterung der elektromagnetischen Felder zu vermeiden, sind üblicherweise hochreine Aluminiumoxid-Ummantelungen erforderlich. Längerer Einsatz bei hohen Temperaturen kann zur Rhodiumdiffusion und Leistungsminderung führen.

Sehen Sie sich unsere spezielle Seite zu Thermoelementen Typ S an

Typ R – Platin – 13 % Rhodium vs. Platin

Typ R bietet eine etwas höhere Leistung und bessere Stabilität als Typ S und wird im Allgemeinen für die gleichen Hochtemperaturanwendungen bevorzugt. Leistung und Handhabungsanforderungen sind ansonsten ähnlich.

Sehen Sie sich unsere spezielle Seite zu Thermoelementen Typ R an

Typ B – Platin-30 % Rhodium vs. Platin-6 % Rhodium

Thermoelemente vom Typ B können dauerhaft bis zu 1600 °C (kurzzeitig: ~1800 °C) betrieben werden. Das Ausgangssignal ist etwas kleiner als bei den Typen R und S, daher wird der Typ B üblicherweise nicht unter
600°C eingesetzt wird. Da das Ausgangssignal zwischen 0°C und 50°C vernachlässigbar klein ist ist eine Kaltstellenkompensation  unter 50 °C oft nicht erforderlich. Für Temperaturen unter 600 °C wird der Typ B normalerweise nicht verwendet.

Typ C – Wolfram-5 % Rhenium vs. Wolfram-26 % Rhenium

Typ C (früher W5) wird im Vakuum, inerten Atmosphären oder trockenem Wasserstoff verwendet und bietet Hochtemperaturbeständigkeit mit linearer EMF-Ausgabe. Rekristallisation über 1200 °C kann zu Versprödung führen.

Typ A – Wolfram-5 % Rhenium vs. Wolfram-20 % Rhenium

Als Variante von Typ C erweitert Typ A den nutzbaren Temperaturbereich unter ähnlichen atmosphärischen Einschränkungen auf bis zu 2500 °C.

Nicht standardisierte Thermopaare/Thermoelementtypen

Eine Reihe spezialisierter Thermoelementtypen wird weiterhin für Nischen- oder Legacy-Anwendungen eingesetzt. Wichtige Beispiele sind:

  • Typ G  (Wolfram vs. Wolfram-26% Rhenium) und Typ D  (Wolfram-3% Rhenium vs. Wolfram-25% Rhenium):
    Beide funktionieren bis ca. 2300 °C (kurzzeitig 2750 °C) im Vakuum oder inerten Gasen. Oberhalb von 1800 °C kann Rhenium verdampfen. Geeignete Isolatoren sind Berylliumoxid und Thoriumoxid.
  • Iridium – 40 % Rhodium vs. Iridium:
    An der Luft ungeschützt bis 2000 °C (kurzzeitig) einsetzbar. Aufgrund fehlender Normtabellen ist eine Chargenkalibrierung erforderlich. Bei längerer Einwirkung besteht die Gefahr der Versprödung.
  • Platin-40 % Rhodium vs. Platin-20 % Rhodium:
    Bietet einen höheren Temperaturbereich als Typ B (kurzzeitig bis zu 1850 °C). Keine Standardreferenztabellen; Chargenkalibrierungen sind in der Regel verfügbar.
  • Nickel-Chrom vs. Gold-Eisen (kryogen):
    Dieses Thermoelement ist für den Einsatz unter 1 K (bessere Leistung über 4 K) konzipiert und eignet sich ideal für Messungen bei extrem niedrigen Temperaturen. Referenztabellen sind bei NBS und anderen Quellen erhältlich.

Toleranzen der Thermospannungen

Nicht alle Thermoelemente entsprechen genau den Referenztabellen. IEC 60584-1 definiert die Ausgangstoleranzen für Thermoelemente aus Edel- und Basismetallen. Diese Toleranzen (siehe Tabelle 3.3) gelten für Drähte mit einem typischen Durchmesser von 0,1–3 mm und berücksichtigen keine Kalibrierabweichungen während des Betriebs. Nicht standardisierte Typen werden in der Regel mit herstellerspezifischen Chargentabellen geliefert.

Typ Toleranzklasse 1 Toleranzklasse 2 Toleranzklasse 3
Typ K
Temperaturbereich
Toleranzwert
Temperaturbereich
Toleranzwert
–40 °C bis +375 °C
±1,5 °C
375 °C bis 1000 °C
±0,004 . |t|
–40 °C bis +333 °C
±2,5 °C
333 °C bis 1200 °C
±0,0075 . |t|
–167 °C bis +40 °C
±2,5 °C
–200 °C bis –167 °C
±0,015 . |t|
Typ T
Temperaturbereich
Toleranzwert
Temperaturbereich
Toleranzwert
–40 °C bis +125 °C
±0,5 °C
125 °C bis 350 °C
±0,004 . |t|
–40 °C bis +133 °C
±1,0 °C
133 °C bis 350 °C
±0,0075 . |t|
–67 °C bis +40 °C
±1,0 °C
–200 °C bis –67 °C
±0,015 . |t|
Typ J
Temperaturbereich
Toleranzwert
Temperaturbereich
Toleranzwert
–40 °C bis +375 °C
±1,5 °C
375 °C bis 750 °C
±0,004 . |t|
–40 °C bis +333 °C
±2,5 °C
333 °C bis 750 °C
±0,0075 . |t|
–
–
–
–
Typ N
Temperaturbereich
Toleranzwert
Temperaturbereich
Toleranzwert
–40 °C bis +375 °C
±1,5 °C
375 °C bis 1000 °C
±0,004 . |t|
–40 °C bis +333 °C
±2,5 °C
333 °C bis 1200 °C
±0,0075 . |t|
–167 °C bis +40 °C
±2,5 °C
–200 °C bis –167 °C
±0,015 . |t|
Typ E
Temperaturbereich
Toleranzwert
Temperaturbereich
Toleranzwert
–40 °C bis +375 °C
±1,5 °C
375 °C bis 800 °C
±0,004 . |t|
–40 °C bis +333 °C
±2,5 °C
333 °C bis 900 °C
±0,0075 . |t|
–167 °C bis +40 °C
±2,5 °C
–200 °C bis –167 °C
±0,015 . |t|
Typ R und Typ S
Temperaturbereich
Toleranzwert
Temperaturbereich
Toleranzwert
0°C bis +1100°C
±1,0 °C
1100 °C bis 1600 °C
±(1 +0,003 (t . 1100)°C
0°C bis +600°C
±1,5 °C
600 °C bis 1600 °C
±0,0025 . |t|
–
–
–
–
Typ B
Temperaturbereich
Toleranzwert
Temperaturbereich
Toleranzwert
–
–
–
–
–
–
600 °C bis 1700 °C
± 0,0025 . |t|
600°C bis +800°C
±4,0 °C
800 °C bis 1700 °C
±0,005 . |t|
Thermoelementmaterialien werden üblicherweise so geliefert, dass sie die in der Tabelle angegebenen Fertigungstoleranzen für Temperaturen über –40 °C einhalten. Diese Materialien fallen jedoch möglicherweise nicht in die Fertigungstoleranzen für niedrige Temperaturen der Klasse 3 für die Typen T, E, K und N. Wenn Thermoelemente neben den Grenzwerten der Klasse 1 oder 2 auch die Grenzwerte der Klasse 3 einhalten müssen, muss der Käufer dies angeben, da in der Regel eine Materialauswahl erforderlich ist.

Tabelle 3.3 : Thermoelementtoleranzen gemäß IEC 60584-1 (Vergleichsstelle bei 0ºC)

Notiz: Die Informationen in diesem Handbuch dienen ausschließlich allgemeinen Informations- und Bildungszwecken. Obwohl wir auf Genauigkeit achten, werden alle Daten, Beispiele und Empfehlungen ohne Gewähr bereitgestellt. Standards, Spezifikationen und Best Practices können sich im Laufe der Zeit ändern. Überprüfen Sie daher vor der Verwendung stets die aktuellen Anforderungen.

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