Thermoelemente

Thermoelemente lassen sich grundlegen durch Ihre Bauform und durch das verwendete Leitermaterial differenzieren.

1. Bauformen

2. Grundlagen

Wir arbeiten seit mehr als 25 Jahren mit allen möglichen Kombinationen und möchten Ihnen zum besseren Verständnis kurz das Funktionsprinzip erklären. Ein Thermoelement setzt sich aus zwei metallischen Leitern zusammen. Die Leiter bestehen aus unterschiedlichen Materialien, die an beiden Enden verbunden sind (Abbildung 1). An dem einen Ende befindet sich die Messstelle und am anderen Ende die Vergleichsstelle.

Csm Anschlussplan Thermoelement Therma

Abbildung 1: Anschlussplan Thermoelement

Bei einer Temperaturdifferenz von Messstelle zu Vergleichsstelle entsteht aufgrund der Materialpaarung eine temperaturabhängige Spannung zwischen Leiter A und B, welche als Thermospannung bezeichnet wird. Dieser thermoelektrische Effekt wurde 1821 von Thomas Johann Seebeck entdeckt und nach ihm benannt (Seebeck Effekt). Die Messstelle des Thermoelementes muss für eine Temperaturmessung die Temperatur des zu messenden Mediums annehmen. Ist dies der Fall, kann über die gemessene Spannung die Temperatur bestimmt werden. Für eine korrekte Messung muss die Temperatur der Vergleichsstelle konstant bleiben, um bei einer Temperaturänderung an der Messstelle eine veränderte Thermospannung zu messen. Um eine richtige Messung zu gewährleisten, nutzen heutige Messgeräte drei verschiedene Verfahren.

  • Das erste Verfahren arbeitet mit einem Vergleichsstellenthermostat, welches die Vergleichsstelle konstant auf einer Temperatur von zum Beispiel 50 °C hält. Als Vergleichsstelle ist hier ein zweites Thermoelement mit derselben Materialpaarung verbaut.
  • Das Kompensationsverfahren basiert auf einer temperaturabhängigen Brückenschaltung, die dauerhaft eine Vergleichsstellenspannung einstellt, welche dem eines Thermoelements bei 20 °C gleicht.
  • Zusätzlich gibt es noch die Möglichkeit der digitalen Korrektur. Hierbei wird die Temperatur der Vergleichsstelle mit einem temperaturabhängigen Widerstand gemessen und das Gerät korrigiert numerisch die am Thermoelement gemessene Temperatur.

Entscheidend für eine erfolgreiche und genaue Temperaturmessung ist die Auswahl des auf die Messbedingungen angepassten Thermoelements. Thermoelemente gibt es mit verschiedenen Materialpaarungen, zur Vereinfachung hat jede Materialpaarung einen Typisierungsbuchstaben zugewiesen bekommen. Um das für den jeweiligen Einsatz passende Thermoelement zu finden, wird zuerst anhand des zu messenden Temperaturbereiches ein Typ bestimmt.

2.1 Temperaturbereiche der Thermolemente nach DIN EN 60 584

Norm Typ Material Maximaltemperatur Klasse 1 Definiert bis
DIN EN 60 584 J Fe-CuNi +750 °C +1.200 °C
T Cu-CuNi +350 °C +400 °C
K NiCr-Ni +1.000 °C +1.300 °C
E NiCr-CuNi +900 °C +1.000 °C
N NiCrSi-NiSi +1.000 °C +1.300 °C
S Pt10Rh-Pt +1.600 °C +1.768 °C
R Pt13Rh-Pt +1.600 °C +1.768 °C
B Pt13Rh-Pt6 +1.700 °C (Klasse 2) +1.820 °C

Am häufigsten verwendet wird der Thermoelementtyp K, da es einen breiten Temperaturbereich abdeckt und die Grenzabweichung gering ist. Die Anschaffungskosten des Typ K Elements sind vergleichsweise niedrig. Die Thermoelementtypen R und S kommen aufgrund der teureren Edelmetalle und der niedrigen Thermospannung nur bei Temperaturen von über +1.000 °C zum Einsatz. Typ B Elemente setzt man erst ab +1.300 °C ein, sie können in einem Schutzrohr sogar bis +1.800 °C betrieben werden.

Thermospannungen

Abbildung 2: Thermospannungen

Besuchen Sie auch unseren Online-Shop, dort bieten wir eine große Auswahl an Thermoelementen an. Wenn Sie Fragen haben wenden Sie sich gerne an uns. Durch unsere langjährige Erfahrung kennen wir uns bestens mit der Auslegung von Thermoelementen aus. Wir helfen Ihnen daher gerne den für Ihren Einsatzbereich passenden Thermofühler auszuwählen. Haben Sie spezielle Anforderungen, entwickeln wir ein individuell auf Ihre Messbedingungen angepasstes Produkt für Sie.

Typischer Einsatzbereich Vorteile Nachteile
  • keine Angaben
  • Hohe Temperaturen
  • Schnelle Ansprechzeiten
  • Vergleichsstelle
  • Alterungsdrift bei hohen Temperaturen

Bilder zu Thermoelementen und Thermocouples

Leistungsstarke Thermoelemente für alle Messbedingungen

Die Temperaturmessung ist eine seit mehreren hundert Jahren erforschte Wissenschaft, die in vielen Industriebereichen eine wichtige Rolle spielt. Während zur Messung der Außen- oder Zimmertemperatur unter normalen Bedingungen ein einfaches Thermometer aus dem Baumarkt ausreicht, sind für die extremen Temperaturbedingungen in Laboren und in der Entwicklung spezielle Thermoelement Typen gefordert, die auch bei Temperaturen über 1000 Grad Celsius noch zuverlässige Ergebnisse liefern. Mit unseren über 25 Jahren Erfahrung was Thermoelemente betrifft, können wir Ihnen nicht nur die gängigen Modelle wie zum Beispiel das Thermoelement Typ K oder Thermoelement Typ S anbieten, sondern auch zu individuellen Lösungen beraten. Sie können bei uns ein Thermoelement kaufen und unsere Experten für industrielle Temperaturmesstechnik finden für Sie die passenden Zubehörteile wie Steckverbindungen, Klemmverschraubungen oder Transmitter. Darüber hinaus bieten wir in unserem Shop für Thermoelemente auch moderne Anzeige-Geräte und Zubehör für den Motorsport an.

Thermoelemente und ihre Funktionsweise

Grundlegend funktioniert Temperaturmessung im Industrie- und Laborbereich nach dem Seebeck-Effekt. Dieser nach seinem Entdecker Thomas Johann Seebeck benannte physikalische Effekt, der seit 1821 bekannt ist, macht sich die temperaturabhängige Spannung von metallischen Leitern zunutze. Diese wird auch als Thermospannung bezeichnet und benötigt neben den metallischen Leitern auch eine Messstelle und eine Vergleichsstelle. Heute wird Thermospannung bei beinahe allen Temperaturbedingungen genutzt, indem man die metallischen Leiter der Thermoelemente anpasst. So performen zum Beispiel Eisen, Nickel oder Chrom unterschiedlich, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Man verwendet dementsprechend die verschiedenen Thermoelemente Typen, um konstante und zuverlässige Messergebnisse zu erreichen. Die Materialpaarungen decken somit Bereiche von circa 350 Grad Celsius bis 1800 Grad Celsius ab.

Die vielfältigen Einsatzbereiche von Thermoelementen

Alle unsere Thermoelemente sind nach DIN EN 60 584 normiert und werden genauester Qualitätskontrolle unterzogen. Besonders häufig kommt in Industrie, Labor und Entwicklung das Thermoelement K zum Einsatz. Das hängt damit zusammen, dass die Thermoleitung Typ K einen relativ breiten Temperaturbereich abdeckt und zudem nur eine geringe Grenzabweichung zulässt. Dabei fallen bei dem NiCr Ni Thermoelement  im Vergleich geringere Anschaffungskosten an. Im Gegensatz dazu sind der Thermoelement Typ R und Thermoelemente S teurer, weil die verwendeten Edelmetalle gefragtere Rohstoffe sind. Während sich das Thermoelement Typ J und Thermoelement Typ T  mit Temperaturbereichen deutlich unter 1000 Grad Celsius am unteren Ende der Skala bewegen, kann der Temperaturfühler mit dem Typ B bei Einsatz eines Schutzrohres über 1800 Grad Celsius aushalten und korrekt messen.

Die üblichen Messverfahren der Thermoelemente

Für zuverlässige und akkurate Messergebnisse werden heute drei verschiedene Verfahren zur Temperaturbestimmung eingesetzt. Dabei wird zunächst ein Vergleichsstellenthermostat verwendet, was dafür sorgt, dass die Vergleichsstelle eine konstante Temperatur behält. Für die Vergleichsstelle wird dieselbe Paarung metallischer Leiter, also zum Beispiel Nickelcrom und Nickel beim Temperaturfühler Typ K verbaut. Außerdem wird für Thermoelemente ein Kompensationsverfahren eingesetzt, welches auf einer Brückenschaltung basiert, die ebenfalls temperaturabhängig ist und eine Vergleichsstellenspannung herstellt, die mit einem Thermoelement bei 20 Grad Celsius vergleichbar ist. Das dritte parallel eingesetzte Verfahren zur Temperaturmessung mit möglichst geringer Abweichung besteht in der digitalen Korrektur, bei welcher automatisch die am Thermoelement gemessene Temperatur mithilfe der Messung der Vergleichsstelle und des temperaturabhängigen Widerstandes angeglichen wird.

Wir helfen Ihnen bei der richtigen Wahl Ihrer Thermoelemente

Bei der Auswahl der Thermoelemente für Ihren Bedarf ist auch zu berücksichtigen, wie hoch die Anschaffungskosten im Kontext der Langlebigkeit und der geplanten Nutzungsdauer sind. Je nach verwendeten Materialien kann eine Abweichung nach zu langer Einsatzdauer ohne Auswechseln entstehen. Wenn wir Sie zum Kauf von einem Temperaturfühler beraten – sei es auch zu einm einfavch Leitungs-Thermoelement oder Mantelthermoelement Typ K – ist uns immer Transparenz und eine faire Darstellung des Preis-Leistungs-Verhältnisses wichtig. Deswegen beantworten wir gern auch alle Ihre Fragen, was die Langlebigkeit diverser Modelle und die Unterschiede zwischen unseren vielen angebotenen Typen Thermoelemente angeht. Egal, ob Sie ein Mantelthermoelement, ein Einschraub-Modell oder ein Luftstrom-Thermoelement suchen – durch unsere jahrelange Erfahrung und unser ganzheitliches Verständnis von Temperaturmessung garantieren wir Ihnen die richtige Lösung für akkurate Ergebnisse in Ihrem Einsatzbereich.