elektrische Temperaturmessung

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3 Thermoelemente Drift/K 1000h -1 - - - Abbildung 16: Alterung von Thermoelementen (nach [1]) Danach wird das Kalibrier-Thermoelement wieder durch den Prüfling ausgetauscht. Leerrohre neben dem eigentlichen Thermoelement, in welche das Vergleichsthermoelement eingeführt werden kann, machen den Ausbau des Prüflings überflüssig und sollten daher schon bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Bei Thermometern mit keramischen Schutzhülsen dürfen diese nur langsam einem Temperaturwechsel ausgesetzt werden, indem sie vorsichtig in das Schutzrohr hineingeschoben bzw. herausgezogen werden. Ansonsten können im Keramikmaterial Mikrorisse entstehen, durch die Verunreinigungen an das Element gelangen und dessen Kennlinie ändern. 30 JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01
3 Thermoelemente 3.6 Auswahlkriterien Die Auswahl des Thermoelement-Typs hängt in erster Linie von der Einsatz-Temperatur ab. Weiterhin sollte ein Element mit hoher Thermospannung gewählt werden, um ein möglichst störunempfindliches Messsignal zu erhalten. In der folgenden Eigenschaften von Thermoelementen sind die verschiedenen Elemente zusammen mit einer kurzen Charakterisierung aufgeführt. Die empfohlenen Maximaltemperaturen können nur als Eckwerte angenommen werden, da sie stark von den Einsatzbedingungen abhängen. Sie beziehen sich auf einen Drahtdurchmesser von 3mm bei den unedlen und 0,5mm bei den edlen Elementen. Cu-CuNi 350°C 1) Geringe Verbreitung. Fe-CuNi 700°C 1) Stark verbreitet, preiswert, korrosionsgefährdet. NiCr-CuNi 700°C 1) Geringe Verbreitung, hohe Thermospannung. NiCr-Ni 1000°C Im Bereich von 800 - 1000°C oft eingesetzt, auch für den unteren Temperaturbereich geeignet. NiCrSi-NiSi 1300°C (Noch) wenig verbreitet. Kann teilweise edle Elemente ersetzen. Pt10Rh-Pt 1500°C (1300°C 1) ) Hohe Kosten, sehr gute Langzeitkonstanz, eng toleriert. Pt30Rh-Pt6Rh 1700°C Hohe Kosten, geringste Thermospannung, hohe Maximaltemperatur. 1. Nach DIN 43710 (1977) bei Verwendung in reiner Luft Tabelle 7: Eigenschaften von Thermoelementen 3.6.1 Typ „T“ (Cu-CuNi) Der in der DIN 43 710 für das Cu-CuNi-Element angegebene Grenzwert von 400°C wurde auf 350°C reduziert, da dieses Element nach IEC 584 in seiner Toleranz nur bis zu dieser Temperatur definiert ist; in reiner Luft tritt oberhalb 200°C bereits Oxidation auf. Oberhalb von 350°C oxidiert der Kupferschenkel sehr schnell und es verändert sich die Spannungsreihe. Ferner sind durch den gut wärmeleitenden Kupferschenkel leicht Wärmeableitfehler möglich. Häufig wird das Thermoelement zur Tieftemperaturmessung bis -270°C eingesetzt. Die Verbreitung dieses Elementes ist sehr gering. Steht die Korrosionsbeständigkeit im Vordergrund, sollte eher auf das NiCr-Ni-Element zurückgegriffen werden, da dieses verbreiteter ist. 3.6.2 Typ „J“ (Fe-CuNi) Das Fe-CuNi- Element ist das verbreitetste Thermoelement von allen. Neben traditionellen Gründen liegen die Ursachen hierfür in seinem geringen Preis und der vergleichsweise hohen Thermospannung. Es findet im unteren bis mittleren Temperaturbereich Anwendung, sofern nicht aus Gründen der Korrosionsbeständigkeit das NiCr-Ni-Element angebrachter ist. Die Spannungsreihe in der Norm DINEN60584 wird zwar bis 1200°C angegeben. Da aber die Oxidationsrate über 750°C zunimmt, sollte das Thermoelement nicht höher betrieben werden. Bei 769°C durchläuft der Eisenschenkel eine magnetische Umwandlung und bei 910°C eine Kristallstrukturänderung. Beide Effekte bewirken eine nachhaltige Änderung des Ausgangssignals. Wird das Thermoelement in feuchter Umgebung eingesetzt (Achtung auch bei Taupunkt-Unterschreitung), so rostet der ungeschützte Eisenschenkel. In der Gegenwart schwefelhaltiger Gase oberhalb von 500°C tritt leicht eine Versprödung des Eisens ein. Auch als Mantelthermoelement ist das Fe-CuNi-Element sehr verbreitet. JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01 31
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