elektrische Temperaturmessung

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
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