Thermoelementen Producenten online vinden

Fabrikant van thermokoppels

Algemene informatie over thermokoppels

In de loop der jaren heeft de ontwikkeling van de temperatuurmeettechnologie talrijke verschillende meetmethoden voor temperatuurmetingen opgeleverd. Mineraal geïsoleerde temperatuursensoren als ommantelde thermokoppels behoren tot de groep van temperatuursensoren, die een breed toepassingsgebied als bewezen weerstandsthermometer bestrijken.

Functie Principe Thermokoppels

Bij thermokoppels worden verschillende metalen op een bepaalde afstand met elkaar verbonden, meestal door middel van soldeerverbindingen. Het ene aansluitpunt is een meetpunt, het andere dient als referentiepunt. Als op deze twee aansluitpunten verschillende temperaturen heersen, wordt tussen deze contactpunten een elektrische thermo-elektrische spanning opgewekt, waardoor een kleine maar meetbare stroom kan vloeien. Dit fenomeen wordt ook wel het Seebeck-effect genoemd.

Oorzaak van de thermo-elektrische emf

Metalen als chemische grondstoffen bestaan uit atomen waarin de elektronen zich op verschillende manieren rond de atoomkern bewegen. De buitenste schil van elke atoomschil wordt bezet door valentie-elektronen. Deze valentie-elektronen zijn aan de atoomkern gebonden met een zeer specifieke bindingsenergie, waarbij de grootte van de bindingsenergie varieert voor verschillende metalen. Als deze bindingsenergie wordt overwonnen door externe energie-input in de vorm van warmte, kunnen valentie-elektronen van het metaal met de kleinere bindingsenergie aan de soldeerverbinding overspringen op het metaal met de grotere bindingsenergie. Daar ontstaat een overmaat aan elektronen, en het metaal met de lagere bindingsenergie heeft een elektronentekort. Het resulterende potentiaalverschil is de oorzaak van het thermo-elektrische emf, waarop ook het functionele principe van een thermokoppel is gebaseerd.

Fysieke details over de grootte van het thermo-elektrisch emf

De Seebeck-coëfficiënt (S), die in microvolt/Kelvin (µV/K) wordt gespecificeerd, speelt een beslissende rol voor de grootte van het thermo-elektrisch emf. Het product van de Seebeck-coëfficiënt vermenigvuldigd met het temperatuurverschil geeft het theoretische thermo-elektrische emf in Kelvin.

De grootte van de Seebeck-coëfficiënt wordt gegeven voor verschillende metalen in relatie tot platina (Pt). De basistemperatuur is T = 273 K (0 °C).

• Constantaan = -35 µV/K
• Nikkel = -15 µV/K
• Aluminium = 3,5 µV/K
• Koper = 6,5 µV/K
• Zilver = 6,5 µV/K
• Nikkel-chroom = 25 µV/K

De fysieke relatie tussen temperatuur en thermo-elektrische spanning is echter niet lineair, maar benadert de vorm van een parabool.

Uth = a * T + b * T2

De coëfficiënten a en b zijn hier thermo-elektrische materiaalconstanten. Het temperatuurverschil wordt hier aangegeven met T, bij een referentietemperatuur van T0 = 273 K (0 °C).

Soorten en toepassingen van thermokoppels

Fabrikanten van thermokoppels maken een onderscheid tussen de types K, N, J, J, E, T, R, S en B. Deze types zijn bedoeld voor verschillende toepassingen en temperatuurbereiken en zijn gesorteerd volgens de volgende definitie:

• Type K: NiCr-NiAl thermokoppels zijn geschikt voor oxiderende of beschermende gasatmosferen tot 1200 °C.
  
  
• Type J: Fe-CuNi-thermokoppels worden gebruikt in vacuüm, in inerte gasatmosferen en voor oxidatie- en reductietoepassingen tot 750 °C.
  
  
• Type N: NiCrSi-NiSi thermokoppels worden gebruikt in oxiderende, inerte en droge atmosferen tot 1200°C. De nauwkeurigheid bij hoge temperaturen is zeer hoog. De atmosfeer mag echter geen zwavel bevatten.
  
  
• Type E: NiCr-CuNi-thermokoppels kunnen worden gebruikt in oxiderende of inerte gasatmosferen tot een temperatuur van 900 °C. Type E bereikt de hoogste thermo-elektrische spanning van alle thermokoppels.
  
  
• Type T: Cu-CuNi thermokoppels kunnen ook gebruikt worden bij temperaturen onder 0 °C tot 350 °C in oxiderende, reducerende en inerte gasatmosferen. Ze zijn ook ongevoelig voor roest in vochtige omgevingen.
  
  
• TYPE S: Pt10%Rh-Pt thermokoppels zijn geschikt voor continu gebruik in oxiderende of inerte gasatmosferen tot 1600 °C. Onzuiverheden moeten worden vermeden omdat ze broosheid veroorzaken.
  
  
• Type R: Pt13%Rh-Pt thermokoppels kunnen permanent gebruikt worden in oxiderende of inerte gasatmosferen tot 1600 °C. Verontreinigende invloeden moeten worden vermeden om brosheid te voorkomen.
  
  
• Type B: Pt30%Rh-Pt6%Rh thermokoppels kunnen permanent gebruikt worden in oxiderende of inerte gasatmosferen tot 1700°C. Op korte termijn kunnen ze ook in een vacuümomgeving worden gebruikt. Verontreinigende invloeden moeten worden vermeden om brosheid te voorkomen.

Conclusie

Verwarmingsgeleiders en verwarmingselementen moeten in de praktijk in het juiste temperatuurbereik werken. Thermokoppels dienen hier vaak als bewakings- en regelelementen en worden met succes voor dergelijke doeleinden gebruikt.