Kurz erklärt
Ein Thermoelement ist ein Temperaturfühler aus zwei verbundenen Metallen, der durch den Seebeck-Effekt eine temperaturabhängige Thermospannung erzeugt.
Inhalt
Was ist Thermoelement?
Ein Thermoelement besteht aus zwei Drähten unterschiedlicher Metalle, die an der Messstelle verbunden sind. Herrscht zwischen Messstelle und Vergleichsstelle ein Temperaturunterschied, entsteht eine kleine Spannung, aus der die Auswertung die Temperatur berechnet. Thermoelemente benötigen keine Hilfsenergie, reagieren schnell und eignen sich für hohe Temperaturen, etwa in Öfen, Härtereien, Glas- oder Stahlwerken. Gemessen wird stets die Temperaturdifferenz; die Temperatur der Vergleichsstelle wird deshalb in der Auswertung erfasst und kompensiert.
Die Paarungen sind als Typen mit Buchstaben genormt, Grundwerte und Toleranzen regelt IEC 60584. Verbreitet sind Typ K (Nickel-Chrom/Nickel), Typ J (Eisen/Kupfer-Nickel), Typ N sowie edelmetallbasierte Typen wie S, R oder B für sehr hohe Temperaturen. Bauformen sind Mantelthermoelemente, Einschraubfühler mit Schutzrohr und Ausführungen mit keramischem Schutzrohr. Für die Verbindung zur Auswertung werden passende Thermo- oder Ausgleichsleitungen verwendet.
Thermoelemente altern, vor allem bei hohen Temperaturen, und driften dadurch. Weitere Fehlerquellen sind falsche Ausgleichsleitungen, vertauschte Polarität und beschädigte Schutzrohre. In Hochtemperaturprozessen gelten sie daher als Verschleißteile. Die erreichbare Lebensdauer hängt stark von Temperatur, Atmosphäre und Schutzrohr ab.
Praxis in Instandhaltung und Beschaffung
Für eine Bestellung werden Thermoelementtyp, Toleranzklasse, Bauform, Durchmesser, Einbaulänge, Schutzrohrwerkstoff, Prozessanschluss und Anschlussart benötigt. Bei häufigem Wechsel lohnt sich ein Bestand an Messeinsätzen gleicher Länge.
Synonyme und Abkürzungen: Thermocouple · Thermopaar · Typ K · Mantelthermoelement · TC
Häufige Fragen
Welche Thermoelement-Typen gibt es?
Genormt sind mehrere Typen, die mit Buchstaben bezeichnet werden. Typ K ist der am weitesten verbreitete Allround-Typ, Typ J wird häufig bei niedrigeren Temperaturen eingesetzt, Typ N gilt bei höheren Temperaturen als stabiler. Edelmetall-Thermoelemente wie Typ S, R oder B kommen bei sehr hohen Temperaturen zum Einsatz.
Was ist eine Ausgleichsleitung beim Thermoelement?
Eine Ausgleichsleitung verbindet das Thermoelement mit der Auswertung und hat im relevanten Temperaturbereich ähnliche thermoelektrische Eigenschaften wie das Thermoelement selbst. Eine normale Kupferleitung würde an den Übergängen zusätzliche Spannungen erzeugen und die Messung verfälschen. Leitungstyp und Thermoelementtyp müssen zusammenpassen.
Welche Angaben braucht man, um ein Thermoelement zu ersetzen?
Benötigt werden Typ, Toleranzklasse, Mantel- oder Schutzrohrdurchmesser, Einbaulänge, Schutzrohrwerkstoff, Prozessanschluss, Anschlusskopf oder Steckertyp sowie Angaben zur Messstelle, etwa isoliert oder geerdet. Wichtig ist außerdem die maximale Einsatztemperatur, da sie Werkstoff und Bauform bestimmt. Fehlt das Typenschild, hilft die Farbe der Anschlussleitung oft bei der Bestimmung des Typs.