Für viele von uns, die in der Automatisierung arbeiten, insbesondere in der Prozessautomatisierung, können Fragen wie “Was ist ein Thermoelement”, “Wie funktioniert ein Thermoelement” oder “Was sind die Thermoelementtypen” wie sehr grundlegende Fragen erscheinen. Die meisten werden einfach sagen, dass es ein Thermometer ist und es dabei belassen.

Wenn wir nach der Thermodynamik dahinter fragen, sprechen die Leute nicht wirklich darüber. In diesem Artikel erfahren Sie, was ein Thermoelement genau ist, und alles andere, was Sie über Thermoelemente wissen müssen.

Was ist ein Thermoelement?

Thermoelemente sind elektrische Geräte, die aus zwei unterschiedlichen elektrischen Leitern bestehen, die bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche elektrische Verbindungen bilden.

Aufbauend auf dem thermoelektrischen Effekt erzeugt ein Thermoelement eine temperaturabhängige Spannung, mit der die Temperatur gemessen werden kann.

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Neben Thermoelementen gibt es auf dem Markt eine Vielzahl an Temperatursensoren – Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs), Infrarotsensoren, Thermistoren, Siliziumdioden – um nur einige zu nennen. Die Vor- und Nachteile jedes einzelnen machen sie für einige Anwendungen besser geeignet und für andere weniger ideal.

Aber bevor wir über verschiedene Thermoelementtypen sprechen, lassen Sie uns verstehen, wie genau sie funktionieren.

Wie funktioniert ein Thermoelement?

Das Funktionsprinzip des Thermoelements basiert auf einem physikalischen Gesetz. Wir nennen es den Seebeck-Effekt, nach Thomas Johann Seebeck. Dieser französische Wissenschaftler fand heraus, dass, wenn wir zwei verschiedene Metalle verbinden und sie an einem Ende erwärmen, die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Enden eine elektromotorische Kraft (EMK) erzeugt. Schauen wir uns die folgende Abbildung an, um dies besser zu verstehen:

Diese EMK ist abhängig von der Art der verwendeten Metalle und der Temperatur. Wenn wir also die Eigenschaften beider Metalle kennen, können wir die Temperaturänderung berechnen, indem wir die erzeugten Millivolt messen. Um die Spannung mit der Temperaturänderung in Beziehung zu setzen, benötigen wir die Hilfe einer Thermoelement-Tabelle.

Jeder Thermoelementtyp hat seine eigene Referenztabelle, was uns zum nächsten Thema führt. Im folgenden Abschnitt werden die auf dem Markt erhältlichen Thermoelementtypen beschrieben.

Thermoelementtypen

Ein Thermoelement besteht aus zwei Metallen, die eine EMK erzeugen, wenn ein Ende eine Temperaturänderung erfährt. Ein Thermoelement kann jedoch nicht alle Temperaturbereiche abdecken, sodass wir verschiedene Metalle verwenden, um alle Bereiche zu messen, die wir benötigen. Die Thermoelementtypen unterscheiden sich durch die Kabelfarben.

Aber man muss vorsichtig sein, denn diese Farben sind je nach Land und Norm unterschiedlich. Diese Tabelle gibt Ihnen eine Übersicht über die gängigsten Thermoelementtypen und deren Temperaturbereiche in einigen der gängigsten Normen.

Thermoelementdiagramm

Courtesy of Temperature Sensors

Austausch der Thermoelemente

Thermoelemente haben sehr breite Temperaturbereiche und werden daher oft unter extremen Bedingungen eingesetzt. Dies macht den Austausch von Thermoelementen zu einem wichtigen Aspekt der Wartung. Glücklicherweise können intelligente Transmitter den Status eines primären Elements sowie den eigenen Status überwachen. Diese Geräte können Ihnen genügend Daten über Ihren Prozess liefern, um die vorbeugende Wartung auf der Grundlage von prädiktiven Analysen zu planen.

Des Weiteren können sie Ihnen auch Daten über die Leistung verschiedener Sensoren liefern, sodass Sie Sensoren mit besserer Leistung und Lebensdauer für Ihren Prozess auswählen können.

Weitere Informationen zu Thermoelementen und zur Temperaturmessung finden Sie im Visaya-Video zur Temperaturmessung, oder you can get in touch with our engineers!

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