{"id":7950,"date":"2018-07-03T11:41:06","date_gmt":"2018-07-03T11:41:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.krohne-inor.se\/?page_id=7950\/"},"modified":"2019-11-22T12:34:54","modified_gmt":"2019-11-22T12:34:54","slug":"allman-information-om-termoelement","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/inor.stagingidentitet.se\/?page_id=7950","title":{"rendered":"Allm\u00e4n information om termoelement"},"content":{"rendered":"

[vc_row][vc_column width=”2\/3″][vc_column_text]<\/p>\n

Allm\u00e4n information om termoelement<\/h1>\n

[\/vc_column_text][vc_column_text]Ett vanligt s\u00e4tt f\u00f6r att m\u00e4ta temperatur industriellt \u00e4r att anv\u00e4nda tv\u00e5 ledare av olika material som sammanfogas i den ena \u00e4nden genom t.ex. svetsning eller l\u00f6dning. Denna \u00e4nde placeras d\u00e4r man vill m\u00e4ta temperaturen. Termoelementet genererar en sp\u00e4nning (EMK) som beror av skillnaden i temperatur mellan Tm\u00e4t<\/sub>, den sammanfogade \u00e4nden, och Tref<\/sub>, den \u00f6ppna \u00e4nden, d\u00e4r ett m\u00e4tinstrument ansluts.<\/p>\n

Det finns olika standardiserade kombinationer av material som definieras i internationella normer, den vanligaste normen \u00e4r IEC 60584. Observera att standarderna ger f\u00f6rh\u00e5llandet mellan temperaturskillnad i \u00b0C och utsignal i mV, och inte materialsammans\u00e4ttning i detalj. I standardernas tabeller f\u00f6ruts\u00e4tts att Tref\u00a0<\/sub>=\u00a00\u00a0\u00b0C. IEC 60584 inneh\u00e5ller de 8 vanligaste typerna, varav typ J, K och S \u00e4r de allra vanligaste. F\u00f6r nyinstallation blir typ N allt mer popul\u00e4r som alternativ till typ K. Typ S anv\u00e4nds f\u00f6r h\u00f6gre temperaturer. Maximal temperatur beror av tr\u00e5ddiameter, milj\u00f6, f\u00f6rv\u00e4ntad livsl\u00e4ngd etc. Termoelement enligt IEC 60584 t\u00e4cker tillsammans omr\u00e5det -270\u00a0\u00b0C…1820\u00a0\u00b0C. Det finns typer f\u00f6r \u00e4nnu h\u00f6gre temperaturer exempelvis s\u00e5dana som W5%Re-W26%Re som finns tabellerad upp till 2315\u00a0\u00b0C.<\/p>\n

Se komplett temperaturtabell f\u00f6r de olika typerna av termoelement l\u00e4ngre ner p\u00e5 sidan.[\/vc_column_text][\/vc_column][vc_column width=”1\/3″][vc_empty_space][vc_single_image image=”8951″ img_size=”medium” add_caption=”yes” alignment=”center” onclick=”zoom”][\/vc_column][vc_column][vc_separator][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column width=”2\/3″][vc_column_text]<\/p>\n

Verkningss\u00e4tt<\/h2>\n

Termoelement bygger p\u00e5 att ledare f\u00e5r l\u00e4gre t\u00e4thet av elektroner i sin varmare \u00e4nde. Det ger en potentialskillnad mellan varm och kall \u00e4nde (se fig 2).<\/p>\n

Skillnaden m\u00e4ts med ett l\u00e4mpligt instrument och ger ett m\u00e5tt p\u00e5 temperaturskillnaden. F\u00f6r att n\u00e5 den varma \u00e4nden kr\u00e4vs en tr\u00e5d till. Med tv\u00e5 likadana tr\u00e5dar f\u00e5s samma potentialskillnader l\u00e4ngs tr\u00e5darna och ingen utsignal mellan deras kalla \u00e4ndar. D\u00e4rf\u00f6r g\u00f6rs termoelement av tv\u00e5 olika material, som kombineras f\u00f6r att ge s\u00e5 h\u00f6g utsignal som m\u00f6jligt och l\u00e5ng livsl\u00e4ngd.<\/p>\n

De tv\u00e5 materialen sammanfogas i ena \u00e4nden p\u00e5 l\u00e4mpligt s\u00e4tt, exempelvis genom svetsning eller l\u00f6dning. I bilden nedan (Fig. 3) ses ett termoelement som gjorts av tv\u00e5 olika tr\u00e5dar som l\u00f6tts ihop i \u00e4ndarna.[\/vc_column_text][vc_single_image image=”8953″ img_size=”large” add_caption=”yes” onclick=”zoom”][vc_column_text]Den ena tr\u00e5den har kapats s\u00e5 att man kan koppla in ett m\u00e4tinstrument f\u00f6r EMKn. Eftersom termoelement m\u00e4ter temperaturskillnad \u00e4r det n\u00f6dv\u00e4ndigt att k\u00e4nna till den kalla temperaturen f\u00f6r att kunna best\u00e4mma den varma. Detta g\u00f6rs i bilden (Fig. 3) ovan genom att det ena, det kalla, l\u00f6dst\u00e4llet placerats i en k\u00e4nd temperatur, n\u00e4mligen 0 \u00b0C. Den EMK som m\u00e4ts \u00e4r d\u00e5 ett direkt m\u00e5tt p\u00e5 temperaturen hos det varma l\u00f6dst\u00e4llet. F\u00f6r en viss EMK kan n\u00e4mligen motsvarande temperatur hittas i en EMK-tabell f\u00f6r termoelementet.[\/vc_column_text][\/vc_column][vc_column width=”1\/3″][vc_single_image image=”7956″ img_size=”medium” add_caption=”yes” alignment=”center” onclick=”zoom”][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column width=”2\/3″][vc_column_text]Den vanligaste industriella metod som anv\u00e4nds i elektroniska instrument \u00e4r att m\u00e4ta temperaturen p\u00e5 kontakten d\u00e4r termoelementet \u00e4r anslutet till instrumentet, den kalla \u00e4ndens temperatur, Tref. Detta ger m\u00f6jlighet f\u00f6r kompensation f\u00f6r kalla l\u00f6dst\u00e4llet vilket kr\u00e4vs n\u00e4r anslutningen har en temperatur skild fr\u00e5n 0 \u00b0C. I instrumentet g\u00f6rs ett till\u00e4gg f\u00f6r de mV som saknas (EMK f\u00f6r Tref enligt tabell). Man kan d\u00e5 avst\u00e5 fr\u00e5n den h\u00f6gra delen av termoelementet i bilden Fig.3 och f\u00e5r den enkla uppbyggnad som antyds i bilden nedan, Fig 4.[\/vc_column_text][vc_single_image image=”8956″ img_size=”large” add_caption=”yes” onclick=”zoom”][vc_column_text]Eftersom termoelementet ger utsignal beroende p\u00e5 temperaturskillnad s\u00e5 byggs utsignalen upp av alla de delar av tr\u00e5den som uts\u00e4tts f\u00f6r en temperaturskillnad. Det betyder att ett termoelement som ska m\u00e4ta temperaturen i en ugn f\u00e5r st\u00f6rsta delen av signalen fr\u00e5n passagen genom ugnsv\u00e4ggen. Det \u00e4r d\u00e4r som den st\u00f6rsta skillnaden i temperatur finns, (t.ex. 933 \u00b0C till 70 \u00b0C). Det \u00e4r ocks\u00e5 viktigt att termoelementet f\u00e5r forts\u00e4tta \u00e4nda fram till anslutningskontakten p\u00e5 m\u00e4tinstrumentet, d\u00e5 man annars g\u00e5r miste om den signal som genereras p\u00e5 grund av skillnaden mellan temperatur i givarens anslutnings-plint och kontakten p\u00e5 m\u00e4tinstrumentet, (70-Tref<\/sub>). Detta g\u00f6rs av praktiska och kostnadsm\u00e4ssiga sk\u00e4l oftast genom att anv\u00e4nda f\u00f6rl\u00e4ngnings- eller kompensationskabel.[\/vc_column_text][vc_single_image image=”8672″ img_size=”large” add_caption=”yes”][vc_column_text]Eftersom kabeln tillverkas av material som ska ha samma egenskaper som termoelementet kommer temperatur\u00adskillnader l\u00e4ngs kabeln ocks\u00e5 att ge en signal som l\u00e4ggs till den som termoelementet genererar.<\/p>\n

Kompensationskablar kan endast anv\u00e4ndas i omgivnings-temperaturer upp till 200 \u00b0C. \u00d6ver det sjunker noggrannheten dramatiskt. F\u00f6r h\u00f6gre omgivnings-temperaturer \u00e4r det enda alternativet att anv\u00e4nda en termoelektrisk kabel med temperaturbest\u00e4ndig isolering.[\/vc_column_text][\/vc_column][vc_column width=”1\/3″][\/vc_column][vc_column][vc_separator][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column width=”3\/4″][vc_column_text]<\/p>\n

Val av termoelement<\/h2>\n

Metaller som anv\u00e4nds till termoelementet ska vara stabila och inte f\u00f6r\u00e4ndras \u00f6ver tid. Dessa material ska kunna framst\u00e4llas med god reproducerbarhet och t\u00e5la h\u00f6ga temperaturer. D\u00e4rf\u00f6r v\u00e4ljer man g\u00e4rna platina, guld eller speciella legeringar. Typ K (NiCr-Ni ) \u00e4r sedan l\u00e5ng tid mycket popul\u00e4r d\u00e5 den \u00e4r relativt billig, ger h\u00f6g utsignal och t\u00e5l h\u00f6ga temperaturer (cirka 1200 \u00b0C). Tyv\u00e4rr finns det ocks\u00e5 n\u00e5gra nackdelar med Typ K. I h\u00e4ndelse av snabba temperaturv\u00e4xlingar kan det uppst\u00e5 en f\u00f6r\u00e4ndring i utsignalen p\u00e5 grund av hysteres. Vid h\u00f6ga temperaturer och l\u00e5g syrehalt i den omgivande atmosf\u00e4ren, oxiderar krom i termoelementet, men inte nickelet. Detta minskar den termoelektriska sp\u00e4nningen. S\u00e5 kallad ”gr\u00f6nr\u00f6ta” bildas, som senare f\u00f6rst\u00f6r termoelementet.<\/p>\n

Typ N har b\u00e4ttre egenskaper i dessa avseenden och ers\u00e4tter allt oftare typ K vid nyinstallation. De t\u00e4cker ungef\u00e4r samma temperaturomr\u00e5den, finns tillg\u00e4ngliga i samma dimensioner, samt har likartade samband mellan temperatur och utsignal. De flesta moderna m\u00e4tinstrument \u00e4r enkla att \u00e4ndra fr\u00e5n typ K till typ N. Typ N \u00e4r n\u00e5got dyrare \u00e4n typ K. I m\u00e5nga fall \u00e4r det bytet av kompensationskabel som ger den st\u00f6rsta kostnaden vid \u00e4ndringen av en befintlig anl\u00e4ggning.<\/p>\n

F\u00f6r mer information om olika typer av termoelement i v\u00e5rt sortiment expandera temperaturtabellen nedan.[\/vc_column_text][vc_tta_accordion color=”blue” active_section=”” no_fill=”true” collapsible_all=”true”][vc_tta_section title=”Temperaturtabell f\u00f6r olika typer termoelement” tab_id=”1530615840995-621280b2-6403″][vc_column_text]<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Typ<\/strong><\/span><\/td>\nSammans\u00e4ttning<\/strong><\/span><\/td>\nM\u00e4tomr\u00e5de<\/strong><\/span><\/td>\nApplikation<\/strong><\/span><\/td>\n<\/tr>\n
L\u00e5ga m\u00e4tomr\u00e5den<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
T<\/td>\nKoppar (+)
\nKonstantan (-)<\/td>\n		-180\u2026370 \u00b0C<\/td>\nAnv\u00e4ndbar i oxiderande, reducerande eller inerta atmosf\u00e4rer, samt vakuum. Ej f\u00f6rem\u00e5l f\u00f6r korrosion i fuktiga milj\u00f6er.<\/td>\n<\/tr>\n
Standard m\u00e4tomr\u00e5de<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
K<\/td>\nChromel (+)
\nAlumel (-)<\/td>\n		95\u20261260 \u00b0C<\/td>\nRekommenderas f\u00f6r syresatt eller neutral atmosf\u00e4r. Anv\u00e4nds mestadels \u00f6ver 540 \u00b0C. Med f\u00f6rbeh\u00e5ll f\u00f6r fel om de uts\u00e4tts f\u00f6r svavel. Oxidering av krom i den positiva tr\u00e5den vid vissa l\u00e5ga syrehalter kan orsaka ”gr\u00f6nr\u00f6ta” och stora negativa fel. Ventilation eller inert f\u00f6rsegling av skyddsfickan kan f\u00f6rhindra det.<\/td>\n<\/tr>\n
J<\/td>\nJ\u00e4rn (+)
\nKonstantan (-)<\/td>\n		95\u2026760 \u00b0C<\/td>\nL\u00e4mplig f\u00f6r vakuum, reducerade eller inerta atmosf\u00e4rer. Reducerad livsl\u00e4ngd i oxiderande atmosf\u00e4r. J\u00e4rn oxiderar snabbt \u00f6ver 540 \u00b0 C\/1000 \u00b0 F s\u00e5 kraftig tr\u00e5d rekommenderas f\u00f6r h\u00f6ga temperaturer. Element b\u00f6r inte uts\u00e4ttas f\u00f6r svavelhaltiga atmosf\u00e4rer \u00f6ver 540 \u00b0 C.<\/td>\n<\/tr>\n
N<\/td>\nNicrosil (+)
\nNisil (-)<\/td>\n		650\u20261260 \u00b0C<\/td>\nNicrosil \/ Nisil nickelbaserad termoelement legering som anv\u00e4nds fr\u00e4mst vid h\u00f6ga temperaturer upp till 1260 \u00b0 C. \u00c4ven om det inte \u00e4r en direkt ers\u00e4ttning f\u00f6r typ K, ger typ N b\u00e4ttre best\u00e4ndighet mot oxidation vid h\u00f6ga temperaturer och l\u00e4ngre livsl\u00e4ngd i applikationer d\u00e4r svavel f\u00f6rekommer.<\/td>\n<\/tr>\n
E<\/td>\nChromel (+)
\nKonstantan (-)<\/td>\n		95\u2026900 \u00b0C<\/td>\nRekommenderas f\u00f6r st\u00e4ndigt oxiderande eller inerta atmosf\u00e4rer. H\u00f6gsta termoelektrisk utg\u00e5ng.<\/td>\n<\/tr>\n
H\u00f6ga temperaturer<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
S<\/td>\nPlatina 10% Rodium (+)
\nPlatina (-)<\/td>\n		980…1480 \u00b0C<\/td>\nRekommenderas f\u00f6r h\u00f6ga temperaturer. M\u00e5ste skyddas med icke metallisk skyddsficka och keramiska isolatorer. Kontinuerlig anv\u00e4ndning i h\u00f6ga temperaturer f\u00f6rorsakar korntillv\u00e4xt som kan leda till mekaniska fel. Rodium diffusion och avdunstning leder p\u00e5 sikt till negativ temperaturdrift.<\/td>\n<\/tr>\n
R<\/td>\nPlatina 13% Rodium (+)
\nPlatina (-)<\/td>\n		870…1480 \u00b0C<\/td>\nSamma som f\u00f6r typ S<\/td>\n<\/tr>\n
B<\/td>\nPlatina 30% Rodium (+)
\nPlatina 6% Rodium (-)<\/td>\n		1370…1800 \u00b0C<\/td>\nSamma som f\u00f6r typ S och R, men utg\u00e5ngen \u00e4r l\u00e4gre. \u00c4ven mindre k\u00e4nsliga f\u00f6r korntillv\u00e4xt och drift.<\/td>\n<\/tr>\n
Mycket h\u00f6ga temperaturer<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
C<\/td>\nVolfram 5% Rhenium (+)
\nVolfram 26% Rhenium (-)<\/td>\n		1650\u20262300 \u00b0C<\/td>\nDenna eldfasta metalltermoelement kan anv\u00e4ndas vid temperaturer upp till 2300 \u00b0C. Eftersom den inte har n\u00e5gon oxidationsbest\u00e4ndighet \u00e4r dess anv\u00e4ndning begr\u00e4nsad till vakuum, v\u00e4te eller inerta atmosf\u00e4rer.<\/td>\n<\/tr>\n
W<\/td>\nVolfram 3% Rhenium (+)
\nVolfram 25% Rhenium (-)<\/td>\n		1600\u20262300 \u00b0C<\/td>\nSegheten f\u00f6r W3Re tr\u00e5den \u00e4r \u00f6verl\u00e4gsen ren volfram, men inte lika bra som W5Re. Denna kombination har den st\u00f6rsta termoelektriska sp\u00e4nning av Volfram Rhenium termoelementen.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

[\/vc_column_text][\/vc_tta_section][\/vc_tta_accordion][\/vc_column][vc_column width=”1\/4″][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column][vc_separator][\/vc_column][vc_column width=”2\/3″][vc_column_text]<\/p>\n

Termoelementgivare<\/h2>\n

Eftersom termoelement m\u00e5ste vara i termisk kontakt med mediat vars temperatur man vill m\u00e4ta st\u00e4lls det m\u00e5nga olika krav p\u00e5 dess utformning:<\/p>\n