Thermoelemente

Zusammenfassung

Der einführende Abschnitt 10.1 Grundlagen beschreibt zunächst die thermoelektrischen Effekte (Peltier-, Thomson- und Seebeck-Effekt) und die Beziehungen zwischen ihnen. Es folgt die Unterscheidung zwischen dem absoluten Seebeck-Effekt eines Materials und dem relativen Seebeck-Effekt einer Materialpaarung und ihr Zusammenhang mit der Thermospannung eines Thermoelements. Ausführlich werden die Thermospannungen von Materialien international genormter Thermoelemente gegen Platin als Bezugsmaterial mathematisch, tabellarisch und grafisch dargestellt. Die traditionellen Regeln für thermoelektrische Stromkreise bilden die Voraussetzung für ihre Analyse. Sie werden mit Grafiken und zahlreichen Rechenbeispielen erläutert.

Ausgehend von der Enstehung der Thermospannung in Bereichen mit örtlichen Temperaturgradienten werden praktische Schlussfolgerungen für inhomogene Thermoelemente bzw. Thermoelemente mit einer Kennliniendrift gezogen. Abschließend werden experimentelle Methoden zur Ermittlung von Inhomogenitäten in Thermoelementen behandelt.

Ausgehend von den zwei Grundschaltungen werden im Abschnitt 10.2 Thermoelement-Messtechnik zusätzlich Messungen von Temperaturmittelwerten und -differenzen mit Thermoelementen dargestellt. Den Hauptteil des Abschnitts nehmen rechnerische und gerätetechnische Möglichkeiten zur Verminderung oder Korrektur des Fehlereinflusses der Vergleichsstellentemperatur mit mehreren Rechenbeispielen ein. Weitere Themen sind Bauformen von Thermoelementen und spezielle Verbindungstecker. Sehr ausführlich und wieder mit mehreren Rechenbeispielen werden Thermo- und Ausgleichsleitungen mit ihren möglichen Einflüssen auf Messfehler behandelt.

Der Abschnitt 10.3 International genormte Thermoelemente informiert über Materialzusammensetzung, Temperaturbereich, Kennliniengleichungen U(T) und T(U), Tabellen zu Thermospannungen, Empfindlichkeit und zulässigen Grenzabweichungen aller zehn in DIN IEC 50684 mit Buchstaben gekennzeichneten Thermoelemente.

In ähnlicher Weise enthält Abschnitt 10.4 Weitere gebräuchliche Thermoelemente diese Informationen zu Thermoelementen aus zurückgezogenen deutschen Normen und je einem Typ nach der russischen GOST-Norm und der US-amerikanischen ASME-Norm.

Der abschließende Abschnitt 10.5 ist den relativ neuen Reinmetall-Thermoelementen Platin/Palladium und Gold/Platin gewidmet, ebenfalls mit Daten zu Temperaturbereich, Kennliniengleichungen U(T) und T(U) sowie Tabellen zu Thermospannungen und Empfindlichkeit.