Thermokoppels zijn temperatuurmeters bestaande uit een combinatie van twee draden, gemaakt van verschillende materialen. De twee draden worden aan één uiteinde samen verbonden (versmolten en/of getwist).
Het andere uiteinde van de draden, wordt verbonden met het referentiepunt (de aansluitpunten). Aan de aansluitpunten wordt de spanning gemeten, die ontstaat tussen de twee draden, als gevolg van het thermo-elektrisch effect.
In de meeste gevallen wordt een thermokoppel met een ander meetinstrument verbonden door middel van aansluitdraden. Daarin onderscheiden we thermokoppelkabels en compensatiekabels.
Compensatiekabels zijn bedoeld om thermokoppels op meetinstrumenten aan te sluiten. Ze zijn gemaakt van een materiaal met dezelfde elektrische eigenschappen als het thermokoppel in het door DIN EN 60 584 toegestane temperatuurbereik. In tegenstelling tot thermokoppelkabels, hoeven compensatiekabels dus niet noodzakelijk van exact hetzelfde materiaal te zijn, als het aan te sluiten koppel. De compensatiekabel bestaat uit "+" en "-"geleiders, die dezelfde thermo-elektrische spanning produceren als het thermokoppel.
Compensatiekabels zijn verkrijgbaar in verschillende isolaties, beschermende mantels en met meerdere geleiders. Ze zijn gemarkeerd met een kleurcode en een letter-/cijferonderscheiding met de volgende betekenis:
1. letter: letteraanduiding van het type thermokoppel volgens de norm
2. letter: X - hetzelfde materiaal als thermokoppel; C — speciaal materiaal
3. letter: bij meerdere typen vereffeningsgeleiders wordt de derde letter gebruikt
Voorbeeld:
KX: kabel voor NiCr-Ni thermokoppel type "K", gemaakt van hetzelfde materiaal als het thermokoppel
RCA: kabel voor thermokoppel PtRh-Pt type "R", gemaakt van speciaal materiaal type A
Er zijn twee tolerantieklassen gedefinieerd voor compensatiekabels: 1 en 2. Klasse 1 is alleen haalbaar voor thermokoppelkabels van hetzelfde materiaal als het thermokoppel (type X). Kabels van klasse 2 worden standaard geleverd.
TypeKlasse 1 (±μV / ±°C)Klasse 2 (±μV / ±°C)Toepassings-temperatuurbereik [°C]Meettemperatuur [°C]JX85 / 1,5140 / 2,5-25 tot +200500TX30 / 0,560 / 1,0-25 tot +100300EX120 / 1,5200 / 2,5-25 tot +200500KX60 / 1,5100 / 2,5-25 tot +200900NX60 / 1,5100 / 2,5-25 tot +200900KCA-100 / 2,50 tot 150900KCB-100 / 2,50 tot 100900NC-100 / 2,50 tot 150900RCA-30 / 2,50 tot 1001000RCB-60 / 5,00 tot 2001000SCA-30 / 2,50 tot 1001000SCB-60 / 5,00 tot 2001000
Het temperatuurbereik is de temperatuur waaraan de gehele kabel, inclusief de aansluitklemmen op het thermokoppel, kan worden blootgesteld, zodat de toleranties in de tabel niet worden overschreden. Vanwege de niet-lineariteit van thermokoppelspanningen hebben de opgegeven grensafwijkingen in µV of °C betrekking op de meettemperatuur, die in de rechterkolom staat.
Een thermokoppel van het type J wordt aangesloten op een kabel van het type JX, klasse 2. Als de meettemperatuur is vastgesteld op 500 °C en de temperatuur op de aansluitklemmen en/of de temperatuur van de compensatiedraden varieert tussen -25 °C en 200 °C, dan varieert de aangegeven temperatuur maximaal ±2.5 °C.
De tolerantie van de temperatuuraanduiding met een thermokoppel type "J" aangesloten via een klasse 2 "JX" kabel is 2.5°C.
Compensatiekabels en verlengkabels (thermo-elektrisch) zijn onderdelen van een meetsysteem die een thermo-elektrische sensor verbinden met een meetinstrument, zoals een regelaar, datalogger of indicator.
Het belangrijkste verschil is dat compensatiekabels gemaakt zijn van vervangende materialen met dezelfde thermo-elektrische eigenschappen als het thermokoppel en dat thermokoppelkabels bestaan uit dezelfde materialen als het thermokoppel.
De spanning die ontwikkeld wordt aan de uiteinden van het thermokoppel, is evenredig met het temperatuurverschil van de meetknoop en de referentietemperatuur. De karakteristieken van thermokoppels in de standaarden worden gegeven voor een referentietemperatuur van 0˚C. Alleen bij deze waarde is het mogelijk om de reeks te gebruiken zonder correcties aan te brengen op de gemeten waarden.
Maar terwijl het in laboratoriumomstandigheden mogelijk is om een referentietemperatuur van 0˚C te bereiken door het referentiepunt in ijswater te plaatsen, is dit niet mogelijk voor industriële metingen — in dergelijke omstandigheden fluctueert de temperatuur in de buurt van de sensorinstallatie.
Dit probleem wordt opgelost met compensatiekabels — deze verplaatsen het referentiepunt weg van de locatie waar de schommelingen in de omgevingstemperatuur relatief klein zijn.
Voor thermokoppels volgens DIN EN 60 584 is de volgende regel vastgesteld: de positieve kabel (plus) heeft dezelfde kleur als de mantel en de negatieve kabel (min) is wit. Voor de "oude" thermokoppels van het type "U" en "L" volgens DIN 43 713 zijn echter andere markeringen aangenomen.
De enige uitzondering hierop vormen de intrinsiek veilige circuitdraden in apparatuur die geschikt is voor gebruik in gevaarlijke omgevingen. Voor zover ze gekleurd zijn, is de mantel van alle compensatiekabels lichtblauw, terwijl de kleur van de geleiders overeenkomt met de opgegeven kleurcodes (blauwe kleur voor Cu-CuNi thermokoppel volgens DIN 43 713 is donkerblauw).
Let op: de kleurcodering kan variëren afhankelijk van de norm!
Voorbeeld van kabelkleur thermokoppel type K:
De inschroefbare thermokoppel type K met compensatiekabel van JUMO is verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen en heeft een compensatiekabel in silicone, PTFE of metalen omvlechting. Afhankelijk van de uitvoering zijn de compensatiekabels geschikt voor gebruik in droge en vochtige ruimtes in het temperatuurbereik van -20 tot +400°C.
JUMO mantelthermokoppel met compensatiekabel is leverbaar met verschillende soorten thermokoppels. Afhankelijk van de uitvoering kan de kabel zowel in droge als natte procesomgevingen worden gebruikt. De bedrijfstemperatuur van dit thermokoppel loopt van -200 tot 1150°C.