Einleitung
Unter den gängigen Thermoelementtypen K, J, T und E zeichnet sich Typ T weniger durch einen besonders hohen Temperaturbereich als vielmehr durch seine guten Eigenschaften bei niedrigen und mittleren Temperaturen aus.
Ein Thermoelement Typ T besteht typischerweise aus Kupfer und einer Kupfer-Nickel-Legierung. Besteht zwischen Messstelle und Referenzstelle eine Temperaturdifferenz, entsteht zwischen den beiden Leitermaterialien eine von dieser Temperaturdifferenz abhängige Thermospannung. Das Messgerät wandelt diese Spannung anhand der für Typ T definierten Spannungs-Temperatur-Kennlinie in einen Temperaturwert um.
Aufgrund der guten Stabilität des Kupferleiters bei niedrigen Temperaturen wird Typ T häufig in Kühlketten, Kälteanlagen, Lebensmittelanwendungen, Laboren und anderen Niedrigtemperaturbereichen eingesetzt.
Das Wichtigste auf einen Blick
● Ein Thermoelement Typ T besteht typischerweise aus Kupfer und einer Kupfer-Nickel-Legierung, meist Konstantan.
● Es eignet sich besonders für niedrige und mittlere Temperaturen. Ein häufig genutzter Bereich liegt ungefähr bei -200°C bis +350°C. Der tatsächliche Einsatzbereich hängt jedoch von Fühleraufbau, Isolationsmaterial und Herstellerspezifikation ab.
● Typ T bietet gute Stabilität, Wiederholbarkeit und Messeigenschaften bei niedrigen Temperaturen.
● Im Vergleich zu Typ K ist Typ T stärker auf Niedrigtemperaturanwendungen als auf einen besonders großen Hochtemperaturbereich ausgerichtet.
● Die Gesamtgenauigkeit hängt neben dem Thermoelement auch von Messgerätegenauigkeit, Vergleichsstellenkompensation, Fühlerkonstruktion und Einsatzbedingungen ab.
Was ist ein Thermoelement Typ T?
Typ T gehört zu den standardisierten Thermoelementtypen für die berührende Temperaturmessung.
Es besteht aus zwei unterschiedlichen metallischen Leitern:
● Der positive Leiter besteht typischerweise aus Kupfer.
● Der negative Leiter besteht typischerweise aus einer Kupfer-Nickel-Legierung, die häufig als Konstantan bezeichnet wird.
Am Messende werden beide Leiter miteinander verbunden und bilden die Messstelle. Besteht zwischen dieser Messstelle und dem Anschluss am Messgerät eine Temperaturdifferenz, entsteht eine geringe Thermospannung.
Das Messgerät misst somit nicht unmittelbar eine „Fühlertemperatur“. Es erfasst die Thermospannung und berechnet daraus unter Berücksichtigung der Referenzstellentemperatur und der Kennlinie des Thermoelements Typ T die tatsächliche Temperatur.
Ein Thermoelement Typ T ist daher ein berührender Temperatursensor.
Wie misst ein Thermoelement Typ T die Temperatur?
Die Funktionsweise basiert auf dem thermoelektrischen Effekt, insbesondere dem Seebeck-Effekt.
Bilden Kupfer und eine Kupfer-Nickel-Legierung einen Thermoelementkreis und weisen Messstelle und Referenzstelle unterschiedliche Temperaturen auf, entsteht eine Thermospannung.
Der Messvorgang lässt sich vereinfacht so beschreiben:
● Die Temperatur an der Messstelle ändert sich.
● Zwischen Kupfer und Kupfer-Nickel entsteht eine entsprechende Thermospannung.
● Das Temperaturmessgerät erfasst diese sehr geringe Spannung.
● Das Gerät rechnet sie anhand der Kennlinie von Typ T in einen Temperaturwert um.
● Die Vergleichsstellenkompensation berücksichtigt die Temperatur am Geräteanschluss.
● Anschließend wird die berechnete Temperatur angezeigt.
Ein Thermoelement erfasst damit die thermoelektrische Spannung infolge der Temperaturdifferenz zwischen Mess- und Referenzstelle und nicht direkt eine Widerstandsänderung wie bei Widerstandstemperatursensoren.
Welchen Temperaturbereich hat ein Thermoelement Typ T?
Eine der wichtigsten Eigenschaften von Typ T ist seine Eignung für niedrige und mittlere Temperaturen.
In der Praxis liegt ein häufig verwendeter Bereich ungefähr bei:
-200°C bis +350°C
Dies bedeutet jedoch nicht, dass jeder Typ-T-Fühler dauerhaft über den gesamten Bereich eingesetzt werden kann.
Der zulässige Einsatzbereich eines konkreten Fühlers kann zusätzlich begrenzt werden durch:
● Thermoelementwerkstoffe.
● Schutzrohr- oder Mantelmaterial.
● Isolationsmaterial.
● Fühlerdurchmesser.
● Aufbau der Messstelle.
● Temperaturbeständigkeit des Kabels.
● Temperaturbeständigkeit von Steckverbindern.
● Umgebungsbedingungen und Einsatzdauer.
So können die Thermoelementleiter selbst einen relativ großen Temperaturbereich zulassen, während beispielsweise die verwendete Kabelisolierung nur bis 200°C spezifiziert ist.
Bei der Auswahl sollten deshalb sowohl der grundsätzliche Temperaturbereich des Thermoelementtyps als auch der zulässige Temperaturbereich des vollständigen Fühlers berücksichtigt werden.
Warum eignet sich Typ T besonders für niedrige Temperaturen?
Die gute Eignung für niedrige Temperaturen hängt mit der Werkstoffkombination und den thermoelektrischen Eigenschaften zusammen.
● Gute Niedrigtemperatureigenschaften: Typ T kann sehr niedrige Temperaturen erfassen und wird deshalb häufig in Kühl-, Gefrier- und Tieftemperaturanwendungen eingesetzt.
● Gute Stabilität: Im vorgesehenen Einsatzbereich bietet Typ T eine gute Wiederholbarkeit und Langzeitstabilität.
● Definierte Kennlinie: Die standardisierte Beziehung zwischen Thermospannung und Temperatur ermöglicht den Einsatz mit Messgeräten, die für Typ T ausgelegt sind.
● Geeignet für niedrige und mittlere Prozesstemperaturen: Wenn keine hohe obere Temperaturgrenze erforderlich ist, bietet Typ T eine sehr passende Lösung.
Daher wird Typ T häufig in Kältetechnik, Lebensmitteltechnik, Laboranwendungen und Tieftemperaturprüfungen eingesetzt.
Welche Vorteile bietet ein Thermoelement Typ T?
Die wichtigsten Vorteile liegen im niedrigen und mittleren Temperaturbereich.
● Sehr gute Eignung für niedrige Temperaturen: Typ T ist besonders für Kühl- und Tieftemperaturanwendungen geeignet.
● Gute Stabilität: Innerhalb des vorgesehenen Bereichs bietet es eine gute Wiederholbarkeit und Langzeitstabilität.
● Kurze Ansprechzeiten möglich: Dünndrahtige, freiliegende Messstellen oder Fühler mit kleinem Durchmesser können sehr schnell reagieren.
● Einfacher Aufbau: Typ-T-Fühler können unter anderem als Einstich-, Oberflächen-, Draht- oder Luftfühler ausgeführt werden.
● Keine separate Versorgung des Fühlers erforderlich: Die Thermospannung entsteht direkt durch die Temperaturdifferenz.
● Flexible Einsatzmöglichkeiten: Anwendungen reichen von Kühlhäusern und Lebensmitteln bis zu Laboren und Kälteanlagen.
Welche Einschränkungen hat ein Thermoelement Typ T?
Typ T ist nicht für jede Temperaturmessung die optimale Lösung.
Eine wesentliche Einschränkung ist die vergleichsweise niedrige obere Einsatztemperatur.
Im Vergleich zu einem Thermoelement Typ K liegt die maximale Temperatur deutlich niedriger. Für Öfen, Abgassysteme, heiße Metalloberflächen und andere Hochtemperaturprozesse wird Typ T daher üblicherweise nicht bevorzugt.
Der Kupferleiter kann bei höheren Temperaturen oder in bestimmten aggressiven Umgebungen zudem empfindlicher gegenüber Oxidation und Werkstoffveränderungen sein. Dauerhafter Hochtemperatureinsatz ist deshalb besonders kritisch zu prüfen.
Da Thermoelemente nur sehr kleine Spannungen im Millivoltbereich liefern, kann das Messsystem außerdem beeinflusst werden durch:
● Elektromagnetische Störungen.
● Falsche Ausgleichs- oder Verlängerungsleitungen.
● Nicht passende Steckverbinder oder Anschlussmaterialien.
● Fehler der Vergleichsstellenkompensation.
● Alterung des Fühlers.
● Schlechte elektrische Kontakte.
● Messfehler des Temperaturmessgeräts.
Die Messqualität hängt daher vom gesamten Messsystem und nicht allein vom Thermoelement ab.
Wie hoch ist die Empfindlichkeit eines Thermoelements Typ T?
Die Änderung der Thermospannung pro Grad Celsius ist bei Typ T über den gesamten Temperaturbereich nicht konstant.
In der Nähe der Raumtemperatur beträgt sie ungefähr einige zehn Mikrovolt pro Grad Celsius und kann vereinfacht mit etwas mehr als 40 µV/°C angegeben werden.
Dieser Wert dient lediglich zur Einordnung der Größenordnung des Signals.
Für eine genaue Temperaturberechnung darf über den gesamten Bereich kein fester µV/°C-Wert verwendet werden, da die Beziehung zwischen Thermospannung und Temperatur nicht vollständig linear ist.
Professionelle Temperaturmessgeräte verwenden deshalb die entsprechende Kennlinie oder mathematische Umrechnungsfunktion für Typ T.
Wo werden Thermoelemente Typ T eingesetzt?
Typische Anwendungen im niedrigen und mittleren Temperaturbereich sind:
● Kühlhäuser und Kühlanlagen.
● Kühlschränke, Gefriergeräte und Kältesysteme.
● Überwachung von Kühlketten.
● Lebensmittelverarbeitung und Lebensmittellagerung.
● Tieftemperaturversuche im Labor.
● Leistungsprüfung von Kälteanlagen.
● Wartung von HVAC- und Kältesystemen.
● Temperaturmessung in flüssigen und halbfesten Lebensmitteln.
● Prüfungen in Klimakammern bei niedrigen Temperaturen.
● Industrielle Prozesse im niedrigen und mittleren Temperaturbereich.
Wenn eine gute Stabilität bei niedrigen Temperaturen wichtiger ist als ein großer Hochtemperaturbereich, ist Typ T häufig eine besonders geeignete Wahl.
Was ist der Unterschied zwischen Typ T und Typ K?
Typ T und Typ K sind weit verbreitete Thermoelemente, haben jedoch unterschiedliche Schwerpunkte.
● Typ T: Besonders geeignet für niedrige und mittlere Temperaturen, beispielsweise in Kühlketten, Lebensmitteltechnik, Kälteanlagen und Laboren.
● Typ K: Besitzt üblicherweise einen deutlich größeren Temperaturbereich und kann wesentlich höhere Temperaturen erfassen, weshalb es in industriellen Anwendungen sehr verbreitet ist.
Werden überwiegend Temperaturen unter oder nur moderat über 0°C gemessen und ist eine gute Stabilität bei niedrigen Temperaturen gefragt, kann Typ T besonders geeignet sein.
Wird dagegen ein deutlich größerer Temperaturbereich bis zu hohen industriellen Temperaturen benötigt, ist Typ K häufig vielseitiger.
Keiner der beiden Typen ist grundsätzlich „besser“. Entscheidend sind Temperaturbereich und Einsatzbedingungen.
Was ist der Unterschied zwischen Typ T und Typ J?
Typ T und Typ J unterscheiden sich sowohl in den Leiterwerkstoffen als auch in ihren bevorzugten Einsatzbereichen.
Typ T verwendet Kupfer und eine Kupfer-Nickel-Legierung und ist besonders für niedrige und mittlere Temperaturen geeignet.
Typ J besteht typischerweise aus Eisen und einer Kupfer-Nickel-Legierung und kann bei höheren Temperaturen eingesetzt werden. Der Eisenleiter erfordert jedoch insbesondere in feuchten oder oxidierenden Umgebungen besondere Aufmerksamkeit.
Für Kühl-, Gefrier- und Tieftemperaturanwendungen im Labor ist Typ T meist gezielter geeignet. Bei allgemeinen industriellen Messungen im mittleren Temperaturbereich sollte die Auswahl anhand der konkreten Temperatur- und Umgebungsanforderungen erfolgen.
Was ist bei der Verwendung eines Thermoelements Typ T zu beachten?
Für zuverlässige Messergebnisse sind mehrere Punkte wichtig:
● Messgerät auf Typ T einstellen: Das Gerät muss Typ-T-Thermoelemente unterstützen und korrekt konfiguriert sein.
● Polarität beachten: Vertauschte Anschlüsse können zu falschen Messwerten führen.
● Geeignete Anschlussmaterialien verwenden: Unpassende Verlängerungsleitungen, Steckverbinder oder Zwischenverbindungen können zusätzliche Fehler verursachen.
● Temperaturgrenze des kompletten Fühlers prüfen: Die Bezeichnung Typ T allein bestimmt nicht die maximal zulässige Temperatur des gesamten Fühlers.
● Guten thermischen Kontakt sicherstellen: Bei Oberflächenmessungen beeinflusst die Kontaktqualität Ansprechzeit und Endwert unmittelbar.
● Störungen minimieren: Starke elektromagnetische Felder, lange Leitungen oder ungünstige Erdung können das schwache Thermoelementsignal beeinflussen.
● Vergleichsstellenkompensation berücksichtigen: Das Messgerät muss die Anschlusstemperatur korrekt erfassen, um die tatsächliche Temperatur an der Messstelle zu berechnen.
Wovon hängt die Messgenauigkeit ab?
Die Genauigkeit einer Temperaturmessung mit Typ T wird nicht durch einen einzelnen Kennwert bestimmt.
Mögliche Fehlerquellen sind:
● Toleranz des Thermoelementfühlers.
● Werkstoffhomogenität.
● Genauigkeit der Spannungsmessung im Messgerät.
● Genauigkeit der Vergleichsstellenkompensation.
● Thermischer Kontakt zum Messobjekt.
● Änderungen der Umgebungstemperatur.
● Kabel und Steckverbinder.
● Alterung und Verschmutzung des Fühlers.
● Verwendete Messmethode.
Auch ein hochwertiges Thermoelement liefert nicht zwangsläufig ein hochgenaues Gesamtergebnis, wenn das verwendete Messgerät eine geringere Genauigkeit besitzt oder die Messmethode ungeeignet ist.
Bei hohen Genauigkeitsanforderungen sollten Messgerät, Thermoelementfühler, Vergleichsstellenkompensation und Messmethode als vollständiges Messsystem betrachtet werden.
Wann sollte ein Thermoelement Typ T gewählt werden?
Die Auswahl lässt sich vor allem anhand des benötigten Temperaturbereichs und der Einsatzbedingungen treffen.
Typ T ist besonders interessant, wenn:
● überwiegend niedrige oder mittlere Temperaturen gemessen werden;
● häufig Temperaturen unter 0°C auftreten;
● Kühl-, Gefrier- oder Kühlkettenanwendungen vorliegen;
● gute Stabilität und Wiederholbarkeit bei niedrigen Temperaturen erforderlich sind;
● die maximale Messtemperatur vergleichsweise moderat bleibt;
● das verwendete Messgerät Typ-T-Thermoelemente unterstützt.
Für dauerhafte Messungen bei 500°C, 800°C oder noch höheren Temperaturen sind Typ K, Typ N oder andere für Hochtemperaturanwendungen geeignete Sensoren in der Regel die bessere Wahl.
FAQ
Kann ein Thermoelement Typ T Temperaturen unter 0°C messen?
Ja. Niedrige Temperaturen gehören zu den wichtigsten Einsatzbereichen von Typ T. Die tatsächlich zulässige Mindesttemperatur hängt von Werkstoffen, Fühleraufbau, Isolation und Herstellerspezifikation ab.
Kann ein Thermoelement Typ T hohe Temperaturen messen?
Bis zu einem gewissen mittleren Temperaturbereich ja. Für deutlich höhere Temperaturen ist Typ T jedoch nicht primär ausgelegt. Hier sind häufig andere Thermoelementtypen geeigneter.
Warum wird Typ T häufig in der Lebensmitteltechnik eingesetzt?
Kühlung, Gefrieren, Lagerung und Verarbeitung von Lebensmitteln finden häufig im niedrigen und mittleren Temperaturbereich statt. Genau dort bietet Typ T gute Stabilität und Messeigenschaften.
Kann ein Typ-T-Thermoelement an jedes Thermoelement-Messgerät angeschlossen werden?
Nein. Das Messgerät muss Typ T unterstützen und entsprechend eingestellt sein. Wird beispielsweise ein Typ-T-Fühler im Typ-K-Modus ausgewertet, führt die falsche Kennlinie zu deutlichen Messfehlern.
Sind Thermoelement Typ T und Typ-T-Fühler dasselbe?
Nicht vollständig. „Typ T“ beschreibt die Leiterkombination und die thermoelektrischen Eigenschaften. Ein kompletter Fühler umfasst zusätzlich Mantel, Isolation, Messstelle, Griff, Kabel und Steckverbinder. Daher können verschiedene Typ-T-Fühler sehr unterschiedliche Temperaturbereiche, Ansprechzeiten und mechanische Eigenschaften aufweisen.
Benötigt Typ T eine Vergleichsstellenkompensation?
Ja. Die Thermospannung hängt von der Temperaturdifferenz zwischen Mess- und Referenzstelle ab. Das Messgerät benötigt deshalb normalerweise eine Vergleichsstellenkompensation, um die tatsächliche Temperatur an der Messstelle korrekt zu bestimmen.
Fazit
Ein Thermoelement Typ T besteht aus Kupfer und einer Kupfer-Nickel-Legierung und zeichnet sich vor allem durch seine guten Eigenschaften bei niedrigen und mittleren Temperaturen aus.
Es bietet gute Stabilität und Wiederholbarkeit und eignet sich insbesondere für Kühlketten, Kältetechnik, Lebensmittelanwendungen, Labore und Tieftemperaturprüfungen.
Die Bezeichnung „Typ T“ beschreibt jedoch nur die Leiterkombination und die thermoelektrische Kennlinie. Sie allein bestimmt weder den zulässigen Temperaturbereich noch die Gesamtgenauigkeit eines vollständigen Fühlers. Auch Fühleraufbau, Mantelmaterial, Ansprechzeit, Messgerätegenauigkeit, Vergleichsstellenkompensation und Einsatzbedingungen müssen berücksichtigt werden.
Für Anwendungen im niedrigen und mittleren Temperaturbereich ist Typ T häufig eine sehr geeignete Lösung. Bei deutlich höheren industriellen Temperaturen sollten Typ K, Typ J, Typ E oder andere geeignete Thermoelementtypen entsprechend den konkreten Anforderungen geprüft werden.
