Ein Thermoelement ist ein häufig verwendetes Temperaturmesselement in Temperaturmessgeräten. Es misst direkt die Temperatur und wandelt das Temperatursignal in ein thermoelektrisches Potentialsignal um, das dann von einem elektrischen Instrument (Sekundärinstrument) in die Temperatur des Messmediums umgewandelt wird. Das äußere Erscheinungsbild verschiedener Thermoelemente variiert je nach Anwendung oft erheblich, ihr grundsätzlicher Aufbau ist jedoch im Allgemeinen derselbe. Sie bestehen typischerweise aus Hauptteilen wie thermoelektrischen Elektroden, einer Isolierhülse, einem Schutzrohr und einer Anschlussdose. Sie werden meist in Verbindung mit Anzeigeinstrumenten, Registriergeräten und elektronischen Reglern eingesetzt. ist ein häufig verwendetes Temperaturmesselement in Temperaturmessgeräten. Es misst direkt die Temperatur und wandelt das Temperatursignal in ein thermoelektrisches Potentialsignal um, das dann von einem elektrischen Instrument (Sekundärinstrument) in die Temperatur des Messmediums umgewandelt wird. Das äußere Erscheinungsbild verschiedener Thermoelemente variiert je nach Anwendung oft erheblich, ihr grundsätzlicher Aufbau ist jedoch im Allgemeinen derselbe. Sie bestehen typischerweise aus Hauptteilen wie thermoelektrischen Elektroden, einer Isolierhülse, einem Schutzrohr und einer Anschlussdose. Sie werden meist in Verbindung mit Anzeigeinstrumenten, Registriergeräten und elektronischen Reglern eingesetzt.
In industriellen Produktionsprozessen ist die Temperatur einer der wichtigen Parameter, die gemessen und gesteuert werden müssen. Thermoelemente werden aufgrund ihrer vielen Vorteile häufig in der Temperaturmessung eingesetzt, darunter einfache Struktur, einfache Herstellung, großer Messbereich, hohe Genauigkeit, geringe Trägheit und Ausgangssignale, die sich leicht aus der Ferne übertragen lassen. Da Thermoelemente außerdem passive Sensoren sind, benötigen sie für die Messung keine externe Stromversorgung, was ihre Verwendung sehr komfortabel macht. Daher werden sie häufig zur Messung der Temperatur von Gasen oder Flüssigkeiten in Öfen und Rohren sowie der Oberflächentemperatur von Feststoffen eingesetzt.
Funktionsprinzip: Zwei Leiter unterschiedlicher Zusammensetzung (Thermodrähte oder Thermoelektroden genannt) werden an beiden Enden zu einem Stromkreis verbunden. Wenn die Temperaturen der beiden Verbindungsstellen unterschiedlich sind, wird im Stromkreis eine elektromotorische Kraft erzeugt. Dieses Phänomen wird als thermoelektrischer Effekt bezeichnet, und diese elektromotorische Kraft wird als thermoelektrisches Potential bezeichnet. Thermoelemente nutzen dieses Prinzip zur Temperaturmessung. Ein Ende, das direkt zur Messung der Temperatur des Mediums verwendet wird, wird als Arbeitsende (auch Messende genannt) und das andere Ende als kaltes Ende (auch Kompensationsende genannt) bezeichnet. Das kalte Ende ist mit einem Anzeigeinstrument oder einem passenden Instrument verbunden, das das vom Thermoelement erzeugte thermoelektrische Potenzial anzeigt. Ein Thermoelement ist im Wesentlichen ein Energiewandler, der thermische Energie in elektrische Energie umwandelt und das erzeugte thermoelektrische Potenzial zur Temperaturmessung verwendet. Bezüglich des thermoelektrischen Potenzials eines Thermoelements sind folgende Punkte zu beachten:
1. Das thermoelektrische Potenzial eines Thermoelements ist die Differenz zwischen den Funktionen der Temperaturen an den beiden Enden des Arbeitsendes des Thermoelements und nicht eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen dem kalten Ende und dem Arbeitsende.
2. Die Größe des von einem Thermoelement erzeugten thermoelektrischen Potenzials ist bei gleichmäßigem Thermoelementmaterial unabhängig von der Länge und dem Durchmesser des Thermoelements und hängt nur von der Zusammensetzung des Thermoelementmaterials und der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Enden ab.
3. Sobald die Materialien der beiden Thermoelementdrähte bestimmt sind, hängt die Größe des thermoelektrischen Potenzials des Thermoelements nur noch von der Temperaturdifferenz des Thermoelements ab; Wenn die Temperatur am kalten Ende des Thermoelements konstant gehalten wird, ist das thermoelektrische Potenzial des Thermoelements eine einwertige Funktion der Temperatur am Arbeitsende. Zwei Leiter oder Halbleiter A und B aus unterschiedlichen Materialien werden zu einem geschlossenen Stromkreis zusammengeschweißt, wie in der Abbildung dargestellt. Wenn zwischen den beiden Anschlüssen 1 und 2 der Leiter A und B ein Temperaturunterschied besteht, wird zwischen ihnen eine elektromotorische Kraft erzeugt und so ein Strom im Stromkreis erzeugt. Thermoelemente nutzen diesen Effekt.
