CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES
Les thermocouples sont des capteurs de température qui fonctionnent au moyen de deux conducteurs différents, joints à leurs extrémités. A l’intérieur se trouve un circuit électrique formé par deux conducteurs métalliques de matériaux différents soudés ensemble à leurs extrémités.
En présence d’une différence de température entre les deux jonctions, une circulation de courant est générée, c.d. force électromotrice, dans le cas où l’une des deux jonctions est ouverte, qui est proportionnelle à la différence de température; ces jonctions sont ladite jonction chaude (communément appelé aussi « mesure jonction »), directement exposé à la température désirée à mesurer et à la soudure froide (ou « soudure froide »), correspondant à la jonction entre les conducteurs du thermocouple et le circuit de mesure , alors que les bornes sont à température ambiante; la différence de potentiel entre eux est proportionnelle à la différence entre la température à détecter et la température ambiante.
La polarisation et l’intensité de la force électromotrice générée ne dépendent que du type des deux métaux composant le thermocouple et de la température à laquelle les deux articulations sont soumises.
Pour la mesure de thermocouple une température donnée du procédé est nécessaire que la soudure froide est à une température connue (généralement 0 ° C), de sorte que la boucle de courant généré (force électromotrice) dépend uniquement de la température de la jonction chaude.
Principaux paramètres techniques:
- Plage de température dans laquelle le thermocouple peut fonctionner ou la température maximale d’utilisation
- Tension fournie
Ces paramètres dépendent des matériaux à partir desquels le thermocouple est fabriqué.
Avantages dans l’utilisation des thermocouples:
Possibilité de mesurer une large plage de température (de l’ordre de 2000 ° C);
Possibilité d’utiliser des matériaux résistants aux différentes conditions environnementales
Les thermocouples sont des capteurs de température à faible coût.
Au contraire, il n’y a pas d’inconvénient ou d’inconvénient particulier dans leur utilisation, mis à part le manque de linéarité et les faibles niveaux de tension de sortie.
Le type de thermocouple dépend des métaux qui composent les conducteurs, et peut être résumé comme suit:
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TYPES PRINCIPAUX de
THERMOCOUPLES
|
Limites de température
(° C) |
Description |
| Symbole |
Matériaux utilisés |
|
S
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Pt10%Rh – Pt
|
-50 / 1760°C
|
Avantages:
- Thermocouple fabriqué à partir de métaux nobles (platine et rhodium)
- Mesure de température très précise.
- Très résistant aux hautes températures
- Couramment utilisé en présence d’atmosphères oxydantes.
Inconvénients:
- Pas très approprié pour une utilisation dans des atmosphères contenant des vapeurs métalliques.
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R
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Pt13%Rh – Pt
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-50 / 1760°C
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Voir les mêmes caractéristiques du thermocouple de type “S” comme indiqué, mais avec des pourcentages différents des deux métaux nobles (Platinum et Rhodium). |
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B
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Pt30%Rh – Pt6%Rh
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0 / 1820°C
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Avantages:
- Thermocouple à base de métaux nobles (platine et rhodium); le pourcentage plus élevé de rhodium par rapport aux types précédents appelés “S” et “R” rend les thermocouples de type “B” plus résistants aux hautes températures et aux contraintes mécaniques.
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E
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Cr – Co
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-270 / 1000°C
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Avantages:
- Thermocouple à haute puissance thermoélectrique combinant les caractéristiques du pôle positif du thermocouple de type “K” avec celles du pôle négatif du thermocouple de type “J”.
- Très approprié pour les utilisations dans des atmosphères oxydantes.
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J
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Fe – Co
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-210 / 1200°C
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Avantages:
- Thermocouple Fe / Co (avec pôle positif en fer et pôle négatif en Costantana, soit un alliage Cu / Ni, à base de cuivre et de nickel).
- Particulièrement adapté pour mesurer des températures moyennes dans des atmosphères réductrices contenant de l’hydrogène et du charbon.
Inconvénients:
- La présence du fer, à l’intérieur, affecte son bon fonctionnement dans les atmosphères oxydantes.
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K
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Cr – Al
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-270 / 1370°C
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Avantages:
- Thermocouple à base d’alliages contenant du nickel, ce qui le rend particulièrement adapté à la mesure de températures élevées dans des atmosphères oxydantes.
Inconvénients:
- D’autre part, le thermocouple de type “K” ne peut pas être utilisé pour réduire les atmosphères.
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T
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Cu – Co
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-270 / 400″C
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Avantages:
- Thermocouple qui permet des mesures précises à basse température dans des atmosphères oxydantes et réductrices.
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N
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Nicrosil – Nisil
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-270 / 400°C (*)
0 / 1300°C
(**)
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Avantages:
- Thermocouple pour des températures élevées similaires au thermocouple de type “K”, mais avec une hystérésis inférieure
(*) Thermocouple avec des fils de 0,32 mm de diamètre
(**) Thermocouple avec fils de 1,63 mm de diamètre
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W3
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W3%Re- W25%Re
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0 / 2310°C
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Avantages:
- Thermocouple idéal pour mesurer des températures très élevées
- Il se compose d’un pôle positif de tungstène (contenant 3% de rhénium) et d’un pôle négatif de tungstène (contenant 25% de Renio)
- Particulièrement résistant aux atmosphères réductrices et en présence d’hydrogène ou d’autres gaz inertes.
Inconvénients:
- D’autre part, le thermocouple de type “W3” ne peut pas être utilisé dans l’air ou dans des atmosphères oxydantes.
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W5
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W5%Re – W26%Re
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0 / 2310°C
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Avantages:
- Il a des caractéristiques identiques au thermocouple de type “W3”, même s’il contient un pourcentage plus élevé de Renio, ce qui augmente sa résistance mécanique.
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Il existe deux types de construction de thermocouples:
- Thermocouples avec isolation traditionnelle
- Thermocouples avec isolation minérale.
| Type Thermocouple |
Vitesse de réponse |
Isolation électrique |
Résistance aux vibrations |
Résistance aux pressions |
| Isolation traditionnelle |
Assez |
Bon |
Assez |
Bon |
| Isolation minérale (MgO) |
Excellent |
Excellent |
Bon |
Excellent |
Les thermocouples à isolation traditionnelle sont constitués de:
Thermocouples à isolation traditionnelle (composition):
- Joint de mesure (ou joint chaud): c’est la zone dans laquelle les deux fils de thermocouple sont joints ensemble; puisque sa taille est petite, on peut considérer la mesure avec des thermocouples de type ponctuel. L’exécution de ce joint doit être faite de manière à ne pas présenter de contrainte mécanique sur les deux conducteurs (notamment pour les thermocouples à base de métal noble) car ceux-ci, une fois en température, compromettraient le bon fonctionnement du thermocouple.
- Fils de thermocouple: ils doivent être dimensionnés de manière adéquate en fonction des conditions d’utilisation; il est possible d’insérer deux ou plusieurs thermocouples dans la même sonde.
- Isolateurs en céramique: ils sont utilisés pour maintenir les fils de thermocouple isolés sur toute la longueur de la sonde entre eux et vers la gaine extérieure.
- Gaine de protection: a pour but de protéger les fils du thermocouple; en effet, étant en contact direct avec le procédé, il est essentiel que la gaine de protection soit le matériau le plus adapté et qu’elle ait des dimensions spécifiques. Habituellement métallique, si la température du processus est très élevée, il peut également être en céramique. Dans des conditions particulières, il est conseillé de recouvrir la gaine d’une protection supplémentaire qui prend le nom de puits thermométrique.
- Tête de raccordement: elle contient un bornier en matériau isolant, généralement en céramique, qui permet le raccordement électrique du thermocouple; Pour l’utilisation dans des atmosphères explosives, ces thermocouples peuvent également être équipés de collecteurs de connexions anti-déflagration ATEX. Un convertisseur avec sortie 4-20 mA peut être installé à la place du bornier.
Thermocouples à isolation minérale MgO (composition):
Ce sont des thermocouples qui permettent d’atteindre des performances élevées et une durée de vie prolongée, compte tenu des excellentes technologies avec lesquelles ils sont construits et de leurs caractéristiques mécaniques, également enfermés dans de très petites dimensions (de 0,5 mm de diamètre), mais aussi très long. Leur gaine de protection peut même prendre des rayons de courbure très serrés.
- Joint de mesure: les deux conducteurs constituant le thermocouple sont joints à l’intérieur du câble isolé à l’oxyde minéral. Le joint chaud peut être isolé, mis à la terre ou exposé.
- Fils de thermocouple: deux, quatre ou six fils peuvent être trouvés à l’intérieur du câble isolé MgO; par conséquent, le thermocouple peut être simple, double ou triple.
- Gaine à isolation minérale: elle est composée d’une gaine métallique contenant les conducteurs isolés les uns des autres et la gaine elle-même; ceci se produit à travers des oxydes métalliques très purs et fortement comprimés; l’isolation standard est l’oxyde de magnésium MgO.
- Tête de raccordement: elle contient un bornier en matériau isolant, généralement en céramique, qui permet le raccordement électrique du thermocouple; utiliser des enceintes antidéflagrantes. Pour l’utilisation dans des atmosphères explosives, ces thermocouples peuvent également être équipés de collecteurs de connexions anti-déflagration ATEX. Un convertisseur avec sortie 4-20 mA peut être installé à la place du bornier.
Le graphique suivant montre le temps nécessaire pour un thermocouple avec isolation minéral pour atteindre 63,2% de la différence de température mesurée dans l’eau à un taux de 0,4 m / s.
Données techniques
Un thermocouple de type standard a une forme cylindrique avec une gaine en acier inoxydable AISI 304 et avec une isolation minérale MgO, adapté pour des mesures générales et des ajustements avec sortie de câble de la gaine protégée par un ressort en acier inoxydable; il peut être simple ou double tandis que le joint de mesure peut être isolé, mis à la terre ou exposé.
| Température de fonctionnement |
Variable en fonction du modèle en fonction du type de câble |
| Précision / exactitude de mesure |
Classe 1 et 2 (EN – DIN), Classe A et B (Ansi) selon la réglementation EN 60584-2 classe 2, DIN 43710 classe 2, Ansi Mc.96.1 classe STD
|
| Type de bornes / type de connexion |
Fiche à compensation de forme standard, Faston, MGN, fiche compensée de forme standard, avec embouts ou avec des fils sortants de 7 mm de longueur. |
| Type de modèle (échelle de température) / Type de câble |
0/400°C, -40/+200°C, -50/+240°C, 0/400°C |
| Nombre d’éléments sensibles |
Semplice con 1 o 2 elementi sensibili oppure Doppio |
| Type de capteur |
tipo “J” (Fe-Co), tipo “K” (Cr-Al), tipo “T” (Cu-Co), tipo “N” (Nicrosil-Nisil) |
| Diamètre de la gaine (ØG) |
Ø 0,5 – 1 – 1,5 – 2 – 3 – 4 – 4,5 – 6 – 8 mm o altro su specifica del cliente |
| Matériau de la gaine |
AISI304, AISI316 (max 600°C), INCONEL 600 (max 1150°C) |
| Longueur de la gaine (LG) |
30, 50, 100, 200, 250, 1000 mm ou plus sur les spécifications du client |
| Longueur de l’extension (le cas échéant) (LC) |
à spécifier dans dm |
| Joint de mesure |
Exposé, rectifié ou isolé |
| Diamètre du trou de fixation, le cas échéant (ØF) |
Convient pour vis M4, M5, M6 |
Alternativement, les thermocouples peuvent également être utilisés dans des applications d’immersion, avec une tête de connexion, avec une isolation conventionnelle, appropriée pour des mesures générales et des ajustements sur des systèmes à basse, moyenne ou haute pression.
Ces modèles sont installés au moyen d’un raccord fileté soudé directement sur la gaine (fixe) ou au moyen de joints spéciaux à bride de compression ou de glissement. La connexion électrique est réalisée à l’intérieur de la tête de connexion au moyen d’un bornier en céramique.
Sur demande, ils peuvent être alimentés alternativement avec une sortie analogique 4-20 mA
| Température de fonctionnement |
Variable en fonction du matériau de la gaine (max 400°per TC tipo T) |
| Précision / exactitude de mesure |
Classe 1 e 2 (EN – DIN), Classe A e B (Ansi)
selon les règlements EN 60584-2 classe 2, DIN 43710 classe 2, Ansi Mc.96.1 classe Standard ou Speciale
|
| Type de bornes / type de connexion |
M20x1,5 |
| Type de modèle (échelle de température) / Type de câble |
0/400°C, -40/+200°C, -50/+240°C, 0/400°C |
| Nombre d’éléments sensibles |
Simple ou double |
| Type de capteur |
type “J” (Fe-Co), type “K” (Cr-Al), type “T” (Cu-Co), type “N” (Nicrosil-Nisil) |
| Diamètre de la gaine (ØG) |
Ø 6 – 8 – 10 – 13 – 17 – 21 mm |
| Matériau de la gaine |
AISI304, AISI316 (max 600°C), AISI310 (max 1100°C), AISI446 (max. 1050°C), INCONEL 600 (max 1150°C) |
| Longueur de la gaine (LG) |
50, 100, 200 mm ou plus sur les spécifications du client |
| Longueur de l’extension (LE) |
sans extension, 50, 100 ou 150 mm |
| Joint de mesure |
Exposé (perforé par l’air), en masse ou isolé |
| Connexion filetée |
G. 1/8″, 1/4″, 3/8″, 1/2″ |
| Degré de protection testé |
min. IP54, IP65, IP65 agréé ATEX Eexd IIC T6 |
PRODUIT DE QUALITÉ CERTIFIÉ
Notre gamme de thermocouples, fournie avec notre large gamme de produits et d’accessoires dans le domaine du traitement thermique des fluides, de l’air et du gaz, est soumise aux contrôles dimensionnels et aux tests électriques les plus rigoureux conformément aux réglementations de notre Système Qualité. certifié ISO 9001: 2015 et en pleine conformité avec les exigences des normes CEI / EN en vigueur.
THERMOCOUPLES DE CATALOGUE STANDARD
Nous sommes en mesure de fournir des thermocouples de type et de dimensions standard (thermocouples et câbles thermocouples “K”, “J”, etc.) dont la plupart sont disponibles en stock pour une livraison rapide, sans exigences de thermorégulation particulièrement complexes ; De plus, nous pouvons facilement répondre aux demandes spécifiques des clients, limitées à l’application destinataire, en ce qui concerne les exigences dimensionnelles spécifiques et / ou la finition personnalisée sur commande et les conditions de livraison dans les quatre semaines environ suivant la réception de la commande.
CÂBLES POUR THERMOCOUPLES (Câbles thermocouples)
En outre, nous disposons d’une large gamme de câbles pour la transmission de signaux et de thermocouples.
Ces câbles sont constitués d’un matériau spécifique et d’une isolation thermique en fonction de la température et de l’atmosphère dans lesquelles ils seront utilisés, dont nous rapportons ci-dessous quelques caractéristiques physiques liées aux différents types d’isolation:
|
Type d’isolation thermique (matériau)
|
Plage de température
|
Résistance à l’abrasion
|
Résistance à l’humidité
|
Comportement de la flamme
|
Notes
|
| Fibre de verre |
+400 °C
|
Médias
|
Médias
|
Non combustible
|
Bonne résistance aux hautes températures
|
| fluoropolymère Mfa |
-200 +250 °C
|
Excellent
|
Excellent
|
Autoextinguible
|
Résistance aux agents chimiques et excellentes caractéristiques mécaniques
|
| Caoutchouc de silicone |
-40 +200 °C
|
Assez
|
Bon
|
Autoextinguible
|
Excellente flexibilité même à basses températures
|
| KAPTON® |
-200 +400 °C
|
Bon
|
Bon
|
Autoextinguible
|
Excellentes propriétés diélectriques et chimiques
|
| P.V.C. |
-20 +105 °C
|
Bon
|
Bon
|
Autoextinguible
|
Bonnes caractéristiques mécaniques et électriques
|
Pour une mesure correcte de la température, il est essentiel que la transmission du signal de tension produit par le thermocouple à l’instrument de mesure ne soit en aucune manière altérée; pour cette raison, le câble qui permet cette connexion doit nécessairement présenter des caractéristiques très proches de celles du thermocouple.
Il existe trois types de câbles de thermocouple:
- Le câble thermocouple, normalement utilisé pour la construction de capteurs à thermocouple, garantit toutes les caractéristiques thermoélectriques du thermocouple sur toute la plage de température définie par la norme de référence adoptée (DIN, IEC, ANSI).
- Câble d’extension – normalement utilisé pour connecter le thermocouple à l’instrument de mesure; ses conducteurs ont les mêmes caractéristiques et propriétés thermoélectriques de leurs thermocouples respectifs dans une plage de température limitée, comprise entre 0 et 200 ° C.
- Câble de compensation – utilisé pour connecter le thermocouple à l’instrument de mesure respectif; ses conducteurs ont des caractéristiques différentes de celles des thermocouples auxquels ils sont connectés, bien qu’ils conservent les mêmes propriétés thermoélectriques, avec une gamme de température limitée, normalement dans la gamme 0-100 ° C ou 0-150 ° C). À titre d’exemple, on peut penser à un câble de compensation pour des thermocouples à conducteur positif en cuivre (Cu) et négatif pour un alliage de cuivre-nickel (Cu-Ni).
Ci-dessous figure un tableau montrant, respectivement par type de câbles d’extension et de compensation, la nature des conducteurs et les tolérances selon les normes internationales.
| Type Câbles d’extension et de compensation |
Conducteurs
|
Plage de température
|
règlements
standard
|
Limites d’erreur
|
Temperature TC
|
|
1
|
2
|
|
Cu/CuNi
|
0/+200°C
|
DIN 43710
|
–
|
±3,0 °C
|
–
|
|
Fe/CuNi
|
0/+200°C
|
–
|
±3,0 °C
|
–
|
|
Cu/CuNi
|
-25/+100°C
|
IEC 584
|
±30 µV (±0,5°C)
|
±60 µV (±1,0°C)
|
300°C
|
|
NiCr/CuNi
|
-25/+200°C
|
±120 µV (±1,5°C)
|
±200 µV (±1,5°C)
|
500°C
|
|
Fe/CuNi
|
-25/+200°C
|
±85 µV (±1,5°C) |
±85 µV (±1,5°C)
|
500°C
|
|
NiCr/NiAl
|
-25/+200°C
|
±60 µV (±1,5°C)
|
±100 µV (±1,5°C)
|
900°C
|
|
Fe/CuNi
|
0/+150°C
|
–
|
±100 µV (±2,5°C)
|
900°C
|
|
Cu/CuNi
|
0/+100°C
|
–
|
±100 µV(±2,5°C)
|
900°C
|
|
Cu/CuNi
|
0/+100°C
|
–
|
±30 µV (±2,5°C)
|
1000°C
|
|
Cu/CuNi
|
0/+200°C
|
–
|
±60 µV (±5,0°C)
|
1000°C
|
|
Cu/CuNi
|
0/+100°C
|
–
|
±30 µV (±2,5°C)
|
1000°C
|
|
Cu/CuNi
|
0/+200°C
|
–
|
±60 µV (±5,0°C)
|
1000°C
|
|
Nicrosil/Nisil
|
-25/+200°C
|
±60 µV
(±1,5°C)
|
±100 µV (±1,5°C)
|
900°C
|
|
Alloy Cu/Cu
|
0/+100°C
|
–
|
±40 µV (±3,5°C) |
1400°C |
|
Cu/CuNi
|
0/+100°C
|
ANSI
MC96.1-1982
|
±0,50°C
|
±1,10°C |
|
|
NiCr/CuNi
|
0/+200°C
|
–
|
±1,70°C |
|
|
Fe/CuNi
|
0/+200°C
|
±1,10°C
|
±2,20°C |
|
|
NiCr/NiAl
|
0/+200°C
|
–
|
±2,20°C |
|
|
Cu/CuNi
|
0/+200°C
|
–
|
±57 µV (±5,0°C) |
>870°C
|
|
Nicrosil/Nisil
|
|
|
|
|
|
Cu/Cu
|
0/+100°C
|
–
|
+0,000 µV (“0°C)
-33 µV (±3,7°C)
|
>1000°C
|
|
Alloy Cu/Cu
|
0/+200°C
|
–
|
-33 µV (±3,7°C)
|
>1000°C
|
| |
Quelques exemples:
