Ein Thermoelement ermittelt die Temperatur anhand einer kleinen elektrischen Spannung. Die Verbindung zwischen Sonde und Messgerät gehört zum Messkreis. Ungeeignete Leiterlegierungen, vertauschte Polarität oder ein zu heißer Übergang können den Messwert verschieben, selbst wenn alle Adern die Durchgangsprüfung bestehen. Eine aussagekräftige Anfrage legt daher die Messgenauigkeit und die Einsatzbedingungen entlang der Leitungstrasse fest.
Eine anonymisierte Beispielanfrage für Typ K nennt zwei Paare mit insgesamt vier isolierten Adern, Litzenleiter in 20 AWG, PFA-Aderisolation, ein äußeres Edelstahlgeflecht und einen gewünschten Leitungsbetriebsbereich von 0 bis 200 °C. Für ein belastbares Angebot benötigt der Hersteller zusätzlich die Verlängerungsausführung, die Toleranzklasse, das Kennzeichnungssystem sowie die Lage heißer Stellen und der Anschlüsse.
Was ist eine Thermoelement-Verlängerungsleitung Typ K?
In der Messspitze eines Thermoelements Typ K treffen zwei unterschiedliche Nickellegierungen aufeinander. Der Plusleiter besteht aus Nickel-Chrom (Chromel), der Minusleiter aus Nickel-Aluminium (Alumel). Die erzeugte Thermospannung hängt von den Temperaturen an Mess- und Vergleichsstelle ab. Ein geeigneter Eingang ermittelt die Temperatur an der Messstelle mithilfe der Vergleichsstellenkompensation an seinen Klemmen. NIST-Referenztabellen für Thermoelemente
Für die eigentliche Messstelle kommt Thermoelementdraht zum Einsatz, der für die Messaufgabe der Sonde spezifiziert wird. Eine KX-Verlängerungsleitung, auch Thermoleitung genannt, verwendet dieselben Nennlegierungen wie Typ K und führt das Signal innerhalb eines festgelegten Temperaturbereichs weiter. Die KC-Ausgleichsleitung verwendet andere Legierungen, um die Spannungs-Temperatur-Kennlinie von Typ K in einem definierten Bereich nachzubilden. Die IEC 60584-3:2021 unterscheidet KCA und KCB. Steht in einer Anfrage nur „KC“, muss die genaue Ausführung geklärt werden. IEC 60584-3:2021
Eine gewöhnliche Kupfer-Messleitung kann das Verlängerungspaar zum Thermoelementeingang nicht ersetzen. Beim Übergang auf Kupfer verlagert sich die Vergleichsstelle an diese Verbindung. Weicht deren Temperatur von der Temperatur am Vergleichsstellensensor des Geräts ab, kann ein Messfehler entstehen. Hinter einem Feldmessumformer, der das Thermoelementsignal bereits erfasst und kompensiert, kann Kupfer geeignet sein. Bestätigen Sie vor der KX-Freigabe die Legierungen beider Leiter, die Polarität an beiden Enden und die geforderte thermoelektrische Toleranz.
Leitungsaufbau mit zwei Paaren und 20 AWG
Zwei Paare ergeben vier isolierte Signaladern. Jedes Paar umfasst einen Plus- und einen Minusleiter für einen Messkanal Typ K. Die Paar- und Polaritätskennzeichnung muss an beiden Enden auch nach dem Abmanteln erkennbar bleiben. Geben Sie das Farbsystem und die Ausgabe der Norm an. IEC und ANSI verwenden unterschiedliche Farben. Die Gesamtaderzahl allein definiert die Zuordnung der Paare nicht. Ein Schirmbeidraht zählt nicht als Signalader.
Geben Sie 20 AWG je Leiter an und stimmen Sie Drahtzahl, Einzeldrahtdurchmesser und fertige Leiterabmessung mit den Klemmen ab. Litzenleiter lassen sich bei Bögen oder Vibrationen meist leichter handhaben. Ein massiver Leiter kann sich für die ortsfeste Installation eignen, sofern der Anschluss ihn aufnehmen kann. Prüfen Sie bei langen Strecken den Schleifenwiderstand anhand der Anforderungen des Messeingangs. Die AWG-Größe allein legt den Widerstand eines Nickellegierungspaars nicht fest.
Die Tabelle zeigt eine Beispielanfrage. Ob die Kombination umsetzbar ist, wird vor dem Angebot technisch geprüft.
| Merkmal | Beispielanforderung |
|---|---|
| Thermoelement | Typ K |
| Verlängerungsausführung | KX, technisch zu bestätigen |
| Paarzahl | 2 Paare |
| Aderzahl | 4 isolierte Signaladern |
| Leiterlegierungen | Nickel-Chrom (+) und Nickel-Aluminium (−), genaue Zusammensetzung zu bestätigen |
| Leiteraufbau | Litzenleiter |
| Leitergröße | 20 AWG je Leiter |
| Aderisolation | PFA |
| Mechanischer Außenschutz | Edelstahlgeflecht |
| Gewünschter Temperaturbereich der Leitung | 0 bis 200 °C, Dauerbetrieb zu bestätigen |
Die Titelabbildung zeigt den Aufbau schematisch. Ob ein Innenmantel vorgesehen ist und aus welchem Werkstoff er besteht, hängt von der freigegebenen Konstruktion ab.
Wann eignet sich eine PFA-isolierte Thermoelementleitung?
PFA ist ein aus der Schmelze verarbeitbarer Fluorpolymerwerkstoff, der sich um die Einzelleiter extrudieren lässt. Seine Wärmebeständigkeit, guten dielektrischen Eigenschaften, geringe Feuchtigkeitsaufnahme und chemische Beständigkeit kommen Leitungswegen mit Wärme, Feuchte oder Chemikalien zugute. Geben Sie die Medien, Konzentrationen, Einwirkzeiten und Reinigungsbedingungen an. Über ungedichtete Steckverbinder oder Leitungsenden kann Wasser eindringen. Auch Mantel und Geflecht können eine separate Prüfung der Medienverträglichkeit erfordern. Werkstoffdaten zu PFA von Chemours
Auch FEP ist schmelzverarbeitbar und kommt bei geringerer thermischer Belastung infrage. PTFE ist ein Hochtemperaturwerkstoff, der anders als bei der üblichen Schmelzextrusion verarbeitet wird. PFA kann sinnvoll sein, wenn eine extrudierte Isolation mit höherer Temperaturreserve als beim vorgesehenen FEP-Aufbau erforderlich ist. Entscheidend sind die Werkstoffsorte, die Isolationswandstärke, der Leitungsaufbau, die Dauerbetriebsbedingungen und die Freigabe der gesamten Leitung. Leitfaden zu FEP- und PFA-Kabelisolierungen
Edelstahlgeflecht und elektrische Schirmung
Das Edelstahlgeflecht bildet im Beispiel die äußere mechanische Schutzlage. Es kann den Abrieb verringern, die Leitung gegen Kontakt mit rauen Flächen oder äußere Beschädigung schützen und das Bündel verstärken. Geben Sie die mechanische Belastung, die Befestigung des Geflechts und die Abstützung der Leitung vor. Am metallischen Erscheinungsbild lässt sich die elektrische Schirmwirkung nicht ablesen. OMERIN-Fachkatalog zu Leitungen für Thermoelemente und Widerstandsthermometer
| Aufbau | Hauptaufgabe | Angaben für die Spezifikation |
|---|---|---|
| Edelstahlgeflecht | Abriebschutz und mechanische Verstärkung | Belastung, Geflechtaufbau und Fixierung der Enden |
| Verzinntes Kupfergeflecht | Leitfähiger Schirm mit robustem Anschluss | Bedeckungsgrad, Paar- oder Gesamtschirm und Anschlussvorgaben für beide Enden |
| Aluminiumfolie mit Beidraht | Elektrischer Schirm mit hoher Bedeckung um ein Paar oder das gesamte Bündel | Folienüberlappung, Kontakt zum Beidraht und Anschluss oder Isolation jedes Schirms |
Ein verzinntes Kupfergeflecht lässt sich mit geeigneten leitfähigen Bauteilen klemmen. Der Bedeckungsgrad ergibt sich aus der Flechtung. Aluminiumfolie kann bei geringer zusätzlicher Dicke einen größeren Teil des Umfangs abdecken. Der Beidraht ermöglicht den elektrischen Schirmanschluss und bleibt vom Thermoelement-Messkreis getrennt. Überlappung, Biegebeanspruchung und Schirmanschluss beeinflussen die Wirkung.
Bei Verlegung neben Frequenzumrichtern, Schaltgeräten oder Motorzuleitungen ist je nach Bedarf ein separater elektrischer Schirm unter dem mechanischen Geflecht zu spezifizieren. Paarschirme begrenzen die Kopplung zwischen Kanälen. Ein Gesamtschirm wirkt gegen von außen eingekoppelte Störungen. Legen Sie anhand der Erdungsvorgaben des Messgeräteherstellers und des EMV-Konzepts der Anlage fest, wo Schirme und Außengeflecht angeschlossen oder isoliert werden. Die Anschlusszeichnung hält diese Vorgaben für die Montage fest.
Was bedeutet die Vorgabe von 200 °C für die Leitung?
Prüfen Sie drei Temperaturgrenzen getrennt.
- Messstelle. Die Sondenspitze muss unter Berücksichtigung ihres Schutzmantels und der Einbausituation für die Prozesstemperatur geeignet sein.
- Thermoelektrische Toleranz. Ausführung und Toleranzklasse legen die zulässige Abweichung von der Referenzkennlinie im angegebenen Temperaturintervall fest. Für KX gilt nach IEC 60584-3:2021 ein Bereich von −25 °C bis +200 °C. Geben Sie die Klasse und Normausgabe an. Das Intervall bezieht sich auf die thermoelektrische Toleranz.
- Betriebstemperatur der Leitung. Aderisolation, gegebenenfalls Innen- und Außenmantel sowie weitere Komponenten müssen die vorgesehene Belastung im fertigen Aufbau aushalten. Lassen Sie den Dauerbetriebsbereich bestätigen. Kurzzeitige Temperaturspitzen und Verlegetemperaturen sind getrennt anzugeben.
Beispielsweise kann eine Sonde einen Messbereich von 0 bis 600 °C haben, während für die Leitung 0 bis 200 °C und für den passenden Steckverbinder 0 bis 100 °C gefordert werden. Die Messspitze ragt in den Prozess, Kopf und Steckverbinder bleiben außerhalb der heißen Zone. Prüfen Sie die zu erwartenden Temperaturen am Sondenkopf, am Steckverbinder und auf der ganzen Trasse, auch an Stellen mit Strahlungswärme. Kann ein Stecker 120 °C erreichen, verlegen Sie ihn an eine kühlere Stelle oder wählen Sie einen dafür geeigneten Steckverbinder. PFA allein belegt keinen Dauerbetrieb der fertigen Leitung bei 200 °C.
Anfrage für eine kundenspezifische Typ-K-Verlängerungsleitung
Mit dieser Checkliste machen Sie Angebote vergleichbar. Soll der Lieferant einen Aufbau vorschlagen, geben Sie die Einsatzanforderungen vor und kennzeichnen Sie die freigabepflichtigen Merkmale in der Zeichnung.
| Anfrageposition | Anzugeben oder zu bestätigen |
|---|---|
| 1. Thermoelementtyp | K, J, T, E oder der von Messgerät und Sonde vorgegebene Typ. |
| 2. Leitungsausführung | Verlängerungsausführung oder genauer Ausgleichstyp. |
| 3. Leiterlegierungen | Nennzusammensetzung und Polarität jedes Leiters. |
| 4. Toleranzklasse | Norm mit Ausgabe, Klasse und erforderlicher Gültigkeitsbereich. |
| 5. Paare und Adern | Zahl der Messkreise und Gesamtzahl isolierter Signaladern. |
| 6. Leitergröße | AWG oder Querschnitt je Leiter. |
| 7. Leiteraufbau | Massiv oder Litze, gegebenenfalls mit Litzenaufbau oder Klemmenvorgaben. |
| 8. Aderisolation | PFA, FEP oder PTFE sowie Vorgaben zu Wandstärke und dielektrischen Eigenschaften. |
| 9. Kennzeichnung | Farbsystem, Paarnummerierung, Polarität und Leitungsaufdruck. |
| 10. Elektrischer Schirm | Paar- oder Gesamtschirm, Werkstoff, Beidraht und Schirmanschluss. |
| 11. Mechanischer Schutz | Edelstahlgeflecht oder anderer Schutz und zu erwartende Belastung. |
| 12. Innen- und Außenmantel | Werkstoffe, Außendurchmessergrenzen sowie Feuchte- und Medienbelastung. |
| 13. Betriebstemperatur | Dauerbetrieb, heiße Stellen, Temperaturspitzen und Verlegebedingungen. |
| 14. Längen und Verpackung | Gesamtmenge, Schnitt- oder Trommellängen und Trommelkennzeichnung. |
| 15. Prüfungen und Unterlagen | Zeichnungsfreigabe, Prüfverfahren, Abnahmekriterien und erforderliche Berichte. |
Wenn die Anfrage auch Sonden oder Steckverbinder umfasst
Bestätigen Sie für jede Sonde Eintauchtiefe, Abmessungen des Schutzmantels, Prozessanschluss und Messbereich. Geben Sie je Steckverbinder Baugröße, Stecker oder Buchse, Gegenstück, Thermoelement-Kontaktwerkstoff, Polarität, Leitungseinführung und zulässige Temperatur am Einbauort an. Klären Sie, an welchen Stellen Sonde, Leitung und Steckverbinder die Temperaturzonen wechseln. Eine Anschlusszeichnung kann Gegenstücke und Kanalzuordnung eindeutig festhalten.
Industrielle Anwendungen
- Petrochemie und Raffinerien verbinden Sensorköpfe im Feld mit der Überwachungstechnik. Prüfen Sie Strahlungswärme, Öle und Reinigungsmittel entlang der Trasse.
- Kraftwerke nutzen Thermoelementeingänge zur Überwachung an Kesseln und Nebenanlagen. Halten Sie Messleitungen möglichst von störungsreichen Leistungstrassen fern.
- Stahlwerke, Metallurgie und Wärmebehandlung benötigen oft einen kühleren Übergang außerhalb des Ofens und Schutz an Anlagenkanten oder Auflagen.
- Chemische Verfahrenstechnik erfordert eine Prüfung aller exponierten Schichten einschließlich Steckverbinder und Dichtung gegen Spritzer und Reinigungsmedien.
- Prozessautomatisierung und Temperaturregelung führen mehrere Kanäle über eine Mehrpaarleitung zu Messumformern oder SPS-Eingängen. Kennzeichnen Sie die Paare nach Messkreis oder Kanal, damit sie bei der Inbetriebnahme zugeordnet werden können.
Kundenspezifische Thermoelementleitungen von DEV CABLE
DEV CABLE fertigt Industrieleitungen in China nach Kundenvorgaben. Das Sortiment geschirmter Thermoelement-Verlängerungsleitungen umfasst werkseitig gelistete Modelle für K, T, J und E mit mehreren Isolationswerkstoffen. Im Projekt lassen sich Ein- und Mehrpaaraufbauten, massive oder verseilte Leiter, Leitergröße, Außenabmessungen, Schirmung und mechanischer Schutz prüfen. Fragen Sie nach der Mindestmenge für den vorgesehenen Aufbau und nach Kleinserien. Senden Sie dazu Ihre Zeichnungen und technischen Anforderungen.
Anfragen zu PFA, FEP oder PTFE, auch zu PFA-Isolation mit Edelstahlgeflecht, werden projektbezogen geprüft. Die technische Freigabe umfasst Legierungsqualität, Werkstoffverträglichkeit, Abmessungen und Betriebsgrenzen. DEV CABLE führt vor dem Versand bei 100 % der Leitungen eine Durchgangsprüfung durch. Vereinbaren Sie den Nachweis der thermoelektrischen Toleranz, Isolationsprüfungen und die Abnahmedokumentation gesondert.
