Indhold
- Seebeck-effekten
- Funktionen af et termoelement
- Typer af termoelementer
- Applikationer
- Lovgivning om anvendelse af termoelementer
En termoelement er en enhed der bruges til at konvertere varme til elektrisk energi. Den måler temperaturforskellen mellem to punkter. Termoelementer er blandt de mest anvendte temperatursensorer på grund af deres store tilgængelighed og meget lave omkostninger. Desværre er de imidlertid ikke de mest nøjagtige temperaturlæsere.
Seebeck-effekten
Seebeck-effekten spiller en nøglerolle i funktionen af et termoelement. Det hedder, at en temperaturforskel mellem to metalhalvledere skaber elektricitet. Når disse halvledere danner en løkke, dannes en elektrisk strøm. Termoelementer er afhængige af denne effekt for at måle temperaturen. Når et termoelement placeres mellem en temperaturgradient mellem to halvledere, bliver det en del af kredsløbet oprettet af Seebeck-effekten. Dette giver det mulighed for at måle en spænding og konvertere denne spænding til en læsbar temperaturgradient afhængig af hvilke metalltyper der bruges.
Funktionen af et termoelement
Når et termoelement måler en temperaturgradient, måler den temperaturforskellen mellem to halvledere. Dette betyder, at et termoelement skal tilsluttes et multimeter, som gør det muligt for brugeren at læse spændingen for de to involverede halvledere. Forskellen i temperatur og spænding er direkte relateret. Hvis man derfor kan læse spændingen, der løber gennem et kredsløb, kan man derefter beregne temperaturforskellen mellem de to halvledere. Denne temperaturforskel opnås ved at måle spændingen; for spændingen svarer direkte til temperaturforskellen mellem de to forbindelser i termoelementerne halvlederne.
Typer af termoelementer
Der er mange typer termoelementer, der alle varierer i metallegeringen, der bruges i deres sonde. De mest almindelige termoelementer af type K (chromel-alumel) er meget billige og har et bredt temperaturområde, de kan måle. Imidlertid viser billigheden af denne type, at det ikke er meget nøjagtigt og kan opleve ændringer i følsomhed ved temperaturer over 354 grader Celsius, som er Curie-punktet for nikkel, en bestanddel af krom. Termoelementer af type E (krom-konstantin) har en højere følsomhed end type K og er ikke-magnetiske. Der er mange andre typer termoelementer, og en komplet liste kan findes i afsnittet Ressourcer.
Applikationer
Termoelementer anvendes til fremstilling af stål til måling af temperaturen på stålet for at bestemme stålindholdet på basis af dets smeltetemperatur. De bruges også i pilotlys. Denne anvendelse kræver, at termoelementets sonde er i pilotflammen for at fortælle, om flammen er tændt. Når flammen er tændt, genereres en strøm i termoelementet, og den aflæser den varme, der produceres af flammen. Når flammen er slukket, kan elektroniske sensorer vide at slukke for gassen for at forhindre mulige gaslækager.
Lovgivning om anvendelse af termoelementer
Termoelementer overholder tre love, når de er i drift. For det første hedder det i lov om homogene materialer, at temperaturer, der ikke anvendes i termoelementets forbindelser, ikke vil påvirke den producerede spænding, fordi de ikke skaber mere af en temperaturgradient. For det andet bestemmer loven om mellemliggende materialer, at nye materialer, der indsprøjtes i kredsløbet, ikke vil ændre spændingen, så længe forbindelserne, der er dannet af det nye materiale, ikke oplever en temperaturgradient. Loven om successive temperaturer bestemmer, at spændingerne mellem tre eller flere knudepunkter kan tilføjes sammen.