Guide complet des types de thermocouples

  • Les thermocouples mesurent la température en combinant deux métaux différents.
  • Il en existe plusieurs types, comme J, K, T et N, chacun ayant des propriétés uniques.
  • Le type K est le plus couramment utilisé en raison de sa large plage de températures et de sa durabilité.
  • Des facteurs tels que l'environnement et la précision souhaitée influencent le choix du type approprié.

Types de thermocouples

Les thermocouples Ce sont des appareils largement utilisés dans l’industrie pour la mesure de la température. Grâce à leur polyvalence, leur faible coût et leur robustesse, les thermocouples sont devenus l'une des options les plus populaires pour surveiller et mesurer avec précision la température dans divers environnements. Sa conception et son fonctionnement reposent sur des principes physiques simples, mais avec des applications allant des procédés industriels à la recherche scientifique.

Plusieurs types de thermocouples, chacun étant conçu pour différentes plages de température et conditions environnementales. Dans cet article, nous explorerons en profondeur les différents types de thermocouples, leurs applications, leurs principales caractéristiques et comment choisir celui le plus adapté en fonction de l'environnement et des besoins de mesure spécifiques.

Qu'est-ce qu'un thermocouple ?

Un thermocouple C'est un capteur qui mesure la température grâce à l'union de deux conducteurs métalliques différents. Ces conducteurs génèrent une tension qui varie avec la différence de température entre les extrémités du capteur, permettant de déterminer la température exacte au point de mesure. Ce phénomène est appelé Effet Seebeck, qui est à la base du fonctionnement des thermocouples.

Principe de fonctionnement

Comme nous l'avons mentionné, le thermocouple est basé sur le Effet Seebeck. Lorsque deux métaux sont mis en contact et soumis à une différence de température, ils génèrent une tension. Une extrémité du thermocouple est en contact avec l'objet dont la température est mesurée (le collage à chaud), tandis que l'autre extrémité est maintenue à une température connue, telle que la température ambiante (la union froide).

Cette tension générée est convertie en une lecture de température utile. Il est important de noter que le signal de sortie des thermocouples est très faible, généralement en millivolts, un circuit d'amplification est donc nécessaire pour traduire ce signal en un chiffre gérable.

Types de thermocouples

Il existe plusieurs types de thermocouples selon les matériaux qui composent les conducteurs, et chaque type possède des propriétés uniques en termes de plage de température et de précision. Ci-dessous, nous décrivons les plus courants.

Thermocouple de type K

Le thermocouple de type K C'est le plus courant dans l'industrie. Il est composé d'une combinaison de nickel-chrome (Chromel®) comme élément positif et nickel-aluminium (Alumel®) comme élément négatif. Il est idéal pour mesurer des températures dans une large plage allant de -200°C à 1250 XNUMX°C.

Ce type de thermocouple est particulièrement utile dans les environnements où se produisent des atmosphères oxydantes et à haute température. Son faible coût et sa durabilité en font une excellente option pour des applications industrielles généralisées.

Thermocouple de type J

Thermocouple de type J Il est connu pour son utilisation dans des environnements où les températures varient de -210°C à 760°C. Il est composé de Fer à repasser comme conducteur positif et constantan (un alliage cuivre-nickel) comme conducteur négatif.

Il est l'un des thermocouples moins chers et convient aux environnements ne dépassant pas 760°C, car le fer s'oxyde rapidement à des températures plus élevées. Il est donc idéal pour les applications nécessitant un capteur peu coûteux et des températures modérées.

Thermocouple de type T

El Thermocouple de type T Il est excellent pour les mesures à basse température, telles que celles allant de -200°C à 350°C. Ses chauffeurs sont composés de cuivre du côté positif et constantan du côté négatif. C'est l'un des meilleurs en termes de stabilité et de précision lorsque l'on travaille dans des plages cryogéniques ou atmosphériques non extrêmes.

Thermocouples en métaux précieux : types R, S et B

ces types de thermocouples Ils sont principalement constitués de métaux précieux comme le platine, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant de mesurer des températures très élevées, jusqu'à 1700°C. Ils sont très précis et stables, mais aussi coûteux.

Le thermocouple de type R utilise une combinaison de platine-rhodium en tant que conducteurs. Il convient à des températures allant jusqu'à 1450 XNUMX °C et est très stable, ce qui le rend adapté aux laboratoires et aux environnements de haute précision.

El thermocouple de type S Il est similaire au type R, mais son rapport platine-rhodium est légèrement différent, ce qui le rend adapté aux applications nécessitant un haut niveau de stabilité et de durabilité.

Le thermocouple de type B Il se distingue par sa capacité à mesurer des températures extrêmement élevées, jusqu'à 1700°C, sans avoir besoin de compensation dans la soudure froide jusqu'à 50°C. Cela le rend utile dans les applications industrielles à haut risque et les environnements hostiles.

Thermocouple de type N

El Thermocouple de type N Il a été développé comme une évolution du type K et se caractérise par sa plus grande résistance à l'oxydation et sa stabilité à haute température. Il utilise des alliages de nicrosil y nisil, ce qui lui permet de fonctionner dans des plages allant jusqu'à 1280°C.

Ce type de thermocouple est un choix idéal pour les applications nécessitant une résistance élevée à la dégradation thermique et une durabilité à long terme.

Plages et limites d’erreur des thermocouples

La norme CEI 60584-1 établit différentes plages de température et limites d'erreur pour chaque type de thermocouple. Bien qu'ils varient en fonction du diamètre du fil et des conditions environnementales, d'une manière générale, on peut définir les éléments suivants :

  • Tapez J : -210°C à 760°C, avec une erreur de ±2.2°C ou ±0.75 %
  • Tapez K : -200°C à 1250°C, avec une erreur de ±2.2°C ou ±0.75 %
  • Type T : -200°C à 350°C, avec une erreur de ±1.0°C ou ±0.75 %
  • Tapez N : -200°C à 1280°C, avec une erreur de ±2.2°C ou ±0.75 %

Comment choisir le bon thermocouple ?

Sélectionnez le thermocouple approprié Cela dépend de plusieurs facteurs, tels que la plage de température que vous souhaitez mesurer, l'environnement dans lequel le capteur sera utilisé et le budget disponible. Il est important de considérer des aspects tels que :

  • Température maximale et minimale: Chaque type de thermocouple possède une plage de fonctionnement spécifique.
  • Environnement d'exploitation: Les atmosphères oxydantes, réductrices, cryogéniques, etc., pourraient influencer la durabilité du capteur.
  • Résistance chimique: Certains matériaux sont plus sensibles à la corrosion, ce qui affectera la durée de vie du capteur.
  • Précision: Plus la précision est grande, plus le coût augmente généralement, c'est donc un facteur à équilibrer avec la fonctionnalité.

Applications courantes

Les thermocouples Ils sont utilisés dans des millions d’applications dans diverses industries, en raison de leur polyvalence et de leur robustesse. Voici quelques exemples :

  • Centrales énergétiques où les températures des turbines et autres composants critiques sont surveillées.
  • Laboratoires de recherche où une grande précision est requise dans les mesures à des températures extrêmes, élevées et basses.
  • Processus industriels comme l'automatisation industrielle, où le besoin de surveillance thermique est constant.

Avantages et inconvénients des thermocouples

Bien qu’ils soient largement utilisés, tous les environnements ne sont pas adaptés aux thermocouples. Analysons ses forces et ses faiblesses.

Avantages

  • Robustesse et durabilité même dans des conditions extrêmes.
  • Bas coût par rapport à d'autres capteurs tels que les RTD.
  • Larges plages de température, des applications cryogéniques aux contrats à haute température.

Inconvénients

  • Précision limitée par rapport à des technologies plus avancées telles que les RTD.
  • Sensibilité au bruit électrique, en particulier dans les longs parcours de câbles.
  • Il faut mettre en œuvre compensation de soudure froide pour obtenir des lectures précises.

Lorsque vous essayez de sélectionner un thermocouple adapté à une application particulière, il est essentiel de prendre en compte tous ces facteurs, en pesant les avantages qu'il offre, tels que son faible coût et sa large plage de fonctionnement, par rapport à ses limites en termes de précision et de sensibilité à l'environnement. . Les thermocouples restent l'une des solutions les plus efficaces et les plus polyvalentes pour mesurer la température dans des applications industrielles très exigeantes.


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