Types de thermocouples en détail

Sommaire

1. Types de thermocouples courants
2. Thermocouples non normalisés
3. Tolérances de sortie des thermocouples

Types de thermocouples courants

Cette section présente les types de thermocouples normalisés et couramment utilisés, définis par l'IEC 60584-1. Chaque type se caractérise par une combinaison unique de conducteurs adaptée à des environnements et des plages de température spécifiques. Des informations plus détaillées sont disponibles sur les pages dédiées à chaque type de thermocouple, liées ci-dessous.

Type K - Nickel-chrome vs nickel-aluminium

Le thermocouple industriel le plus utilisé (Chromel-Alumel), le type K est idéal pour les atmosphères oxydantes. L'utilisation continue max est d'environ 1100 °C, avec une tolérance de courte durée jusqu'à 1200 °C. Il convient jusqu'à -250 °C, mais peut dériver entre 250–600 °C, notamment lors de cycles thermiques. Bien qu'il soit populaire dans le nucléaire, le type N est désormais préféré.

Type T - Cuivre vs cuivre-nickel

Le type T (cuivre-constantan) convient bien aux applications de laboratoire et cryogéniques (-250 °C à 400 °C). Il offre une excellente répétabilité dans la plage -200 °C à 200 °C (±0,1 °C), mais la branche en cuivre s'oxyde rapidement au-delà de cette plage. Remarque : les alliages de type T et de type J ne sont pas interchangeables.

Type J - Fer vs cuivre-nickel

Connu sous le nom fer/constantan, le type J convient aux atmosphères réductrices, avec une température maximale en service continu d'environ 800 °C (court terme : 1000 °C). En dessous de la température ambiante, la condensation peut entraîner de la rouille et une fragilisation.

Type N - Nickel-chrome-silicium vs nickel-silicium

Conçu comme une alternative avancée au type K, le type N (Nicrosil-Nisil) résiste à la dérive, à l'oxydation et aux instabilités magnétiques jusqu'à 1280 °C. Sa répétabilité supérieure et sa résistance aux radiations nucléaires le rendent idéal pour les environnements sévères et à haute température. Normalisé en 1986 (NF EN 60584-1, partie 8), il est désormais largement utilisé et considéré comme un meilleur choix que les types E, J, K et T dans de nombreuses applications.

Type E - Nickel-chrome vs cuivre-nickel

Également appelé Chromel-Constantan, le type E offre la sortie de FEM la plus élevée parmi les thermocouples courants. Son domaine s'étend de -250 °C à 900 °C en atmosphères oxydantes/inertes. Plus stable que le type K, mais le type N reste supérieur pour la précision à long terme.

Type S - Platine-10 % rhodium vs platine

Utilisés en atmosphère oxydante ou inerte, les thermocouples de type S conviennent à une utilisation continue jusqu'à 1600 °C (brièvement jusqu'à 1700 °C). Des gaines en alumine de haute pureté (alsint) sont généralement nécessaires pour éviter la contamination et la dégradation de la f.é.m.. Une utilisation prolongée à haute température peut entraîner une diffusion du rhodium dans le conducteur positif et une baisse de la force électromotrice.

Type R - Platine-13 % rhodium vs platine

Offrant une sortie légèrement plus élevée et une meilleure stabilité que le type S, le type R est généralement préféré pour les mêmes applications à haute température. Les performances et exigences de mise en œuvre sont par ailleurs similaires.

Type B - Platine-30 % rhodium vs platine-6 % rhodium

Les thermocouples de type B peuvent fonctionner en continu jusqu'à 1600 °C (court terme : ~1800 °C). Bien que la sortie soit plus faible, la compensation de la soudure froide est souvent inutile en raison d'une f.é.m. négligeable en dessous de 50 °C. Ils ne sont généralement pas utilisés en dessous de 600 °C.

Type C - Tungstène-5 % rhénium vs tungstène-26 % rhénium

Utilisé sous vide, en atmosphères inertes ou en hydrogène sec, le type C (anciennement W5) offre des capacités à haute température avec une sortie de f.é.m. linéaire. La recristallisation au‑dessus de 1200 °C peut entraîner de la fragilité.

Type A - Tungstène‑5 % Rhénium vs Tungstène‑20 % Rhénium

Variante du type C, le type A étend la plage de températures utilisables jusqu’à 2500 °C sous des restrictions atmosphériques similaires.

Thermocouples non normalisés

Un ensemble de types de thermocouples spécialisés continuent de répondre à des applications de niche ou héritées. Exemples principaux :

• Type G (Tungstène vs Tungstène‑26 % Rhénium) et Type D (Tungstène‑3 % Rhénium vs Tungstène‑25 % Rhénium) :
  Tous deux fonctionnent jusqu’à ~2300 °C (court terme : 2750 °C) sous vide ou dans des gaz inertes. Au‑dessus de 1800 °C, une vaporisation du rhénium peut se produire. Des isolants adaptés incluent le béryllia et la thoria.
• Iridium‑40 % Rhodium vs Iridium :
  Utilisable à l’air sans protection jusqu’à 2000 °C (court terme). Un étalonnage par lot est nécessaire en raison de l’absence de tables normalisées. Une fragilisation est à craindre après une exposition prolongée.
• Platine‑40 % Rhodium vs Platine‑20 % Rhodium :
  Offre une couverture de température supérieure au type B (jusqu’à 1850 °C à court terme). Pas de tables de référence normalisées ; des étalonnages par lot sont généralement disponibles.
• Nickel‑Chrome vs Or‑Fer (cryogénique) :
  Conçu pour une utilisation en dessous de 1 K (meilleures performances au‑dessus de 4 K), ce thermocouple est idéal pour les mesures à très basse température. Des tables de référence sont disponibles auprès du NBS et d’autres sources.

Tolérances de sortie des thermocouples

Tous les thermocouples ne correspondent pas parfaitement aux tables de référence. La norme IEC 60584‑1 définit des tolérances de sortie pour les thermocouples en métaux nobles et de base. Ces tolérances (voir Tableau 3.3) s’appliquent à des fils généralement de 0,1 à 3 mm de diamètre et ne tiennent pas compte de la dérive d’étalonnage en service. Les types non normalisés sont généralement fournis avec des tables par lot propres au fabricant.

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