Câbles

Supposons que nous devons mesurer la température d’un four (800°C) avec un thermocouple et que l’instrument de mesure est situé à une distance d’une douzaine de mètres du point de mesure. Normalement, quelques mètres sont suffisants pour ramener la température vers le bas à 200°C ou moins. A partir de ce point, pour réduire les coûts, il est possible d’utiliser soit du câble d’extension ou de compensation pour connecter le thermocouple à l’instrument de mesure.

Les câbles d’extension et de compensation sont utilisés entre les terminaisons ouvertes du thermocouple et la jonction de référence là où les conducteurs du thermocouple ne sont pas directement connectés à la jonction de référence.

Les propriétés thermoélectriques des câbles d’extension et de compensation seront proches des propriétés du thermocouple correspondant.

Les câbles d’extension sont fabriqués avec des conducteurs qui ont la même composition nominale que ceux des thermocouples correspondants. Ils sont désignés par la lettre «X» précédée de la désignation du thermocouple, par exemple JX pour thermocouple type J.
Les câbles de compensation sont fabriqués avec des conducteurs qui ont une composition différente de celle du thermocouple correspondant. Ils sont désignés par la lettre «C» précédée de la désignation du thermocouple, par exemple KC pour le thermocouple type K.

Dans certains cas des tolérances différentes s’appliquent au même type de thermocouples sur différentes plages de température. Ces câbles sont alors identifiés avec une lettre additionnelle comme A ou B. Par exemple, les câbles de compensation pour thermocouple K sont identifiés KCA ou KCB.

Les câbles d’extension et de compensation sont généralement fabriqués suivant la norme IEC 584-3 (EN60584-3) mais ils peuvent aussi être fabriqués suivant la norme ANSI, UL ou autres standards à la demande.

Code couleur des câbles de thermocouple les plus répandus:

En fonction de l’application et en fonction de facteurs environnementaux tels que la température, l’humidité, l’intégrité physique, l’utilisateur peut généralement choisir parmi plusieurs matériaux isolants.

• PVC (code PVC – abréviation P)
  Le chlorure de polyvinyle est une résine thermoplastique ayant une bonne résistance à l’eau et aux solutions salines aqueuses, aux acides et aux bases, une résistance modérée aux solvants organiques et aux huiles. Le PVC est un matériau auto-extinguible. Généralement utilisable entre -30 et +105 ° C.
• Caoutchouc de silicone (code SIL – code court S)
  Les câbles isolés au caoutchouc de silicium montrent une résistance à l’air chaud jusqu’à 180-200 ° C. Ce matériau n’est pas recommandé pour une exposition à la vapeur d’eau supérieure à 130 ° C. Ne pas utiliser avec des alcalis, des acides, des carburants liquides, des hydrocarbures chlorés, des esters, des cétons et des éthers, des huiles aromatiques. Généralement utilisable entre -40 et +200°C.
• Tresse de verre
  Fibres de verre imprégnées type «E» (code TEX – code abrégé E) utilisables à 400 ° C ou Fibres de verre imprégnées type «R» à haute température (code TRX – code abrégé R), utilisables à 650°C.
• Résines fluorées
  Ces résines présentent une inertie chimique, des propriétés diélectriques et une résistance à la chaleur exceptionnelles. Les types les plus courants sont le PTFE (code court F), le PFA (code court A) et le MFA (code court M). Alors que le PTFE a le point de fusion le plus élevé, d’autres résines perfluorées telles que le PFA et le MFA présentent une résistance chimique similaire avec des points de fusion légèrement inférieurs, mais ont l’avantage d’être facilement extrudées.Le PFA fond à 306 ° C et peut être utilisé en fonctionnement continu entre -200 et +260°C
  Le MFA fond à 280 ° C et peut être utilisé en fonctionnement continu entre -200 et + 250°C
  Câbles résistants au feu: disponibles sur demande.

Les protections les plus courantes sont:

• Tresses: cuivre étamé (code abrégé CS), acier (code abrégé TA) et acier inoxydable (code abrégé TI
• Blindages: ruban de polyester aluminisé avec fil de décharge (code abrégé AL)
• Armure en acier (code abrégé AC)
• Des câbles à double tresse ou à double blindage (code abrégé DX) peuvent également être commandés sur demande.

Thermocouple compensation and extension cables are also identified with their cross-sectional area in mm2 (3-digit short codes) which also indicates that the conductors are made of strands of thin wires to keep the cable flexible.

In case that solid conductors are required, the diameter will be mentioned (short codes starting with D and diameter in tenths of mm ex: D13 for Ø1,3 mm)
Remark: more detailed data sheets can be obtained upon request.

The cables presented in this section are meant for making the connection between the RTD and the measuring device (resistance loop) or between the transmitter and the measuring device (mA) loop.
In both cases, the idea is to keep the resistance of the cable as small as possible to reduce the measurement error or to allow the transmitter to draw its maximum current in the case of 4-20 mA loops. Therefore, the cross section of the cable should be increased when the cable length increases.

Pt100 or Pt1000 sensors can be wired as 2-, 3-, or 4-wire devices. A 2-wire connection has the major drawback that the cable resistance is added to the sensor’s resistance causing a substantial error. Hence, the 2-wire connection is only used for non critical applications with short cable length. All other connections are made 3- or 4-wire allowing to measure both the voltage and the current across thesensor.

The cables are usually manufactured according to IEC 751 (EN60751) standards, but can also be made according to ANSI, UL or other standards upon request.

Colour code according to IE C751:

• Single temperature sensor: white/red
• Dual temperature sensor: white/red (sensor 1) yellow/black (sensor 2)

Depending on the application and to suit particular environmental factors like temperature, humidity, physical integrity, the user can usually choose among several insulating materials.

• PVC (code PVC – short code P)
  Polyvinyl Chloride is a thermoplastic resin with good resistance to water and aqueous saline solutions, acids and alkalis, moderate resistance to organic solvents and oils. PVC is a self extinguishing material. Generally usable between -30 and +105 °C.
• Silicone rubber (code SIL – short code S)
  Silicon rubber insulate d cables show resistance to hot air up to 180-200°C. This material is not recommended for exposure to steam above 130°C. Do not use with alkalis, acids, liquid fuels, chlorinated hydrocarbons, esters, ketons and ethers, aromatic oils. Generally usable between -40 and +200 °C.
• Glass braid
  Impregnated glass fibres type «E» (code TEX – short code E) usable to 400 °C.
• Fluorinated resins
  These resins exhibit outstanding chemical inertia, dielectric properties and heat resistance. Most common types are PTFE (short code F), PFA (short code A) and MFA (short code M). While PTFE has the highest melting point, other perfluorinated resins like PFA and MFA exhibit similar chemical resistance with slightly lower melting points but have the advantage to be easily extruded.
  – PFA melts at 306 °C and can be used for continuous operation between -200 and +260 °C
  – MFA melts at 280 °C and can be used for continuous operation between -200 and +250 °C

Fire resistant cables: available upon request

Most common protections are:

• Braids: tinned copper (short code CS), steel (short code TA) and stainless steel (short code TI)
• Shields: aluminised polyester tape with drain wire (short code AL)
• Steel armour (short code AC)
• Cables with double braid or double shield (short code DX) can also be ordered upon request.

RTD and measuring cables are also identified with their cross-sectional area in mm2 (3-digit short codes) which also indicates that the conductors are made of strands of thin wires to keep the cable flexible.
In case that solid conductors are required, the diameter will be mentioned (short codes starting with D and diameter in tenths of mm ex: D13 for Ø1,3 mm)

Remark: more detailed data sheets can be obtained upon request.

Suppose that we have to measure an oven temperature (800 °C) with a thermocouple and that the measuring equipment is located at a distance of dozens of meters from the measuring point. Usually a few meters are sufficient to bring the temperature down to 200 °C or less. From that point, in order to reduce the costs, it is possible to use either extension or compensating cable to connect the thermocouple to the measuring device.

Thermocouples can be made from bare wires but need an electrical insulation. While one can use ceramic beads or mineral filled sheaths for high temperature, there exists a variety of application which only require a thin insulation medium to perform the measurement (furnace tests, laboratory tests, combustion tests, autoclave validation, freezers tests, etc.).

Therefore thermocouple cables exist in a variety of types and insulations.

The most common are fluorinated resins, Kapton®, glass fibres and ceramic fibres.

Thermocouple cables are usually manufactured according to IEC 584-2 (EN60584-2) standards, but can also be made according to ANSI, UL or other standards upon request.

Colour identification of the most common thermocouple cables: