Złożone systemy automatyki pełniące rolę przełączania trybów pracy niektórych urządzeń zbudowane są na najprostszych elementach. Mają tendencję do zmiany dowolnego ze swoich parametrów (kształt, objętość, przewodność elektryczną itp.) pod wpływem jednego lub więcej czynników.
Tak więc wszystkie nowoczesne elementy grzejne są wyposażone w termostaty, które kontrolują stopień nagrzania powierzchni. Podstawą każdego termostatu jest płytka bimetaliczna.
Co to jest płyta bimetaliczna
Element, który ma właściwość odkształcania się (zginania) w jednym kierunku pod wpływem podwyższonej temperatury nazywamy płytą bimetaliczną. Po nazwie można się domyślić, że płyta zawiera dwa metale. Każdy z nich ma swoją wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej. W rezultacie, gdy taka płyta jest podgrzewana, jeden jej składnik rozszerza się o określoną wartość, a drugi o drugi.
Powoduje to zagięcie, którego kształt zależyz różnicy współczynników temperaturowych. Szybkość deformacji jest wprost proporcjonalna do zmiany temperatury. Po schłodzeniu płyta uzyskuje swoją pierwotną pozycję. Płyta jest połączeniem monolitycznym i może pracować w nieskończoność.
Jakie komponenty są używane w bimetalach
W celu połączenia metali w jeden bimetal stosuje się lutowanie, spawanie i nitowanie.
Przykładem popularnej płyty bimetalicznej jest połączenie mosiądzu i stali. Ten kompozyt ma wysoką czułość termiczną.
Istnieją analogi bimetalu z materiałów niemetalicznych (szkło, ceramika). Są przeznaczone do pracy w trudnych warunkach chemicznych, w których nie można stosować metalu.
Jak działa pasek bimetaliczny
Płytka bimetaliczna działa jako część różnych systemów kontroli termicznej i termicznej, a dokładniej w przekaźniku termicznym wielu modyfikacji. Najprostszy termostat zawiera:
- Obudowa odporna na ciepło. Zawiera wszystkie elementy przekaźnika.
- Zaciski - używane do podłączenia obwodu elektrycznego.
- Mechaniczne przełączniki kontaktów lub grup kontaktów. Wykonaj i zerwij styki elektryczne, włączając lub wyłączając obwód.
- Pręt dielektryczny lub uszczelka. Przekazuje działanie mechaniczne z płyty na przełącznik.
- Płyta bimetaliczna. Jest elementem odpowiedzi na zmiany temperatury i wywiera nacisk na trzpień.
- Czujnik temperatury. Zwykły metalpłytka bezpośrednio połączona z elementem sterującym. Ma dobrą przewodność cieplną i przenosi ciepło na bimetal.
Gdy powierzchnia grzałki ma akceptowalną temperaturę, płyta bimetaliczna jest w pewnym zakrzywionym (równym) stanie, styki elektryczne są zamknięte, a prąd płynie w obwodzie grzałki.
Gdy temperatura powierzchni wzrasta, bimetal zaczyna się nagrzewać i stopniowo odkształcać, wywierając nacisk na pręt. W takim przypadku nadchodzi moment, w którym pręt otwiera styk wyłącznika mechanicznego, a prąd w obwodzie grzałki zostaje przerwany. Potem stygnie, płyta stygnie, obwód się zamyka i wszystko się powtarza.
Przekaźniki są często produkowane z możliwością kontrolowania odpowiedzi na podstawie temperatury.
Bimetaliczna płyta kotła
Systemy ogrzewania gazem ziemnym są urządzeniami wysokiego ryzyka, dlatego zawierają różne czujniki monitorujące stan. Tak więc głównym elementem bezpieczeństwa jest czujnik ciągu. Określa prawidłowy kierunek wychodzenia produktów spalania, czyli z komory spalania w kierunku komina. Zapobiega to przedostawaniu się tlenku węgla do pomieszczenia i zatruwaniu ludzi.
Głównym elementem czujnika ciągu jest płyta bimetaliczna do kotła gazowego. Jego zasada działania jest zbliżona do każdego bimetalu, a wymiary i parametry materiału są tak obliczone, że przekroczenie temperatury 75 stopni w kanale prowadzi do deformacji płyty i zadziałania zaworu gazowego.
Jakie urządzenia używają bimetalu
Zakres płyty bimetalicznej jest niezwykle szeroki. Prawie wszystkie urządzenia, w których wymagana jest kontrola temperatury, są wyposażone w termostaty bimetaliczne. Wynika to z konstruktywnej prostoty i niezawodności takich systemów przekaźnikowych. W naszej zwykłej technice termostaty to:
- W domowych urządzeniach grzewczych: piecach, systemach prasowania, bojlerach, czajnikach elektrycznych itp.
- Systemy grzewcze: konwektory elektryczne, kotły gazowe i na paliwo stałe z elektroniką.
- W skrzynkach elektrycznych z automatycznym wyłączaniem.
- W elektronice w przyrządach pomiarowych, a także w generatorach impulsów i przekaźnikach czasowych.
- W silnikach termicznych.
W technologii przemysłowej płyty bimetaliczne są instalowane w przekaźnikach termicznych zaprojektowanych w celu ochrony potężnych urządzeń elektrycznych przed przeciążeniami termicznymi: transformatorów, silników elektrycznych, pomp itp.
Przy zmianie płyty
Wszystkie paski bimetaliczne mają długą żywotność, ale czasami wymiana jest nieunikniona. Potrzeba pojawia się, gdy:
- Bimetal stracił swoje właściwości lub zmienił się, co nie odpowiada trybowi pracy urządzenia.
- Płytka jest wypalona (dotyczy przekaźników termicznych).
- Gdy śruba mocująca jest zerwana lub palnik zapłonowy ulegnie awarii (w kotłach gazowych).
- Przy wymianie wkładkioczekiwane zaplanowane czynności konserwacyjne.
W urządzeniach gospodarstwa domowego zwykle się to nie zmienia. W przypadku awarii systemu termoregulacji, wymiana płyty bimetalicznej następuje jako cały blok, który jest dostarczany jako części zamienne do konkretnego modelu urządzenia. Ale często przyczyną awarii termostatu jest spalenie styków NC, a nie płytki bimetalicznej.
