Термопара для газовой плиты: как устроена, зачем нужна
x
Check Also
Текущий обзор посвящен комплектации помещений по назначению. Классы демонстрируют плюсы и минусы, налицо шанс укомплектовать дом годной бытовой техникой. Даже в санузле вольны ставить подогреваемый …
Сегодня о ПЛЭН (потолочные инфракрасные нагреватели пленочного типа) ведутся антинаучные разговоров. Как утверждают казахские коллеги, в тенге получается в 1,5 раза дешевле коммунальных платежей с …
Кажется, раз температура испарителя намного ниже нуля, и кондиционер из холодильника выйдет отменный. На практике даже структура приборов разная. Главная трудность – температура конденсора. Обсудим …
Сложно представить любую кухню без вытяжки, ведь запахи от готовки пищи со временем впитываются в обои, мебель и шторы. Это оборудование позволит сделать кухонное помещение …
Как подключить посудомоечную машину: тонкости и нюансы Удобство посудомоечной машины переоценить сложно, но самое главное, что эта бытовая техника высвобождает массу времени – мало того, …
Сразу хочу уточнить, что имеется ввиду установка кондиционера в квартире своими руками. То есть полностью самостоятельно. Надежность и долговечность работы кондиционера напрямую зависит от того, …
Как выбрать масляный обогреватель для дома — критерии и особенности Современные обогреватели на масле Холодные осенние будни могут застать вас врасплох в том случае, если …
Автоматические стиральные машины освободили человека от тяжёлых забот по стирке одежды, обуви и постельного белья. Если раньше всё приходилось делать вручную, то сегодня машинки умеют …
Ремонт и установка время работы: С 8:00 до 22:00 без выходных и праздников ул. Северодвинская 13 Ремонт электроподжига (электророзжига) газовой плиты Как работает электророзжиг газовой …
Разбираемся, что лучше — конвектор или инфракрасный обогреватель Рынок отопительного оборудования предлагает огромный выбор разнообразных установок с совершенно разными принципами работы. Поэтому многие затрудняются сделать …
Мощность обогревателя не равняется потребляемой, а меньше. Проще проиллюстрировать на ветродувках. Полезной считаем энергию, отданную воздуху. Поверхность спирали мала, требуется несусветная температура, чтобы мощность прибора …
Èòàê, Âû ðåøèëè êóïèòü àâòîìàòè÷åñêóþ ñòèðàëüíóþ ìàøèíó. Ìîæåò áûòü, Âû ïåðååõàëè èç ñúåìíîé êâàðòèðû, ãäå áûëà õîçÿéñêàÿ «ñòèðàëêà», â êâàðòèðó ñîáñòâåííóþ. Èëè ïðîñòî ðåøèëè ïîìåíÿòü …
Чтобы выбрать марки стиральных машин, которые бы вас всецело устроили, необходимо подойти к данному вопросу очень серьезно. «Какая самая качественная машинка» или «какие самые лучшие …
Проточный и накопительный водонагреватели: сравниваем, выбираем, покупаем Водонагреватели делятся на две основные группы: проточные и накопительные (емкостные). Внешне они вроде бы похожи, но накопительные – …
Подробное руководство для тех, кто хочет, чтобы в квартире, на даче или даже во дворе стало ещё уютнее. У каждого типа обогревателей есть свои преимущества …
Недавно на глаза попалось видео, где мастер мотал спираль из медной трубки для домашнего холодильника с мудреным названием. Проточный водонагреватель тоже можно сделать самостоятельно. Гнется …
Термопара для газового котла: принцип работы, характеристики, устранение неисправностей
Содержание
Введение
Применение газа для отопления частного дома или коттеджа очень удобно и экономически выгодно.
Однако этот вид топлива таит в себе серьезную угрозу. Если по какой-либо причине горелка вдруг погаснет и подача газа не будет вовремя перекрыта, образуется утечка и это может обернуться серьезными неприятностями и поставить под угрозу жизнь людей, находящихся в помещении.
Для того, чтобы незамедлительно перекрыть газ если пламя внезапно потухло и используется термопара для газового котла.
В этой статье мы расскажем о том, что такое термопара, зачем она нужна и как работает, рассмотрим основные виды и наиболее распространенные неисправности связанные с этими устройствами, а также методику их устранения.
Термопара это классический термоэлектрический преобразователь, который используется для измерения температуры, в различных областях промышленности, науки, медицины, а также в автоматических системах управления и контроля газовых котлов, плит и колонок.
Устроена она очень просто и легко может быть изготовлена самостоятельно. Два проводника из различных материалов соединяются в кольцо. Одно из мест соединения помещается в зону измерения, а второе подключаются к измерительному прибору или преобразовательному устройству.
Фото 1: Термопара для устройства газового контроля
Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте или как его еще называют эффекте Зеебека. Оно заключается в том, что на стыке двух соединенных в кольцо проводников из разных металлов появляется напряжение.
Если температура мест спайки одинакова — разность потенциалов нулевая. Но стоит один из спаев поместить в область с более высокой или более низкой температурой, появляется напряжение отличное от нуля и пропорциональное разнице температур.
Коэффициент пропорциональности различен для разных металлов и называется коэффициентом термо-ЭДС.
Фото 2: Конструкция и принцип действия термопары
Основные материалы для изготовления термопар – благородные и неблагородные металлы.
Большинство сплавов из них имеют довольно экзотические названия, которые очень популярны у составителей различных кроссвордов и сканвордов.
В зависимости от того какие пары металлов используются при изготовлении, термопары делятся на несколько типов. Ниже приведена таблица с их основными видами, обозначениями и характеристиками:
Тип термопарыСплавРоссийская маркировкаДиапазон температур, °C K хромель-алюмель ТХА -200 — 1300 J железо-константан ТЖК -100 — 1200 N нихросил-нисил ТНН -200 — 1300 R платинородий-платина ТПП13 0 — 1700 S платинородий-платина ТПП10 0 — 1700 B платинородий-платинородий ТПР 100 — 1800 T медь-константан ТМКн -200 — 400 E хромель-константан ТХКн 0 — 600 U медь-медьникель -200 — 500 L хромель-копель ТХК -200 — 850
В системах автоматики газовых колонок, плит и котлов обычно используются термопары ТХА из хромель-алюмеля (тип K), ТХК из хромель-копеля (тип L), ТЖК из железа и константана (тип J). Датчики выполненные из сплава благородных металлов предназначены для высоких температур и в основном находят применение в литейном производстве и другой тяжелой промышленности.
Фото 3: Газовая горелка «Сахалин» для отопительных котлов и печей
Некоторые модели работающие на твердом топливе, например такие как твердотопливный котел отопления «Lemax» Forward могут комплектоваться газовыми горелками, в которых для защиты от утечек газа применяются термопары.
Термопары для газовой плиты: принцип действия, характеристики
Существует множество устройств, позволяющих определить температуру окружающей среды или конкретного вещества, механизма. Предлагаем обсудить, что такое термопары для газовой плиты и котла, их принцип действия, какие бывают виды этих устройств, а также как подключить прибор своими руками.
Что такое термопары
Термопара ГОСТ Р 8.585-2001– это устройство, которое используется для измерения температуры, данное определение часто путают с термостатом или датчиком тока, но это совершенно разные понятия. Этот датчик может заменить метод естественного измерения температуры в широком использовании.
Формула работы по эффекту Зеебека:
E = α12 (T2 – T1),
Где α – это термоЭДС;
а разность T2 – T1 это, соответственно, температуры горячего и холодного проводников.
Фото – Эффект Зеебека
Приборы используются во многих промышленных, научных и бытовых приборах.
Их можно найти почти во всех сферах деятельность: энергетическая промышленность, добыча газа и нефти фармацевтической, биотехнологической, и т.д.
Термопары также применимы в повседневной бытовой технике, они необходимы для корректной работы колонки, газового котла (АОГВ), газовой плиты, муфельной печи, для блок-автоматики Арбат-1.
Фото – Термопара
Конструкция
Такие термодатчики состоят из двух проволок, изготовленных из разных металлов с различными температурными диапазонами. Эти гибкие проводки сваривают между собой, создавая неразрывное соединение.
Именно этот узел отвечает за измерение температуры. Во время того, как концы спая испытывают изменение температуры, меняется сопротивление металлов.
Этот показатель может фиксироваться при помощи специальных приборов или просто выводиться на табло, градуировочные таблицы, цифровой экран.
Конечно, есть более точные статические устройства с аналогичным принципом действия, но термопары выбирают из-за широкого применения, долговечности и относительно низкой стоимости (многие приборы можно купить за несколько сотен).
Фото – Термопара и мультиметр
Видео: измерение температуры с помощью термопары
Типы термопар и их обозначение
Есть много типов термопар, каждые датчики имеют определенные характеристики в плане температурного диапазона, долговечности, ЭДС, устойчивости к вибрациям, химическим вещества и совместимости приборов. Например, их можно разделить по виду металлов: бывают благородные и неблагородные соединения.
Очень важен правильный расчет приборов. Обязательно покупайте устройства, у которых нужные Вам термические диапазоны, независимо от того, какая цена у термопары. Иначе в скором времени понадобится либо ремонт датчика из-за неисправности, либо его полная замена.
Виды термопар, их параметры и состав:
Менее популярные, но их продажа довольно успешна: медные ТСМ, ХК, ПП, термопары в которых встроен усилитель (преобразователь) и прочие.
Фото – Чертеж термопары
Термоэлектрические промышленные датчики из благородных металлов (тип S, R, и Б) из-за их способности работать в широких температурных диапазонах, отличной долговечности и точности. Но они стоят гораздо дороже, чем термометры, перечисленные выше.
Терморегуляторы также можно разделить по типу узла, которым соединены металлические проволоки. От этого фактора напрямую зависит точность прибора, чувствительность и прочие технические характеристики.
Фото – Устройство термопары
Заземленные температурные датчики (ТХА-0309, ТХК-079-1): Это наиболее распространенный вид соединения.
Такой вид термопары производится при сварке двух концов проволоки в один узел, который завершает специальный зонд.
Заземленные термопары имеют очень хорошее время отклика, потому что гильза имеет прямой контакт с внешней оболочкой, что позволяет очень быстро передавать тепло. Главным недостатком является чувствительность к электрическим помехам.
Незаземленные термопары (ТЖК) – это те, у которых провода сварены вместе, но не соединены, например это мультиметр с термопарой. Чувствительные элементы часто разделены минеральной изоляцией, иногда используется так называемый чехол.
Часто также используются открытые датчики, скажем, ТСП. У них очень быстрое время отклика, но они подвержены коррозии и недолговечны. Их редко используется производство, зато часто мы их видим в бытовых приборах.
Помимо этого, бывают даже многозонные термопары. Эти датчики могут измерять и фиксировать температуру по всей рабочей части, иногда их длина доходит до 10 метров. Принцип действия прибора прост: по всей протяженности расположены несколько точек, которые фиксируют изменения сопротивления, давления и температуры.
Фото – Длина термопар
Виды изоляции термопар
В зависимости от того, кто производитель, области применения и вида металла термопар, у них бывает разные защитные покрытия. Рассмотрим самые распространенные:
- 316SS (нержавеющая сталь): сравнительно устойчива к коррозии и долговечна, но такой кабель не выдержит высоких градусов;
- 304SS: также нержавейка, но с меньшим гидро-сопротивлением;
- Инконель 600: материал рекомендуется для высоко коррозионных сред. Им покрываются многие импортные приборы.
Часто также можно встретить минеральный кожух (скажем, керамический материал), в основном им покрывают термопары для высоких температур.
Установка термопары
В зависимости от типа прибора, где Вам нужна термопара, будет значительно разниться её принцип установки.
Монтаж датчика в духовку осуществляется очень легко, например у Indesit такое описание: нужно снять дно плиты и в него встроить в нужное отверстие провода термопары, после остается только градуировка.
Если Вас интересует установка старого датчика, то перед подключением такого регулятора, нужно прочистить его головку наждачной бумагой средней зернистости.
Фото – Установка термопары
Замена термопары и калибровка производится только специалистом, чтобы не подвергать опасности Вас и Вашу семью. Крепление должно быть герметичным, иначе при поломке прибора он может дать искру, которая станет причиной взрыва или пожара.
Помните, для соединения этого приспособления к определенным приборам Вам понадобится компенсационный провод для термопар. Для каждого вида он имеет свои собственные характеристики включения.
Также с целью контроля работы прибора часто присоединяется к цепочке градуировочная таблица, её можно купить в любом электротехническом магазине.
Она поможет составить график перемены температур, напряжение и их зависимость от внешних факторов.
Нужно отметить, что изготовление такого датчика – это задача не из легких, часто самодельная термопара сильно грешит при работе или просто не включается. Мы рекомендуем всегда пользоваться только проверенными марками. Каждые полгода нужна проверка корректности данных (при постоянной работе проверить нужно прибор каждые три месяца), для поверки также вызывайте мастера.
Каждый производитель предоставляет свою стоимость этих приборов. Также, возможно, будет разная цена на термопары для газовых плит в разных городах и странах: России (Москве, Санкт-Петербург –СПб), Украине, Беларуси и т.д.
Ремонт термопары газовой колонки своими руками
Для обеспечения безопасной эксплуатации газовых нагревательных приборов с открытым пламенем в настоящее время, как правило, используются электрические схемы, в которых датчиком температуры служит термопара.
Термопара представляет собой спай двух проволочек из разных проводников (металлов). Благодаря простоте устройства термопара является очень надежным элементов схемы защиты и безотказно работает в газовых приборах многие годы. Внешний вид термопары с проводами для газовой колонки NEVA LUX-5013 показан на снимке ниже.
Термопара появилась в 1821 году благодаря открытию немецкого физика Томаса Зеебека. Он обнаружил явление возникновения ЭДС (электродвижущей силы) в замкнутой цепи при нагреве места контакта двух проводников из разных металлов.
Если термопару поместить в пламя горящего газа, то при сильном ее нагреве вырабатываемой термопарой ЭДС будет достаточно для открытия электромагнитного клапана подачи газа в горелку и запальник.
Если горение газа прекратится, то термопара быстро остынет, в результате ее ЭДС уменьшится, и силы тока станет недостаточно для удержания электромагнитного клапана в открытом состоянии, подача газа в горелку и запальник будет перекрыта.
На фотографии показана типовая электрическая схема защиты газовой колонки. Как видно, она состоит всего из трех включенных последовательно элементов: термопары, электромагнитного клапана и реле тепловой защиты.
При нагреве термопара генерирует ЭДС, которая через реле тепловой защиты подается на соленоид (катушку из медного провода). Катушка создает электромагнитное поле, втягивающее в нее стальной якорь, механически связанный с клапаном подачи газа в горелку.
Реле тепловой защиты обычно устанавливают в верхней части газовой колонки рядом с зонтом, и служит оно для прекращения подачи газа в случае недостаточной тяги в газоотводящем канале. При отказе любого элемента схемы защиты газовой колонки подача газа в горелку и запальник прекращается.
В зависимости от модели газовой колонки применяется ручной или автоматический способ поджига газа в запальнике.
При поджиге фитиля вручную используют спички, электрозажигалки (в старых моделях газовых колонок) или пьезоэлектрический поджиг, приводимый в действие нажатием кнопки.
Кстати, если пьезоэлектрический поджиг перестал работать, то с успехом можно поджечь газ в запальнике с помощью газовой зажигалки или спички.
В газовых колонках с автоматическим поджигом воспламенение газа в горелке происходит без участия человека, достаточно открыть кран горячей воды. Для работы автоматики в колонку устанавливается электронный блок с батарейкой. Это является недостатком, так как в случае выхода батарейки из строя зажечь газ в колонке будет невозможно.
Для того чтобы зажечь газ в запальнике с помощью пьезоэлектрического элемента необходимо поворотом ручки на газовой колонке открыть подачу газа в запальник, привести в действие пьезоэлектрический элемент для создания в разряднике искры и после воспламенении газа в запальнике удерживать эту ручку нажатой около 20 секунд, пока не нагреется термопара.
Это очень неудобно, поэтому многие, и я в их числе, не гасят пламя в запальнике месяцами. В результате термопара всегда подвергается воздействию высокой температуры пламени (на фото термопара расположена слева от запальника), что уменьшает срок ее службы, с чем мне и пришлось столкнуться.
Газовая колонка перестала зажигаться, запальник потух. От искры со свечи газ в запальнике зажигался, но стоило отпустить ручку регулировки подачи газа, несмотря на продолжительность времени удержания ее нажатой, пламя гасло.
Соединение между собой клемм теплового реле не помогло, значит, дело в термопаре или электромагнитном клапане.
Когда снял кожух с газовой колонки и пошевелил центральный провод термопары, то она развалилась, что хорошо видно на снимке выше.
Как снять термопару с газовой колонки
Для того чтобы была возможность оперативно отремонтировать газовую колонку своими руками и всегда быть с теплой водой, с учетом опыта длительной эксплуатации газовых колонок разных моделей, у меня под рукой всегда имеется набор запасных частей. Резиновые прокладки, трубки, тепловое реле и термопара в комплекте. Поэтому за полчаса термопара была заменена новой, и колонка опять стала исправно нагревать воду.
Термопара закреплена слева на общей планке с запальником и свечей с помощью гайки. Прежде чем отвинчивать гайку нужно немного отвинтить левый саморез, удерживающий планку, чтобы он не мешал поворачиваться гаечному ключу.
Далее гаечным рожковым ключом гайка откручивается вращением против часовой стрелки до полного схода с резьбы на корпусе термопары. После этого термопара легко выйдет вниз из планки.
На следующем шаге нужно с помощью рожкового ключа выкрутить винт-контакт из газо-водорегулирующего узла. Винт находится с противоположной стороны ручки регулировки подачи газа.
Останется только снять две клеммы с реле тепловой защиты, и термопара в комплекте с проводами будет снята с газовой колонки.
Установка новой термопары производится в обратном порядке, при этом желательно, чтобы токоведущие провода не касались как внутренних металлических частей газовой колонки, так и кожуха после его установки.
В связи с профессиональной необходимостью мне периодически приходится заниматься изготовлением термопар для приборов поддержания заданной температуры в сушильных шкафах и в оборудовании отжига витых магнитопроводов для трансформаторов при температуре 800°С. Поэтому при изготовлении очередной термопары решил попробовать сваркой восстановить работоспособность сгоревшей термопары от газовой колонки.
Центральный провод термопары был сварен с медным проводом электропроводки и имел длину около 5 см. На фотографии место спайки хорошо видно слева. Такой длины провода хватило бы на несколько ремонтов.
Трубчатый проводник термопары длиной около сантиметра весь выгорел, но осталась его часть с более толстой стенкой.
С центрального проводника было удалено место прежней сварки, и детали термопары были очищены от копоти и нагара с помощью мелкой наждачной бумаги.
Центральный проводник был вставлен в основание термопары с таким расчетом, чтобы его конец выступал на один миллиметр. Сварка производилась на специальной установке, устройство и схему которой я опишу ниже, в течение около четырех секунд при напряжении 80 В и силе тока около 5 А.
Видеозапись процесса сварки термопары я не стал делать из опасения повреждения фотоаппарата от яркой дуги, но сделал через пару секунд после окончания сварки снимок раскаленного графитного порошка.
Спай термопары получился, вопреки моим ожиданиям, отличного качества и красивой формы. Появилась уверенность, что ремонт термопары затеял я не зря.
Для исключения замыкания центрального проводника термопары на ее корпус, в зазор была плотно набита вата из стекловолокна. Хорошо для этих целей подойдет и асбест.
Для уверенности в том, что термопара работает, она была нагрета с помощью паяльника до температуры около 140°С.
Мультиметр зафиксировал ЭДС, вырабатываемую термопарой, величиной 5,95 мВ, что подтвердило исправность термопары. Осталось провести проверку работоспособности термопары в газовой колонке.
Хотя термопара стала на сантиметр короче, но все равно ее длины вполне хватило, чтобы месту спая находиться в пламени запальника. Реставрированная термопара безотказно работает в газовой колонке уже несколько месяцев, и, полагаю, проработает намного дольше, чем термопара заводского изготовления, так как место спая стало гораздо массивнее.
Существует несколько способов сварки термопар: в электрической дуге, в соляном электросварочном аппарате, с помощью ацетиленовой горелки и в графитном или угольном порошке.
Я свариваю термопары для измерения температуры с помощью ЛАТРа и керамической емкости, наполненной порошком из графита.
Технология простая, не требует специального оборудования, опыта и доступна для любого домашнего мастера.
По наследству мне досталась самодельная установка для сварки термопар, представленная на фотографии. Установка представляет собой металлическую коробку, в которой установлен ЛАТР, вольтметр переменного напряжения и керамический стакан для графитного порошка.
Электрическая схема установки представлена выше. Питающее напряжение через электрическую вилку подается с бытовой электропроводки через включатель и предохранитель на ток 5 А на первичную обмотку лабораторного автотрансформатора. Неоновая лампочка HL1 служит для индикации включенного состояния установки. Резистор R1 ограничивает ток через HL1.
На дне керамической чаши, наполненной графитным порошком, для подачи тока имеется медная пластина, на которую через латунный винт подается питающее напряжение с переменного контакта ЛАТРа. Нулевой провод, идущий с сетевой вилки, подключается к общему проводу ЛАТРа и к свариваемой термопаре с помощью зажима типа «крокодил».
Величина тока сварки зависит от величины напряжения. Для этого в установке имеется вольтметр переменного напряжения, обозначенный на схеме буквой V.
Величина напряжения устанавливается вращением ручки ЛАТРа и подбирается экспериментально в зависимости от диаметра свариваемых проводов и лежит в пределах 20-90 В. В схеме нет специальных элементов, ограничивающих величину тока.
Он ограничивается за счет сечения проводов схемы и величины сопротивления графитного порошка.
На фотографии показана лицевая панель установки для сварки термопар с обратной стороны. Как видите, ЛАТР закреплен непосредственно на дне коробки, а все остальные элементы электрической схемы закреплены непосредственно на панели.
Представляю видеоролик, демонстрирующий процесс сварки термопары на установке для сварки термопар. Как видите, сварить термопару на самодельной установке своими руками очень просто.
Для сварки термопары на установке достаточно свить проводники, зажать их крокодилом и плавно прикоснуться к поверхности графита.
Возникнет электрическая дуга, выделяющая большое количество тепловой энергии в одной точке.
Проводники начинают оплавляться, и расплавленные металлы, смешавшись друг с другом, за счет сил поверхностного натяжения в жидкостях образуют аккуратный шарик, как на фотографии.
Время сварки обычно не превышает трех секунд. Горение дуги сопровождается характерным шипящим звуком, с понижающейся во времени частотой. При наличии опыта по звуку можно легко определить момент окончания процесса сварки. В связи с большой массивностью термопары для газовой колонки, на ее сварку понадобилось около пяти секунд.
Вот фотография хромель-алюмелевой термопары из проводов ∅0,5 мм, сварка которой продемонстрирована в видеоролике выше. Как видите, в месте сварки проводов образовался аккуратный спай круглой формы. Такая термопара прослужит долго.
На установке для сварки термопар мне приходится в основном сваривать хромель-копелевые (ТХК, Тип L) и хромель-алюмелевые (ТХА, Тип K) термопары с диаметром проводников 0,2-0,5 мм.
Случалось при ремонте сваривать даже термопару типа К с диаметром проводников 3 мм. Хорошо свариваются между собой медные и алюминиевые провода диаметром до 2,5 мм.
Но при монтаже электропроводки установку применять для сварки соединений из-за ее габаритных размеров сложно.
Для защиты глаз от яркого света при визуальном контроле над процессом сварки очки или защитную маску сварщика использовать неудобно, поэтому я использую нейтральный светофильтр высокой плотности от фотоаппарата.
Как показала практика, с помощью простейшей установки, представляющей собой ЛАТР и керамическую чашу с графитным порошком, можно успешно выполнять ремонт термопар, применяемых в системах автоматики газовых колонок, в домашних условиях своими руками.
Что такое термопара и зачем она нужна?
Инструменты и оборудование
Термопарой называют два соединенных друг с другом проводника, которые содержатся в устройстве для измерения температуры.
Материал, из которого изготовлены проволочки, выбирают с разным знаком коэффициента термоэдс. Этим обуславливается высокая разность потенциалов.
Точность измерений зависит от того, насколько велик измеряемый параметр. Связано это с тем, что любые приборы имеют относительные и абсолютные погрешности.
Чаще всего термопара изготавливается из алюмеля и хромеля. Это изделие способно выдавать на контакты напряжение 12 мВ при температуре спая около 300 градусов.
Цифровой измеритель определяет значение, а исходя из полученных результатов газовая плита выполняет определенные операции. Например, термопара может определять наличие пламени конфорки.
При затухании огня срабатывает специальный предохранительный клапан, который перекрывает подачу газа. Таким образом реализуется принцип безопасной эксплуатации газовых плит.
В некоторых случаях, когда не нужно точно измерять температуру, схему можно реализовать на основе простого компаратора, которые сравнивает напряжение термопары с определенным значением. При преодолении порога схема срабатывает. Будет работать газовая плита дальше или нет, зависит от того, какие алгоритмы в нее заложил разработчик.
Термопарами оснащаются приборы бытовой техники по той причине, что они очень надежны, доступны по цене и оказываются отказоустойчивыми. И действительно, обычный провод просто не способен сломаться. Даже если он порвется, его можно без особых проблем спаять. Следовательно, с термопарой газовая плита работает более надежно, и при этом все является ремонтопригодным.
Проводки термопары обычно помещают в специальный экран во избежание помех и наводок. Это способствует исключению ложных срабатывания оборудования и неправильным результатам измерений. Для дополнительной защиты от помех проволочки можно скрутить друг с другом. Примерно на таком же принципе основывается высокая стабильность витых пар в компьютерной технике.
Значение напряжения на выходе датчика зависит от разности температур между горячим и холодным концами. В связи с этим в точных системах нужно дополнительно определять параметры среды в точке снятия показаний. В бытовой технике, в особенности в газовых плитах, эти нюансы упускают за ненадобностью.
Термопару размещают возле свечи, а фактором контроля температуры в этом случае становится излучение. Огонь не охватывает сам элемент, но жар до датчика добирается.
Так как конфорки могут угасать раздельно, выход каждой термопары по науке должен подаваться на свое измеряющее устройство. На практике обычно действует схемное или монтажное объединение по логике «И-НЕ».
Соответственно, при исчезновении одного из сигналов, сразу вырабатывается тревожный импульс, используемый по назначению. Только таким способом можно отслеживать работу всех конфорок и духовки.
Что такое термопара?
Термопара – это электротехническое изделие, предназначенное для измерения температуры на производстве, в лабораторных и научных исследованиях, а также в бытовых условиях.
На сегодняшний день термопары очень распространены и применяются практически везде.
Их используют для измерения температуры воды, воздуха, различных газов, для измерения температуры смазочных материалов в механизмах и т.д.
Простейшая термопара представляет собой два разнородных электропроводящих элемента, соединённых друг с другом в одной точке. Соединение может быть выполнено в виде скрутки, пайки или сварки. В качестве проводящих электричество элементов в основном используются металлические проводники, реже полупроводниковые элементы.
В зависимости от используемых проводниковых материалов в термопаре, можно измерять температуры в различных числовых диапазонах. Благодаря использованию термопар появилась возможность производить измерения температур примерно от -250ᴼC до 2000ᴼC и более.
Принцип работы и схема
Работа любой термопары основывается на термоэлектрическом эффекте, который был открыт Т.И. Зеебеком в далёком 1821 году.
Данный эффект заключается в том, что если последовательно соединить друг с другом два разнородных металлических проводника, образуя таким образом замкнутую электрическую цепь, и в одном месте соединения проводников произвести нагрев, то в цепи возникает электродвижущая сила (ЭДС). Данную электродвижущую силу называют термо-ЭДС. Под действием термо-ЭДС в замкнутой цепи начинает протекать электрический ток.
Место нагрева обычно называют горячим спаем. Место, где нет нагрева – холодный спай.
Если в разрыв цепи подключить гальванометр или микровольтметр, то можно измерить величину термо-ЭДС, которая будет составлять несколько мили- или микровольт.
Значение термо-ЭДС будет зависеть от величины нагрева в месте соединения проводников и от величины температуры в месте соединения проводников, где нагрев не происходит. Т.е.
значение термо-ЭДС зависит от разности температур между холодным и горячим спаем. Также термо-ЭДС зависит и от рода самих проводников.
Таким образом, если место соединения разнородных проводников термопары нагреть, то между несоединёнными (свободными) концами проводников возникнет разность потенциалов, которую можно измерить электроизмерительным прибором.
Благодаря современным преобразователям возникающую разность потенциалов можно преобразовать в определённое цифровое значение, т.е. вполне реально узнать значение температуры нагрева в месте соединения проводников термопары.
Для того чтобы измерения были точными, температура холодного спая должна быть неизменной. Т.к. это не всегда возможно, используются специальные компенсационные схемы для компенсации температуры холодного спая.
Конструкция
Современные термопары изготавливаются различной формы и длины. По конструктивному исполнению их можно разделить на две группы:
● бескорпусные термопары;
● термопары с защитным кожухом.
Первые представляют собой изделие, у которого место соединения двух проводников не закрыто и не защищено от внешних воздействий. Такое исполнение позволяет достичь быстрого времени измерения температуры и низкой инертности.
Второй тип термопары выпускается в виде зонда. Зонд представляет собой металлическую трубку с внутренним изолятором, выдерживающим высокую температуру. Внутрь зонда помещается термоэлектрический элемент термопары. Благодаря такой конструкции термоэлемент защищён от влияния агрессивных сред различных технологических процессов.
Типы термопар – таблица
Термопары отличаются друг от друга материалом используемых проводников и в зависимости от этого делятся на определённые типы. Вот некоторые из них:
У каждого соединения двух определённых сплавов есть своя постоянная зависимость между измеряемой температурой и напряжением на выходе термопары.
Для выбора типа термопары, необходимо знать диапазон температур технологического процесса.
Подключение
Для того чтобы производить измерение температуры при помощи термопар, их подключают к специальным измерительным преобразователям. Подключение выполняется либо напрямую, либо дифференциально (в разрыв проводников с различными коэффициентами термо-ЭДС).
Если термопара находится на довольно длинном расстоянии от измерительного прибора, используют специальные удлинительные провода и так называемые компенсационные провода.
Плюсы
У термопар есть масса преимуществ по сравнению с другими датчиками температуры. К плюсам можно отнести:
● простота конструкции;
● прочность;
● надёжность;
● универсальность;
● невысокая стоимость (хотя зависит от дополнительных элементов, таких как соединительные провода, защита в виде зонда, дополнительные разъёмы);
● возможность использовать в экстремальных условиях и достаточно агрессивных средах;
● большой диапазон измеряемых температур;
● определённая точность измерений;
● широкая сфера применения.
Недостатки
Как и у любого изделия, у термопар имеются и недостатки. К ним относятся:
● низкое выходное напряжение (на один градус по Цельсию всего несколько микровольт);
● нелинейность.
Термопары для газовых котлов: классификация, особенности монтажа и принцип работы
Термопара – это специальный прибор, который измеряет температуру рабочей среды. Такие приспособления широко используются в промышленности, медицине и других сфера, где очень важно определять точную температуру.
Термопары для газовых котлов для газовых котлов нужны для того, чтобы избежать их перегрева, поскольку превышение температуры газового котла может привести к неприятным последствиям.
Сегодня мы расскажем, как работают термопары для газовых котлов, что такое вообще термопара в чем особенность этого прибора.
Принцип работы и конструкция термопары
Термопара, или преобразователь температуры включает в себя для проводника, сделанных из разных металлов, соединенные друг с другом с одного конца сваркой.
Принцип действия термопары основывается на эффекте Зеебека, суть которого такая:
- замкнутая цепь образована двумя разнородными проводниками;
- места контактов подвержены воздействию разных температур;
- в цепи возникает термоэлектродвижущая сила.
Механизм появления этой силы включает в себя пять этапов:
- один конец проводника разогрет, и на нем электроны двигаются намного быстрее, чем на холодном конце, соответственно, они получают более высокую энергию;
- под воздействием энергии электроны двигаются в сторону холодного конца проводника, вследствие чего на нем накапливается отрицательный заряд;
- на горячем конца проводника заряд продолжает оставаться положительным;
- накопление заряда происходит до тех пор, пока не получится отличия в потенциалах, вследствие чего можно повернуть поток электронов от холодного конца проводника в обратную сторону;
- в конце придается равновесие.
Такая величина, как термоэлектродвижущая сила, зависит от таких факторов:
- температура на контактах;
- особенности материала проводника.
В контролируемую в плане температуры среду нужно погрузить рабочий спай термопары, в качестве которого выступает место соединения проводников. Нерабочие спаи следует присоединить к особо точному измерительному прибору. Иногда нужно применять милливольтметр, который измеряет различие потенциалов, что потом нужно перевести в привычные градусы по Цельсию.
Чтобы подключить термопару к измерительному прибору, нужно использовать специальные термопарные провода, которые сделаны из того же материала, что и проводники.
В чем особенность термопары для газовых котлов
Термопары для газовых котлов и для других промышленных целей изготовлены из неблагородных металлов. С целью защиты от агрессивной рабочей среды их помещают в трубу, которая оснащается подвижным фланцем для крепления конструкции.
Конструкция термопары для газовых котлов включает в себя такие элементы:
- литой корпус головки с крышкой;
- в головке винтами и плавающими зажимами прикреплены колодки из фарфора.
Такая конструктивная особенность позволит компенсировать при разогреве газовой плиты линейное расширение электродов термопары.
Рабочий спай изолирован при помощи наконечника, а защитная труба имеет рабочий и нерабочий участок. Провода соединения проходят через штуцер с асбестовым уплотнителем.
Если электроды в термопаре сделаны из благородного металла, тогда можно применять защитные трубы не из металла, а из кварца, фарфора и другого материала. Лабораторные термопары следует защищать при помощи эмали, шелка или теплостойкой резины.
Наиболее распространенные температурные датчики имеют следующие характеристики:
- Тип К (хромель-алюмель) используется для измерения температур начиная от 200 градусов ниже ноля и до 1000 градусов тепла. Рабочая среда таких приборов – это нейтральная или пресыщенная кислородом атмосфера. Нельзя термопару применять в парах серы;
- Тип Е (хромель-константан) применяется для измерений температур от минус 40 и до плюс 900 градусов и относится к категории высокочувствительных приборов;
- Тип N (нихросил – нисил) является модифицированной термопарой первой модели и может работать при температуре до 1200 градусов с отметкой плюс. Данный прибор является самым точным среди всех, сделанных на основе неблагородных металлов.
Основной металл изготовления – платина и ее сплав платинородий.
Термопары для газовых котлов
Рабочий спай термопары в газовом котле нагревается при помощи пламени запальника, а второй конец соединяется с электромагнитным клапаном. Чтобы создать имитацию рабочего состояния конструкции, можно взять обычную свечу. Это выполняется так:
- зажгите свечу, и погрузите в ее пламя рабочий спай. Помните, что защитная трубка термопары греется очень сильно, есть вероятность обжечься;
- один щуп тестера соединен с корпусом термопару, а второй с выходным контактом. Тестер при этом должен быть включенным на милливольты;
- если показание тестера не поднимется выше 18 милливольт, то такая термопара для газовой плиты считается условно рабочей. Идеальный показатель – 20-25 милливольт.
Если прогорает конечная часть прибора и на нем образовывается глубокая вмятина черного цвета, его нужно менять без всяких тестов.
Как сделать термоэлектрический преобразователь
Стоит отметить, что изготавливать термопару для газового котла самому очень сложно, поэтому если у вас нет соответствующего опыта и навыков, лучше не рискуйте.
Но если ситуация такова, что это нужно сделать, то самодельный агрегат для газового котла может на какое-то время вас спасти, пока вы не приобретете новый полноценный прибор.
Старая использованная термопара вам потребуется для работы, самое важное, чтобы наконечник был максимально подходящего размера.
Ход работы такой:
- отрежьте старый наконечник так, чтобы с ним осталась часть защитной трубки вместе с центральной частью;
- отрежьте такую же часть от старого прибора;
- скрутите центральные проводники, которые торчат из трубки, запаяйте соединение и поместите его в изоляцию;
- припаяйте к трубкам провод для их электрического соединения.
В итоге мы получим прибор, который состоит из элемента с гайкой от старой термопары и новой рабочей частью. Однако помните, что для газового котла и других приборов ее нельзя использовать слишком долго.
Способ установки прибора на газовый котел
Независимо от характеристик приборов, их способ установки не отличается в разных модификациях и моделях. Устанавливать его на газовый котел нужно вручную. Как правило, такая установка является частью ремонта газового котла.
Давайте посмотрим, как происходит установка с момента демонтажа старого прибора:
- прибор присоединяют через резьбовой патрубок к газовой магистрали. Контроллер крепят к патрубку при помощи медной или свинцовой гайки. Чтобы снять старую термопару, нужно открутить эту гайку;
- открутите компенсационный винт, который находится под монтажным кронштейном и держит по месту прибор;
- удаляем старое устройство для котла и ставим новое;
- закручиваем по очереди винт и гайку. Проверьте, чтобы соединение было герметичным. Помните, что резьбовое соединение нельзя ни перетягивать, ни недотягивать, иначе это может быть крайне опасно.
Советы по установке и эксплуатации преобразователя для газового котла
В ходе установки и применения термопары для газового котла помните следующее:
- во время установки приспособления, внимательно смотрите за направлением трубки подачи и отвода топлива, они должны быть расположены вниз;
- концевой выключатель – это ключевая часть, отвечающая за отключение подачи газа на горелку. Он находится в зоне контроля безопасности под пленумом, от которого подается температура на выключатель и который нагревается в зависимости от температуры самого котла;
- после выключения горелки выключается вентилятор, который подает воздух в камеру, где сгорает топливо. Если это не так, то нужно исправить выключатель. Некоторые термостаты имеют опцию постоянной работы вентилятора, которую можно выключить;
- чтобы настроить или откалибровать приспособления своими руками, нужно снять крышку с панели управления и найти там зубчатый циферблат. Его следует прокрутить до нужного показателя и запустить систему;
- обращайте внимание на газовый запах, это может быть следствием того, что крепеж был прижат неплотно, или ослабело одно из соединений. Делать это нужно максимально быстро, поскольку газовая утечка – крайне опасное явление.
Конечно же, термопары для газовых котлов – достаточно специфические приборы, которые не всегда легко выбрать без помощи специалиста. Также можно найти специальную таблицу соотношения характеристик прибора с характеристиками газовых котлов. Если показатели совпадают с точностью до градуса, значит, такая термопара вам подойдет.
Термопара для газовых котлов
Наиболее экономичным и удобным видом топлива для обогрева дома или коттеджа по праву считают газ.
Единственное условие — беспрекословное соблюдение всех правил установки газового оборудования и, по возможности, использование автоматического контроля нагревания оборудования. Перегрева отопительного котла лучше не допускать, иначе не избежать ужасных последствий.
Еще одна опасность — утечка газа вследствие затухания огня. Чтобы избежать всех проблем и сложностей с газовым оборудованием, необходима термопара для газового котла.
Термопара для газового котла
Назначение термопары для газовых котлов
Для чего нужна и как работает термопара, знает каждый, кто хоть единожды сталкивался с установкой газового оборудования. Термопара — это своего рода контроллер, предохраняющий приборы от перегрева и некорректной работы.
Чтобы в изначально подать топливо (в нашем случае газ) на запальник, нужно вручную открыть электромагнитный клапан. После нажатия на шток газ подается на запальник и термоэлемент нагревается.
Достаточно 30 секунд нажатия, после этого отпадет необходимость самостоятельного удерживания клапана открытым, так как выработка напряжения термопарой уже началась, и агрегат будет работать без вашего участия.
Запальник газового котла
Температурные датчики. Классификация
Существует несколько основных типов термопар. Их различают по материалу изготовления. Основными материалами, используемыми для температурных датчиков, являются металлы — благородные и неблагородные. Именно их сочетание и стало основой классификации. Вот наиболее распространенные типы термоэлектрических элементов:
- Тип К: Хромель и алюмель. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +1100°С;
- Тип J: Железо и константан. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +700°С;
- Тип N: Никросил и нисил. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +1100°С;
- Тип R: Платинородий(13 % Rh) и платина. Диапазон температур (длительно): от 0оС до +1600°С;
- Тип S: Платинородий (10 % Rh ) и платина. Диапазон температур (длительно): от 0°С до +1600°С;
- Тип B: Платинородий (30 % Rh) и платинородий (6 % Rh). Диапазон температур (длительно): от +200°С до +1700°С;
- Тип T: Медь и константан. Диапазон температур (длительно): от -185°С до +300°С;
- Тип Е: Хромель и константан. Диапазон температур (длительно): от -50°С до +800°С;
Типы термоэлектрических элементов
Безусловно, каждый тип термоэлемента используется в различных целях. Дорогие термопары используются в науке и промышленности, а более простые и дешевые идеальны для бытового использования — в газовых котлах или плитах.
Устройство и принцип действия термопары
Известно, что не каждый материал может постоянно находиться в открытом пламени. Как видно из описания типов термоэлектрических элементов, они изготавливаются из нескольких металлов, способных длительное время выдерживать высокие температуры.
Когда термопара выходит из строя, газовый котел потребует немедленного ремонта, так как произойдет затухание горелочного устройства. Почему так происходит? Термопара работает вместе с отсекающим электромагнитным клапаном.
При нарушениях в работе температурного датчика клапан закрывается, и подача газа немедленно прекращается.
Основной принцип работы термопары — термоэлектрический результат (или эффект Зеебека). Суть этого физического явления заключается в следующем:
Конструкция и принцип действия термопары
В тех случаях, когда вы не можете зажечь газовый котел, запальник тухнет, как только вы отпускаете кнопку подачи газа — можете быть уверены, что термопара вышла из строя.
Для газовых котлов чаще всего используют универсальные термоэлектрические элементы типа К (хромель-алюмель), типа Е (хромель и константан) и типа J (железо и константан). Проводники в защитной оболочке, приварены к холодным концам металлов, а спай закрепляют зажимной гайкой в соответствующее место автоматики котла.
Остальные разновидности термопар в газовых котлах и установках не используются в силу того, что из-за использования дорогостоящих сплавов возрастает цена. А для газовых котлов достаточно хороши свойства простейших сплавов.
Чтобы проверить, как работает термопара, нужно подключить один ее конец к измерительному прибору — мультиметру, а другой нагреть при помощи обычного огня. Если устройство исправно, напряжение будет около 50мВ.
Принцип действия термопары достаточно прост, однако в процессе производства каждый вид термопары проходит калибровку, или, другими словами, корректировку относительно 0оС.
Чем точнее измерительный прибор, которым проводят калибровку, тем точнее будет термопара. Кроме этого, добросовестный производитель не позволит себе сделать некачественную пайку металлов термопары.
Поэтому старайтесь выбирать изделие проверенного бренда, покупая термодатчик для своего газового котла.
Также стоит учесть, что точка измерения не должна находиться далеко от измерительного прибора, в противном случае вам понадобится расширение проводов промежуточного соединения, а это достаточно дорого.
Преимущества и недостатки
Как любое устройство, термоэлектрические пары имеют ряд преимуществ и недостатков. К преимуществам относят:
- Долговечность устройства при невысокой цене. Это обусловлено отсутствием движущихся деталей, сложных компонентов и невысокой ценой материала изготовления (для газовых котлов не используют платиносодержащие термопары).
- Термопара для газового котла может работать как датчик контроля температуры и датчик контроля пламени.
- Диапазон измеряемых температур достаточно широкий, от -250°C до +2500°С
- Для отопительной техники достойная точность измерений.
- Простота монтажа термопары.
Энергонезависимая система газ-контроль для плит и котлов
К недостаткам относят:
- Невозможность ремонта термопары в случае некачественного спая. Выход один — максимально быстрая замена, ведь без температурного датчика работа котла остановится.
- Если термопарные и удлинительные провода слишком длинные, может возникнуть эффект «антенны» для электромагнитных полей.
- Нет высокой точности измерения температур (хотя это не столь важно для работы газового котла).
Выводы
Если вы приняли решение производить отопление вашего жилища с помощью газового котла, помните, что термопара — ключевой элемент безопасной работы агрегата. Устройство термопары достаточно простое и понятное.
Цена более чем приемлема, а разъемы подключения стандартные. Поэтому если вам нужно заменить температурный датчик в случае поломки, проблем не возникнет.
Единственное, что следует учесть — это тип и технические характеристики устройства.
Несмотря на то, что конструкция термоэлектрического элемента очень простая, она является одной из самых важных деталей современного газового оборудования.
Выступая в роли датчика температуры, обеспечивая газ-контроль и наличие пламени, термопара — идеальный элемент защиты вашей безопасности в отапливаемом с помощью газового котла доме.
В любой нештатной ситуации термодатчик и отсекающий клапан сработают таким образом, что подача газа прекратится.
Видео по теме:
