Термостат – это простой прибор, который можно встретить в системе охлаждения автомобиля, в различной бытовой или климатической технике, а также в системах автоматизации на промышленном производстве.
Содержание
Что такое термостат
Термостат – это дискретный механический прибор, который при достижении заданной уставки по температуре, изменяет своё состояние или состояние своих электрических контактов.
Эти контакты, например, могут использоваться в релейных электросхемах, запуская или останавливая различные агрегаты или передавать информацию о достижении температуры в систему автоматизации АСУТП. Само слово происходит от двух греческих слов: «θερµο-», что означает тепло и «στατός» — стоячий, неподвижный.
В отличие от аналоговых датчиков температуры, таких как термопара или термометр сопротивления, термостат не покажет истинное значение температуры в определённый момент времени. Задача его заключается лишь в том, чтобы при выставленном заранее значении температуры «сработать», то есть изменить своё состояние. После этого в зависимости от типа термостата выполняются требуемые при регулировании действия.
Термостаты применяют в устройствах или системах, которые что-либо нагревают или охлаждают до заданных температурных значений. Например, в холодильниках, отопительных приборах, системах охлаждения автомобильных двигателей, промышленных печах и др.
Из чего состоит термостат и какой у него принцип работы
Устройство термостата и его принцип работы зависят от используемого типа чувствительного элемента. Это могут быть биметаллические пластинки или металлические капсулы с капиллярными трубками, заполненные жидкостью или газом.
Биметаллическая пластина представляет собой две разнородные металлические полоски с разными коэффициентами теплового расширения, которые сваривают вместе. Во время нагрева одна из металлических пластин расширяется больше, что приводит, при достижении заданной температуры, к её изгибанию или выпрямлению.
Механически передвигаясь таким образом, биметаллическая пластина может замкнуть или разомкнуть электрические контакты или, например, открыть клапан охлаждающей жидкости.
Ещё один из распространенных видов термостата – капиллярный. Его работа основана на первом законе термодинамики, согласно которому при изменении температуры в термодинамической системе, она должна выполнять механическую работу до тех пор, пока не придет в равновесное состояние.
Капиллярный термостат включает в себя следующие элементы:
- металлическую капсулу, содержащую рабочую жидкость (например, гликоль);
- капиллярную трубку, соединяющий датчик с регулирующим блоком термостата;
- регулирующий блок или электромеханическое реле, при помощи которого задаётся уставочное значение температуры.
При нагреве металлической капсулы изменяется объём её содержимого, которое через капиллярную трубку давит на мембрану реле и при достижении заданной температуры происходит замыкание или размыкание его контактов.
У всех типов термостатов задание температуры происходит механически, поворачивая регулировочный винт, либо жёстко задано производителем на определённую температуру.
Назначение термостата
Как было сказано выше, основной задачей термостата является контроль за температурным режимом. Сфера использования термостатов очень широкая: от утюга в маленькой квартире до огромных печей на промышленных объектах. Они применяются в различной технике, отопительных системах, кондиционерах и бытовых приборах.
Термостат делает их использование безопасным и в то же время комфортным, поскольку регулирование температуры осуществляется автоматически.
Термостаты могут быть уже встроенными или применяться дополнительно, например, в смесителях для воды, для корректировки работы газовых котлов или подогрева пола.
Автомобильный термостат – обязательный компонент для системы охлаждения двигателя. Он помогает поддерживать необходимую температуру, не допуская перегрева.
Виды и типы
Термостаты можно разделить в зависимости от диапазона рабочих температур:
- Устройства, работающие при высоких температурных показателях от +300 до 1200 °С.
- Термостаты среднего уровня: от -60 до 500 °С.
- С самым низким диапазоном температур (криостаты): менее -60 °С. Они работают вместе с дополнительными источниками холода.
Также термостаты классифицируются в зависимости от стабильности и точности срабатывания. Их характеризирует отклонение от заданной температуры:
- 5 – 10 °С – наихудший показатель термостата.
- 1 — 2 °С – для воздушного термостата это хороший показатель, но для жидкостного – посредственный.
- 0,1 °С – отлично для воздушного, средне – для жидкостного.
- 0,01 °С – не достижимо для воздушного, хорошо для жидкостного термостата специальной конструкции.
- 0,001 °С – такой показатель может быть достигнут только в метрологических жидкостных термостатах.
Как проверить работу термостата
Для проверки термостата можно использовать следующий метод: при изменении температурной уставки должны быть слышны характерные щелчки при прохождении значения температуры, равной температуре окружающей среды – замыкание и размыкание контактов.
Если термостат съёмный, то можно попробовать нагреть его чувствительный элемент и проверить срабатывание.
Если, например, рассмотреть термостат в духовке, то задав определенную температуру, после прогрева можно понаблюдать за пламенем горелки: если оно уменьшилось и остается на одном уровне, то все в порядке. Точности полученного результата можно достигнуть, используя термометр.
Правильность срабатывания уставочного значения термостата можно при помощи термометра или мультиметра с термопарой. Такой способ подойдет, например, для стиральной машины. Также поможет тестер, который подсоединив к контактам термостата покажет их замыкание и размыкание.
Какие могут быть неисправности термостата
Основные неполадки данного прибора всех разновидностей — это постоянно замкнутые или разомкнутые контакты, независимо от показателей температуры. Еще одна из неисправностей – это большая погрешность, то есть несоответствие температурных показателей заданным.
Термостат и терморегулятор – в чем разница
Терморегуляторы – это более ёмкое понятие. Термостаты являются их частью.
Современные терморегуляторы имеют аналоговые входа от датчиков, с возможность отображения измеряемой температуры на дисплее и аналоговые и дискретные выхода для управления технологического процесса. Имеют возможность записи измеряемых параметров в память и вывода графика процесса регулирования.
Задача термостата намного проще – переключить контакты при выставленном значении температуры.
Похожие статьи:
Загрузка...