Что такое термостат и какой у него принцип работы

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.

Что такое термостат и какой у него принцип работы

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

Что такое 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.

Что такое термостат и какой у него принцип работы

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.

Что такое термостат и какой у него принцип работы

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.

Что такое термостат и какой у него принцип работы

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.

Что такое термостат и какой у него принцип работы Что такое термостат и какой у него принцип работы

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.

Что такое термостат и какой у него принцип работы

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector