Bimetall Thermostat schalter
Was ist Bimetallstreifen? Was ist die Funktion des Bimetall -Thermostats?
Ein Bimetallstreifen wird verwendet, um eine Temperaturänderung in eine mechanische Verschiebung umzuwandeln. Der Streifen besteht aus zwei Streifen unterschiedlicher Metalle, die sich beim Erhitzen unterschiedlich schnell ausdehnen. Die unterschiedlichen Ausdehnungen zwingen das Flachband, sich bei Erwärmung in eine Richtung zu biegen und in die entgegengesetzte Richtung, wenn es unter seine Anfangstemperatur abgekühlt wird. Das Metall mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten befindet sich beim Erwärmen des Bandes auf der Außenseite der Kurve und beim Abkühlen auf der Innenseite.
Entwicklung und Anwendung mehrerer Bimetalle: KSD301, 17AM, TB02, Überlastschutz schalter, Kontakt bimetall thermostat Modell TFS35, Klixon 6AP/ 8AM/2/3/4AM/3MP/TH10/9700/YS11/ YS10
Bei einigen Anwendungen wird der Bimetallstreifen in flacher Form verwendet. In anderen wird es aus Gründen der Kompaktheit in eine Spule gewickelt. Die größere Länge der gewickelten Version sorgt für eine verbesserte Empfindlichkeit.
Die Krümmung eines Bimetallträgers lässt sich durch folgende Gleichung beschreiben:
Uhren
Mechanische Uhrwerke reagieren empfindlich auf Temperaturänderungen, da jedes Teil winzige Toleranzen aufweist und dies zu Fehlern bei der Zeitmessung führt. Um dieses Phänomen im Mechanismus einiger Zeitmesser zu kompensieren, wird ein Bimetallstreifen verwendet. Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung einer Bimetallkonstruktion für den kreisförmigen Kranz der Unruh. Was es tut, ist ein Gewicht in radialer Richtung mit Blick auf die Kreisebene von der Unruh nach unten zu bewegen, wobei dann das Trägheitsmoment der Unruh variiert. Da die Feder, die die Unruh steuert, mit steigender Temperatur schwächer wird, wird der Durchmesser der Unruh kleiner, um das Trägheitsmoment zu verringern und die Schwingungsperiode (und damit die Zeitmessung) konstant zu halten.
Heutzutage wird dieses System nicht mehr verwendet, da Legierungen mit niedrigem Temperaturkoeffizienten wie Nivarox, Parachrom und viele andere je nach Marke auftauchen.
Thermostate
Thermostat mit Bimetallwendel
Bei der Regelung von Heizen und Kühlen werden Thermostate verwendet, die über einen weiten Temperaturbereich arbeiten. Bei diesen ist ein Ende des Bimetallstreifens mechanisch fixiert und an einer elektrischen Stromquelle befestigt, während das andere (bewegte) Ende einen elektrischen Kontakt trägt. Bei einstellbaren Thermostaten wird ein weiterer Kontakt mit einem Regulierknopf oder Hebel positioniert. Die so eingestellte Position steuert die geregelte Temperatur, die als Sollwert bezeichnet wird.
Einige Thermostate verwenden einen Quecksilberschalter, der mit beiden elektrischen Leitungen verbunden ist. Der Winkel des gesamten Mechanismus ist einstellbar, um den Sollwert des Thermostats zu steuern.
Je nach Anwendung kann eine höhere Temperatur einen Kontakt öffnen (wie bei einer Heizungssteuerung) oder einen Kontakt schließen (wie bei einem Kühlschrank oder einer Klimaanlage).
Die elektrischen Kontakte können die Leistung direkt (wie bei einem Haushaltsbügeleisen) oder indirekt steuern, indem sie die elektrische Leistung über ein Relais oder die Zufuhr von Erdgas oder Heizöl über ein elektrisch betätigtes Ventil schalten. Bei einigen Erdgas-Heizgeräten kann der Strom mit einem Thermoelement bereitgestellt werden, das von einer Zündflamme (einer kleinen, ständig brennenden Flamme) erhitzt wird.
Bei Geräten ohne Zündflammen (wie bei den meisten modernen Gaswäschetrocknern und einigen Erdgasheizungen und dekorativen Kaminen) wird die Stromversorgung der Kontakte durch eine reduzierte Haushaltsstrom leistung bereitgestellt, die ein Relais betätigt, das ein elektronisches Zündgerät steuert, entweder eine Widerstandsheizung oder eine elektrisch betriebene Funkenerzeugung vorrichtung.
Thermometer
Ein direkt anzeigendes Zeigerthermometer, das in Haushaltsgeräten (wie ein Terrassenthermometer oder ein Fleischthermometer) üblich ist, verwendet in seiner gängigsten Ausführung einen in eine Spule gewickelten Bimetallstreifen. Die Spule wandelt die lineare Bewegung der Metallexpansion durch die gezogene Spiralform in eine Kreisbewegung um. Ein Ende der Spule ist als Fixpunkt am Gehäuse des Gerätes befestigt und das andere treibt eine Anzeigenadel in einem Rundanzeiger an. Ein Bimetallstreifen wird auch in einem Aufzeichnungsthermometer verwendet. Das Breguet-Thermometer besteht aus einer trimetallischen Wendel, um ein genaueres Ergebnis zu erhalten.
Wärmekraftmaschine
Wärmekraftmaschinen sind nicht die effizientesten, und bei Verwendung von Bimetallstreifen ist der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschinen noch geringer, da keine Kammer zur Aufnahme der Wärme vorhanden ist. Außerdem können die Bimetallstreifen in ihren Bewegungen keine Festigkeit aufbringen, der Grund dafür ist, dass, um vernünftige Biegungen (Bewegungen) zu erreichen, beide Metallstreifen dünn sein müssen, um den Unterschied zwischen der Dehnung bemerkbar zu machen. Die Verwendung von Metallbändern in Wärmekraftmaschinen liegt daher meist in einfachen Spielzeugen, die gebaut wurden, um zu demonstrieren, wie das Prinzip zum Antrieb einer Wärmekraftmaschine verwendet werden kann.
Elektronische Geräte
Bimetallstreifen werden in Leitungsschutzschaltern verwendet, um Stromkreise vor Überstrom zu schützen. Eine Drahtspule wird verwendet, um einen Bimetallstreifen zu erhitzen, der sich biegt und ein Gestänge betätigt, das einen federbetätigten Kontakt entriegelt. Dieser unterbricht den Stromkreis und kann nach Abkühlung des Bimetallstreifens zurückgesetzt werden.
Bimetallstreifen werden auch in Zeitrelais, Gasherd-Sicherheitsventilen, Thermoblinkern für ältere Blinker und Leuchtstofflampenstartern verwendet. Bei einigen Geräten reicht der direkt durch den Bimetallstreifen fließende Strom aus, um diesen zu erwärmen und die Kontakte direkt zu betätigen. Es wurde auch in mechanischen PWM-Spannungsreglern für Automobilanwendungen verwendet.
Ein Bimetallstreifen wird verwendet, um eine Temperaturänderung in eine mechanische Verschiebung umzuwandeln. Der Streifen besteht aus zwei Streifen unterschiedlicher Metalle, die sich beim Erhitzen unterschiedlich schnell ausdehnen. Die unterschiedlichen Ausdehnungen zwingen das Flachband, sich bei Erwärmung in eine Richtung zu biegen und in die entgegengesetzte Richtung, wenn es unter seine Anfangstemperatur abgekühlt wird. Das Metall mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten befindet sich beim Erwärmen des Bandes auf der Außenseite der Kurve und beim Abkühlen auf der Innenseite.
Entwicklung und Anwendung mehrerer Bimetalle: KSD301, 17AM, TB02, Überlastschutz schalter, Kontakt bimetall thermostat Modell TFS35, Klixon 6AP/ 8AM/2/3/4AM/3MP/TH10/9700/YS11/ YS10
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| Einstellbarer Bimetall-Thermostat schalter | KSD301 Bimetall-Thermostat schalter | Bimetall-Thermostat schalter |
bimetallische Eigenschaften
Das Band besteht aus zwei Bändern unterschiedlicher Metalle, die sich beim Erhitzen unterschiedlich stark ausdehnen, meist Stahl und Kupfer oder in einigen Fällen Stahl und Messing. Die Streifen werden über ihre gesamte Länge durch Nieten, Löten oder Schweißen miteinander verbunden. Die unterschiedlichen Ausdehnungen zwingen das Flachband, sich bei Erwärmung in eine Richtung zu biegen und in die entgegengesetzte Richtung, wenn es unter seine Anfangstemperatur abgekühlt wird. Das Metall mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten befindet sich beim Erwärmen des Bandes auf der Außenseite der Kurve und beim Abkühlen auf der Innenseite. Die seitliche Verschiebung des Streifens ist viel größer als die geringe Längenausdehnung in jedem der beiden Metalle.Bei einigen Anwendungen wird der Bimetallstreifen in flacher Form verwendet. In anderen wird es aus Gründen der Kompaktheit in eine Spule gewickelt. Die größere Länge der gewickelten Version sorgt für eine verbesserte Empfindlichkeit.
Die Krümmung eines Bimetallträgers lässt sich durch folgende Gleichung beschreiben:
bimetallische Anwendungen
Dieser Effekt wird in einer Reihe von mechanischen und elektrischen Geräten genutzt.Uhren
Mechanische Uhrwerke reagieren empfindlich auf Temperaturänderungen, da jedes Teil winzige Toleranzen aufweist und dies zu Fehlern bei der Zeitmessung führt. Um dieses Phänomen im Mechanismus einiger Zeitmesser zu kompensieren, wird ein Bimetallstreifen verwendet. Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung einer Bimetallkonstruktion für den kreisförmigen Kranz der Unruh. Was es tut, ist ein Gewicht in radialer Richtung mit Blick auf die Kreisebene von der Unruh nach unten zu bewegen, wobei dann das Trägheitsmoment der Unruh variiert. Da die Feder, die die Unruh steuert, mit steigender Temperatur schwächer wird, wird der Durchmesser der Unruh kleiner, um das Trägheitsmoment zu verringern und die Schwingungsperiode (und damit die Zeitmessung) konstant zu halten.
Heutzutage wird dieses System nicht mehr verwendet, da Legierungen mit niedrigem Temperaturkoeffizienten wie Nivarox, Parachrom und viele andere je nach Marke auftauchen.
Thermostate
Thermostat mit Bimetallwendel
Bei der Regelung von Heizen und Kühlen werden Thermostate verwendet, die über einen weiten Temperaturbereich arbeiten. Bei diesen ist ein Ende des Bimetallstreifens mechanisch fixiert und an einer elektrischen Stromquelle befestigt, während das andere (bewegte) Ende einen elektrischen Kontakt trägt. Bei einstellbaren Thermostaten wird ein weiterer Kontakt mit einem Regulierknopf oder Hebel positioniert. Die so eingestellte Position steuert die geregelte Temperatur, die als Sollwert bezeichnet wird.
Einige Thermostate verwenden einen Quecksilberschalter, der mit beiden elektrischen Leitungen verbunden ist. Der Winkel des gesamten Mechanismus ist einstellbar, um den Sollwert des Thermostats zu steuern.
Je nach Anwendung kann eine höhere Temperatur einen Kontakt öffnen (wie bei einer Heizungssteuerung) oder einen Kontakt schließen (wie bei einem Kühlschrank oder einer Klimaanlage).
Die elektrischen Kontakte können die Leistung direkt (wie bei einem Haushaltsbügeleisen) oder indirekt steuern, indem sie die elektrische Leistung über ein Relais oder die Zufuhr von Erdgas oder Heizöl über ein elektrisch betätigtes Ventil schalten. Bei einigen Erdgas-Heizgeräten kann der Strom mit einem Thermoelement bereitgestellt werden, das von einer Zündflamme (einer kleinen, ständig brennenden Flamme) erhitzt wird.
Bei Geräten ohne Zündflammen (wie bei den meisten modernen Gaswäschetrocknern und einigen Erdgasheizungen und dekorativen Kaminen) wird die Stromversorgung der Kontakte durch eine reduzierte Haushaltsstrom leistung bereitgestellt, die ein Relais betätigt, das ein elektronisches Zündgerät steuert, entweder eine Widerstandsheizung oder eine elektrisch betriebene Funkenerzeugung vorrichtung.
Thermometer
Ein direkt anzeigendes Zeigerthermometer, das in Haushaltsgeräten (wie ein Terrassenthermometer oder ein Fleischthermometer) üblich ist, verwendet in seiner gängigsten Ausführung einen in eine Spule gewickelten Bimetallstreifen. Die Spule wandelt die lineare Bewegung der Metallexpansion durch die gezogene Spiralform in eine Kreisbewegung um. Ein Ende der Spule ist als Fixpunkt am Gehäuse des Gerätes befestigt und das andere treibt eine Anzeigenadel in einem Rundanzeiger an. Ein Bimetallstreifen wird auch in einem Aufzeichnungsthermometer verwendet. Das Breguet-Thermometer besteht aus einer trimetallischen Wendel, um ein genaueres Ergebnis zu erhalten.
Wärmekraftmaschine
Wärmekraftmaschinen sind nicht die effizientesten, und bei Verwendung von Bimetallstreifen ist der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschinen noch geringer, da keine Kammer zur Aufnahme der Wärme vorhanden ist. Außerdem können die Bimetallstreifen in ihren Bewegungen keine Festigkeit aufbringen, der Grund dafür ist, dass, um vernünftige Biegungen (Bewegungen) zu erreichen, beide Metallstreifen dünn sein müssen, um den Unterschied zwischen der Dehnung bemerkbar zu machen. Die Verwendung von Metallbändern in Wärmekraftmaschinen liegt daher meist in einfachen Spielzeugen, die gebaut wurden, um zu demonstrieren, wie das Prinzip zum Antrieb einer Wärmekraftmaschine verwendet werden kann.
Elektronische Geräte
Bimetallstreifen werden in Leitungsschutzschaltern verwendet, um Stromkreise vor Überstrom zu schützen. Eine Drahtspule wird verwendet, um einen Bimetallstreifen zu erhitzen, der sich biegt und ein Gestänge betätigt, das einen federbetätigten Kontakt entriegelt. Dieser unterbricht den Stromkreis und kann nach Abkühlung des Bimetallstreifens zurückgesetzt werden.
Bimetallstreifen werden auch in Zeitrelais, Gasherd-Sicherheitsventilen, Thermoblinkern für ältere Blinker und Leuchtstofflampenstartern verwendet. Bei einigen Geräten reicht der direkt durch den Bimetallstreifen fließende Strom aus, um diesen zu erwärmen und die Kontakte direkt zu betätigen. Es wurde auch in mechanischen PWM-Spannungsreglern für Automobilanwendungen verwendet.
