Термопара для газової плити: принцип роботи, пристрій, типи, заміна

1. Що таке термопара?
2. Принцип роботи
3. Пристрій і конструкція
4. Перевірка, чистка, заміна
5. Заміна термопари газової плити
6. Поради з безпеки

Наша сеть партнеров Banwar

Для приготування їжі в побуті найчастіше застосовуються газові плити, в яких встановлюються спеціальні пристрої контролю температури. За рахунок ряду переваг для вимірювання використовується термопара. Як правило, одна згадка про це нехитрому пристрої викликає ряд труднощів у розумінні його призначення і принципу роботи. Тому в даній статті ми розглянемо призначення і принцип дії термопари для газової плити.

Що таке термопара?

Термопара являє собою датчик, що перетворює зміна температури в електричний сигнал. Надалі електрична енергія від такого датчика бере участь в роботі електроніки і автоматики плит, газових котлах і колонках. При зміні електричного потенціалу на кінцях термопари в певних межах відбувається блокування газконтроль і горіння в газовій плиті припиняється. Такий пристрій дозволяє, як підтримувати подачу газу до полум'я пальника, так і переривати його подачу в аварійних ситуаціях.

фізично термопара являє собою електричний контакт між двома провідниками з різних матеріалів. Такий контакт може забезпечуватися за допомогою:

• Пайки - забезпечує хороший контакт для легкоплавких матеріалів;
• Зварювання - забезпечує найбільш точні вимірювання, але і найбільш енергоємний процес при виготовленні контакту, добре підходить для тугоплавких матеріалів;
• Обтиску - найбільш простий спосіб, але забезпечує досить низьку точність, оскільки при температурному розширенні і звуженні порушується щільність контакту.

Залежно від параметрів роботи газових колонок або плит застосовуються відповідні способи з'єднання провідників. Слід зазначити, що термопара плити - це сам контакт, в той час, як всі інші складові (дроти, екран, висновки і т.д.) представляють собою термометр.

Принцип роботи

Принцип роботи термопари полягає в наявності певного рівня електричного заряду у будь-якого металу. Його рівень становить близько кількох мікровольт, ця величина визначає здатність електронів металу здійснювати спрямований рух в замкнутому електричному ланцюзі. При з'єднанні двох металів з різним рівнем потенціалу, в точці контакту виникає перехід електронів із зони з великим потенціалом в зону з меншим.

У холодному стані на виході виходить невелика напруга, але, при збільшенні температури цих матеріалів з одного боку, збільшується і різниця потенціалів, відповідно, зростає величина вироблюваної термопарою ЕРС. У фізиці таке явище отримало назву ефекту Зеєбека, на прізвище вченого, який відкрив процес. Приклад вироблення термоерс наведено на малюнку 1:

Рис. 1: принцип роботи термопари

На практиці для з'єднання використовуються матеріали з різними за спрямованістю термоерс. Наприклад, в термопарі з алюмелю і хромелю величина потенціалу змінюється на - 17,3 мкВ і + 24 мкВ відповідно при зміні температури на один градус Цельсія. Таким чином, при нагріванні цього з'єднання до 300 ° С, на виході виникне напруга рівне 24 мВ.

Якщо розглянути схему роботи (рис. 2), в її ланцюга включені три елементи: термопара, термореле і електромагнітний клапан. Термопара спеціально розташовується поблизу вогнища горіння, щоб моментально реагувати на основні процеси в духових шафах.

Рис. 2: Схема роботи

Подивіться на малюнок, при нагріванні контакту термопари в ній виникає ЕРС, яка обумовлює протікання електричного струму через ланцюг термореле до котушки електромагніту. Коли від електричного запалювання запалюється газ, відбувається нагрівання одного кінця термопари в духовці, завдяки описаним вище ефекту в ланцюзі виникає ЕРС. При замкнутих контактах термореле електричний струм протікає від термопари через замкнуті контакти термореле по котушці електромагнітного клапана. При нагріванні термопари величина струму в котушці стає достатньою для переміщення і утримання сердечника котушки, який відкриває клапан подачі газу.

У разі нагрівання духовки до встановленої вами величини спрацьовує термореле і розриває свої контакти в ланцюзі. Через що котушка втрачає збудження і магнітний потік більше не утримує сердечник, який повертається у вихідне положення і закриває клапан Газконтроль. При відсутності подачі газу полум'я в плиті гасне.

Якщо виникає аварійна ситуація, коли в системі відбувається витік газу або перебій, при якому припиняється подача, а через якийсь проміжок знову відновлюється, спрацьовує система Газконтроль. Як тільки в плиті гасне газ, вона стрімко остигає, через що знижується і ЕРС, і величина струму в ланцюзі електромагніту клапана. Клапан повністю закривається і навіть при відновленні газового постачання печі, клапан запобігає його проникнення в духовку.

Таким чином, термопара здійснює функцію газконтроль як у штатній ситуації, так і в аварійній.

Пристрій і конструкція

Рис. 3: приклад конструкції термопари

Конструктивно термопару можна поділити на такі елементи:

• Спай термопари - складається з двох провідників, рідше напівпровідників, з'єднаних в один ланцюг;
• Ізольовані метали - продовжують висновок робочих провідників від місця спайки до точки підключення до електричного кола, на всій протяжності дроти ізолюються одна від одної;
• Екрануючої покриття - виконується у вигляді металевої трубки по всій довжині датчика температури і проводів його підключення.

Спай включає в себе два дроти з різнорідних матеріалів. До складу яких можуть входити кольорові і благородні метали, як правило, в сплавах. Залежно від складу провідників термопари поділяються на кілька типів, особливості яких наведено в таблиці.

Таблиця 1. Типи термопари

K хромель-алюмель TXA від -200 ° С
до +1000 ° С Можливість роботи в нейтральній атмосфері або атмосфері з надлишком кисню L хромель-копель TXK від -200 ° С
до +800 ° С Найвища чутливістю з усіх промислових термопар. Властива тільки висока термоелектрична стабільність при температурах до 600 ° С. E хромель-константан TXKn від -40 ° С
до +900 ° С Висока чутливість. T мідь-константан TMKn від -250 ° С
до +300 ° С Може працювати в атмосфері, в якій невеликий надлишок або недолік кисню. Чи не чутлива до підвищеної вологості. J залізо-константан ТЖК від -100 ° С
до +1200 ° С Добре працює в розрідженій атмосфері. Невисока вартість обумовлена ​​входять до складу залізом. А вольфрам-реній ТВР вище +1800 ° С Хороші показники механічних властивостей при високій температурі. Може працювати при частих і різких теплосменах і при великих навантаженнях. Невибагливість при виготовленні і монтажі, так як мають невелику чутливість до забруднень. N ніхросил-нісіл ТНН від -200 ° С
до +1300 ° С В групі неблагородних металів вважається найточнішою термопарою. Висока стабільність при температурах від 200 до 500 ° С. B платинородій-платинородієвий ТПР від +100 ° С
до +1800 ° С Висока механічна міцність. Велика стабільність при високих температурах. Невелика схильність до зростання зерна і охрупчіванію. Невисока чутливість до забруднення. S платинородій-платина ТПП10 від 0 ° С
до +1700 ° С Висока точність вимірювань. Хороша відтворюваність і стабільність термоЕРС. R платинородій-платинова ТПП14 від 0 ° С
до +1700 ° С Має властивості, ідентичними термопарі типу S.

Як бачите з таблиці, різний тип обумовлює різний робочий діапазон температур, чутливість до її зміни, стабільність при тривалому навантаженні і інші характеристики. Що обов'язково слід враховувати при виборі конкретної моделі для плити в разі заміни або установки з нуля.

Залежно від робочої температури підбирається і відповідний матеріал для ізоляції кручений скручування провідників термопари. Наприклад, до 120ºС можуть застосовуватися будь-які види, до 1300ºС порцелянові. Існують моделі і понад 1300 ºС, в яких для ізоляції використовуються оксиди магнію, берилію і алюмінію, але через те, що в побутових приладах такі температури відсутні, купувати і розглядати подібні термопари недоцільно.

Перевірка, чистка, заміна

Якщо плита початку погано загорятися, цілком ймовірно, що термопара засмітилася або вийшла з ладу. Але варто зазначити, що причина несправності може і не зачіпати цей елемент. Для перевірки слід виконати такі дії - поверніть ручку духовки і підпаліть газ. Якщо після того, як ви відпустите ручку, духовка гасне, це перша ознака, що система Газконтроль не відчиняє клапан подачі газу в плиті.

Швидше за все, що поверхня вимірювального елемента засмітилася, і він не сприймає температурні зміни в навколишньому середовищі. Щоб полагодити газове обладнання в плитах фірм Гефест, Ariston, Indesit, Gorenje і т.д. слід для початку почистити термопару в плиті, для цього:

Якщо такий ремонт газконтроль не приніс бажаного результату, слід перевірити термопару за допомогою мультиметра або мілівольтметра. Для цього вам знадобиться дістатися до місця підключення термопари до електричної мережі плити. Як правило, вона розташовується під передньою панеллю або верхньою кришкою, де знаходитися перемикач температури або газовий клапан. Тут також могли відійти контакти, тоді їх досить просто поправити, якщо немає, переходите до вимірювань.

Встановіть межа вимірювання мультиметра в районі десятків мілівольт. Підключіть щупи до висновків термопари і підігрійте вимірювальний елемент (не обов'язково відкритим вогнем, але це досить доступний спосіб).

Рис. 7: перевірка термопари мультиметром

Якщо мілівольтметр покаже зміна напруги на висновках, пристрій справно і причина в чомусь іншому. В іншому випадку ви могли неправильно встановити межу для вашої моделі термопари або автоматика газконтроль несправна.

Заміна термопари газової плити

У більшості випадків, вихід зі строю характеризується перегоранням провідників. Їх самостійна пайка або зварювання в домашніх умовах можливі, але недоцільні, тому що після зрощування неможливо забезпечити колишню точність вимірювань. Тому оптимальним варіантом є заміна термопари. Для цього:

Поради з безпеки

З огляду на те, що термопара відповідає за безпечну роботу газової плити, слід простежити, щоб під час заміни та експлуатації забезпечувалися оптимальні умови:

• При перших ознаках витоку газу відразу перекривайте газові крани і забезпечте провітрювання приміщення;
• Напрямок вимірювального елемента має рівномірно наближатися до полум'я або розташовуватися уздовж джерела тепла;
• Дріт не повинна відчувати механічного навантаження або натягу, а й вільно бовтатися вона так само не повинна;
• При заміні однієї моделі на іншу, вибирайте підходящу за параметрами і температурному режиму для вашої плити.

Якщо самостійно вам не виходить виконати дану процедуру або після заміни ви відчуваєте запах газу, відразу зверніться в газову службу для запобігання аварійної ситуації.

Відео по темі