Что это и для чего нужно?
Приобретение термопары для газовой плиты – забота о безопасности своей семьи.
По сути – это датчик, регистрирующий температуру. Но только не окружающей среды, а пламени горелки плиты. Впрочем, разработчики не пытались следить за изменением температуры огня, а лишь за его наличием. Горит огонь, датчик нагрет, все работает нормально. Погас огонь, датчик остыл, отключается газ.
Покупка газовой плиты с термопарой не намного дороже, чем без нее, зато гарантирована профилактика утечки газа.
Все просто, эффективно и незатратно. Наличие опции незначительно влияет на цену модели. А безопасность такой плиты повышается.
В общих чертах термодатчик представляет собой небольших размеров цилиндр из спаянных вместе двух металлов. От него идут провода к электромагнитному клапану. Именно он и контролирует подачу газа. Работа системы построена на физических законах, о которых многие забыли сразу после школы.
Повторим физику
Устройство термопары основано на законах физики: закрытый контур из металлических проводников при нагревании производит электрический ток.
Первым эффект, легший в основу термопары, открыл немецкий физик Т. Зеебек. В своих опытах он установил, что закрытый контур из двух проводников различных металлов при нагревании образует электрический ток. При этом, чем больше нагревать спайку проводников, тем больший ток возникает.
Немецкий ученый Т. Зеебек первым обнаружил физическое явление, на котором основано действие термопары.
Один контакт контура нагревается и называется «горячим». Другой, «холодный» должен быть при более низкой температуре. С него и снимается показание температуры. Поскольку зависимость полученного тока от температуры нагревания строго линейна.
Маркировка термопар
Перед приобретением прибора важно разобраться в маркировке изделия, чтобы выбрать подходящий вариант. Опытным путем были установлены пары металлов, использование которых наиболее эффективно
В зависимости от использованных металлов, прибор имеет свою маркировку. Зная ее и характеристики полученных спаев, можно выбрать подходящий для своих нужд датчик
Опытным путем были установлены пары металлов, использование которых наиболее эффективно. В зависимости от использованных металлов, прибор имеет свою маркировку. Зная ее и характеристики полученных спаев, можно выбрать подходящий для своих нужд датчик.
Различают следующие типы:
- K (ТХА/ХА) – никель с хромом или алюмелем. Распространенный, точный и недорогой с точностью +/- 1.10 С и диапазоном от -270 до 12600C.
- L (ТХК) – хромель с копелем. Основная черта – долговечность.
- J – железо с константаном. Второй по популярности с диапазоном от -210 до 7600C, не долговечен.
- T – медь с константаном. Прибор узкой специализации для особо низких температур.
- E – никель или хром с константаном. Высокоточный прибор для средних температур до 8700С.
- N – нихросил. Чрезвычайно точный, но дорогой прибор с диапазоном измерений до 3920C.
В продаже есть сплавы с добавлением усилителей. Они не так популярны, но имеют применение.
Где и как это используют?
В конфорках термопара для газовой плиты работает по простому принципу: есть или нет пламени.
Принцип действия термопары для газовой плиты не сложен, она реагирует на наличие и отсутствие пламени.
В духовке уже требуется контролировать температуру нагревания. Хозяйка устанавливает температуру и, в зависимости от того, насколько близка реальная температура в духовке, датчик регулирует интенсивность подачи газа через электромагнитный клапан.
Термопара для газового духового пара контролирует степень нагрева, а не только наличие пламени.
На том же принципе основана работа термодатчика газовых котлов и колонок. Контролируется температура нагревания воды, что дает возможность экономить потребление газа.
Термопара, установленная на газовый котел и регулирующая нагрев воды, сэкономит семейный бюджет.
Часто встречаются электронные термометры. С их помощью измеряют температуру в помещениях и у человека. Такие приборы гораздо безопаснее ртутных. В свое время они широко использовались в быту.
В промышленности широко применяется такое свойство термопары, как низкая инерционность. Что дает возможность измерять малую разность температур. Высоко ценится и применение датчиков в агрессивных средах и при высоких температурах, порядка 2 000 градусов.
Есть термопары, подходящие для измерения температуры в агрессивной среде. Они обладают устойчивой защитной арматурой.
Что такое термопара для газового котла отопления – как работает, преимущества оборудования
Чтобы измерить температуру внутри топки, газовые котлы оснащаются термопарой. Этот прибор также обеспечивает автоматическое прекращение подачи газа, когда из-за порывов ветра или по другой причине затухает пламя в горелке.
Назначение
Благодаря термопаре для газового котла тепловая энергия преобразовывается в электрическую, тем самым обеспечивая питание электромагнитных катушек. Кроме того, устройство выступает в качестве основы газ-контроля. Для его изготовления используется несколько видов металла, способных стойко переносить значительное нагревание в камере сгорания.
Вместе с термопарой обычно устанавливается автоматический отсекающий клапан, прекращающий поступление газа в топливопровод. Предохранители газовых агрегатов обладают специфическим устройством.
Как только термоэлектрический элемент ломается, или происходит резкое прекращение горения, автоматически срабатывает отсекающий клапан, и подача газа останавливается.
Из чего состоит и как работает
Термоэлектрический преобразователь – это простейшая конструкция, включающая в себя два соприкасающихся в одной или нескольких точках проводника. Материалом изготовления проводников выступают разнородные металлы.
Такая специфика состава дает возможность прибору выполнять свои функции, так как работает термопара в газовом котле благодаря физическому процессу «эффект Зеебека».
При условии прочной коммутации двух тел из разного металла и последующем разогреве соединительного участка открытым пламенем, свободные концы проводника будут давать разницу потенциала. При коммутации к ним вольтметра цепь замыкается, и на измерительном приборе фиксируется напряжение.
Хотя уровень напряжения от разницы потенциалов нагретых металлов и не очень большой, однако даже он в состоянии возбудить индукцию внутри катушек отсекающих клапанов. Когда свободные концы начнут давать напряжение, клапан автоматически срабатывает. Как результат – топливо получает свободный доступ к запальнику
Важно помнить, что последние модели клапанов имеют специфическое устройство: повышенная чувствительность катушек позволяет топливному каналу оставаться в открытом положении до падения напряжения ниже отметки в 20 мВ. Термопара обычно выдает напряжение в 40-50 мВ
Материалы изготовления термопары для газового котла
Для изготовления термопар используются специальные сплавы, в состав которых входят благородные и неблагородные металлы. Принципиальным условием при выборе материалов является наличие у них постоянной повторяемой зависимости между перепадами температуры и напряжением. Формирование групп сплавов для производства тех или иных нагревательных приборов зависит от определенных температурных диапазонов.
В специализированных магазинах имеются следующие разновидности термопар:
- Тип Е (заводская маркировка – ТХКн). Материалом изготовления здесь выступают пластины хромеля и константа, что делает приборы особенно надежными. Рабочая температура допускается в диапазоне от 0 до +600 градусов.
- Тип J (маркировка – ТЖК). Почти полная идентичность термопары типа Е, однако хромель в этом случае заменен железом. Качество термопары типа J также отличается высоким уровнем, при более низкой стоимости. Температурный режим варьируется от -100 до +1200 градусов.
- Тип К (маркировка ТХА). Самая популярная разновидность термопары в котле отопления, получившая повсеместное распространение. Состоит из алюминиевых и хромовых пластин. Температурный диапазон – от -200 до +1350 градусов. Для изделий типа К характерна высокая чувствительность по отношению к температурным колебаниям, при значительной зависимости от условий эксплуатации. Активный контакт с углекислым газом приводит к заметному уменьшению срока службы. Перед тем, как почистить термопару в газовом котле, котел необходимо полностью остановить.
Особенности проверки и замены
Как показывает практика, ремонтировать термопару в случае ее поломки не имеет смысла. Основными признаками того, что клапан или терморегулятор вышел из строя, является прекращение самостоятельного розжига газового котла. Чтобы проверить исправность прибора, необходимо присоединить к одному из концов мультиметр. Другой конец по ходу тестирования разогревают, используя зажигалку или другой способ. Признаком пригодности термопары является показатель напряжение на датчике в районе 50 мВ.
Термопара для газового котла: виды, особенности и принцип работы
Любой котел, независимо от вида и принципа его действия, нуждается в термопаре — устройстве, которое будет контролировать температуру в камере сгорания и автоматически перекрывать подачу газа при исчезновении пламени.
Термопара для газового котла — необходимый элемент в системе отопления, который помогает избежать перегрева котла и возможности его поломки.
Термопара для газового котла
Принцип работы термопары
Чтобы понять как работает термопара в газовом котле, в первую очередь необходимо познакомиться с его устройством и принципом действия.
Термопара — это конструкция из двух пластин-проводников, которая состоит из разных сплавов. Устройство является достаточно простым, но в то же время надежным.
Принцип работы данного устройства базируется на физическом явлении — эффекте Зеебека.
Процесс образования электродвижущей силы на границе стыка двух разнородных проводников, контакты которых имеют температурные отличия. Эффект Зеебека
Если две детали из разнородных металлов прочно соединить, а место соединения нагреть, то на холодных окончаниях спаянного проводника появится разница потенциалов — напряжение. При появлении напряжения клапан сразу автоматически открывается, позволяя топливу проходить к запальнику.
Принцип работы термопары газового котла
Виды термопар
Сегодня рынок котельного оборудования отличается обилием разнообразных термопар, которые подразделяются на несколько типов. Металл, использующийся при их изготовлении, является главным критерием, на основе которого они дифференцируются.
Из неблагородных металлов
Из благородных металлов
В системах автоматики котлов чаще используются термопары типов: E, J, K.
Подключение и проверка
Подключение термопары должно производиться электродами (проводами), изготовленными из того же материала, что и подключаемая термопара.
Либо могут использоваться металлические провода, которые имеют характеристики, аналогичные свойствам электродов на самой термопаре.
Перед подключением термопар для котлов отопления, важно зачистить концы проводов, чтобы удалить окислы, которые оказывают влияние на точность измерений. А во время установки важно проследить за тем, чтобы трубки отвода и подачи топлива были опущены строго вниз. В случае, если термопара сломалась, как правило, восстановить ее уже невозможно, поэтому важно знать, как проверить термопару мультиметром на газовом котле
Срабатывать рабочая термопара должна после 10-30 секунд нагрева
В случае, если термопара сломалась, как правило, восстановить ее уже невозможно, поэтому важно знать, как проверить термопару мультиметром на газовом котле. Срабатывать рабочая термопара должна после 10-30 секунд нагрева. Срабатывать рабочая термопара должна после 10-30 секунд нагрева
Срабатывать рабочая термопара должна после 10-30 секунд нагрева
Чтобы проверить её работоспособность, достаточно соединить один конец с мультиметром — измерительным датчиком, а другой конец нагреть, используя газовую горелку либо зажигалку.
Комбинированный электроизмерительный прибор, который может быть цифровым и аналоговым, объединяет в себе несколько функций (как минимум функции вольтметра, омметра, амперметра). Мультиметр
Рабочая термопара должна иметь напряжение в районе 50 мВ.
В случае подтверждения неисправности термопары, заменить её можно своими руками.
Ремонт термопары своими руками
Чтобы устранить неполадку своими руками необходимо:
- прижимную гайку открутить гаечным ключом и и достать ее конец;
- шнуровкой-нулевкой очистить от загрязнений;
- произвести проверку термопары мультиметром;
- убедиться, что все показатели соответствуют нормам;
- собрать термопару обратно и запустить котел.
Если починить термопару не удается, то всегда есть возможность купить новую. Российский рынок предлагает большой ассортимент данных приборов, выпускаемых различными производителями, например, АБАТ, АОГВ, АКГВ. Их цена колеблется в диапазоне от 300 до 2000 рублей. На газовые котлы иностранного производства (например, Bosch, Viessmann, Vaillant) цена термопары будет выше.
Сегодня термопары нашли активное применение в автоматике газовых котлов, выбор их на рынке велик, и каждый имеет возможность приобрести универсальную термопару. Однако, выбирая термопару самостоятельно можно столкнуться с рядом трудностей. Следует обратиться к специалисту, который подскажет как выбрать прибор, соответствующий всем характеристикам газового котла. Также можно воспользоваться таблицей зависимости технических характеристик прибора с характеристиками газового котла.
Проверка термопары домашней газовой колонки
Длительная эксплуатация домашней газовой колонки вполне допускает такой момент, когда термопара выходит из строя. В этом случае необходима проверка функционирования системы и, соответственно, проверка непосредственно сенсора контроля.
Конечно, далеко не все владельцы газового оборудования способны выполнить такую работу. Да и с точки зрения безопасности, лучшим решением станет обращение в газовую компанию для решения такой задачи.
Но вместе с тем, ситуации могут быть разные, включая невозможность обращения к специалистам по каким-то причинам. Тогда остаётся единственный выход – попытаться сделать работу своими руками.
На картинке показан один из вариантов установленной термопары, которую нужно проверить: 1 – непосредственно горячая область датчика, чаще всего поддающаяся разрушениям; 2 – гайка крепления, которую нужно отвинчивать для демонтажа; Такая же гайка может использоваться на другом конце термопары
В таком варианте развития событий неискушённого в газовых делах пользователя интересует, каким образом проверить термопару на газовом котле с помощью тестера – распространенным прибором диагностики электрики и электроники. Попробуем раскрыть этот технологический момент, дабы облегчить задачу.
Этап #1 — подготовка к проверке тестером
Для начала напомним – тестер представляет собой измерительный прибор – стрелочный или цифровой, при помощи которого доступно измерить:
- сопротивление;
- величину напряжения (переменного и постоянного);
- силу тока (переменного, постоянного).
Отмеченные измеряемые значения являются своего рода основными. А еще, современные тестеры способны проверять ещё целый ряд параметров, к примеру, индуктивность или ёмкость.
Но с учётом принципа работы термопары бытового газового котла, вполне достаточно режима измерения напряжения в диапазоне милливольт.
Процедура тестирования термопары при помощи измерительного прибора и простого нагревательного элемента – парафиновой свечи. Как видно из показаний тестера (25 мВ), датчик контроля пламени газовой горелки исправен
Помимо измерительного прибора (тестера), наладчику потребуется ещё один достаточно простой инструмент – источник нагрева. Лучше, если такой источник будет иметь способность излучать открытое пламя. Поэтому, оптимальным вариантом здесь будет использование обычной парафиновой свечи.
Этап #2 — визуальный осмотр на наличие дефектов
Сама процедура тестирования сенсора контроля пламени несложная. Однако, прежде чем приступать к выполнению горячего теста, рекомендуется внимательно изучить термопару визуально с внешней стороны.
При осмотре области спая и нисходящего стержня на поверхности не должны просматриваться физические дефекты металла, в том числе области прогара.
Этап #3 — тестирование работоспособности датчика
Завершив визуальный осмотр, можно приступить непосредственно к выполнению горячей проверки. Для этого область спая и нисходящий участок стержня термопары газовой колонки помещается над фитилем свечи.
Далее на терминальные концы термопары подключается измерительный прибор (тестер), после чего свечу зажигают. Формируемый потенциал наблюдают на рабочей шкале измерительного прибора.
По сути, для проверки работоспособности сенсора допустимо использовать любой подходящий источник нагрева, например, бытовую зажигалку. Правда, в зависимости от мощности нагревающего источника, показания на тестере могут быть ниже нормы или, напротив, выше нормы
Отсутствие каких-либо показаний электрического потенциала явно свидетельствует о неисправности сенсора. При частичных дефектах на измерительном приборе могут отмечаться хаотичные (неустойчивые) показания единиц милливольт. Если же датчик газовой колонки исправен, на приборе, как правило, фиксируют стабильное значение, равное десяткам милливольт (20-30 мВ).
Причём, по мере нагрева корпуса термопары пламенем свечи, показания на шкале прибора незначительно меняется в сторону увеличения. Если же пламя свечи загасить, показания тестера устремятся к нулевому значению по мере остывания корпуса стержня и области спая. Вот, собственно и всё. При таком развитии событий, термопару, как вполне исправную, можно смело ставить по месту действия.
Принцип работы
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.
Как работает термопара.
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.
Будет интересно Чему равна электроемкость конденсатора?
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.
Устройство термопары.
Конструкция устройства
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.
Термопара типа J.
Холодный спай
Холодный спай часто представляет собой точку, где свободные концы проводов термопары подсоединяются к измерительному прибору. В силу того, что измерительный прибор в цепи термопары в действительности измеряет разность напряжения между двумя спаями, то напряжение холодного спая должно поддерживаться на неизменном уровне, насколько это возможно. Поддерживая напряжение на холодном спае на неизменном уровне мы тем самым гарантируем, что отклонение в показаниях измерительного прибора свидетельствует о изменении температуры на рабочем спае.
Если температура вокруг холодного спая меняется, то величина напряжения на холодном спае также изменится. В результате изменится напряжение на холодном спае. И как следствие разница в напряжении на двух спаях тоже изменится, что в конечном итоге приведет к неточным показаниям температуры. Для того, чтобы сохранить температуру на холодном спае на неизменном уровне во многих термопарах используются компенсирующие резисторы. Резистор находится в том же месте, что и холодный спай, так что температура воздействует на спай и резистор одновременно.
Термопара газовой плиты.
Рабочий спай термопары (горячий)
Рабочий спай — это спай, который подвержен воздействию технологического процесса, чья температура измеряется. Ввиду того, что напряжение, генерируемое термопарой прямо пропорционально ее температуре, то при нагревании рабочего спая, он генерирует больше напряжения, а при охлаждении — меньше.
Из чего состоит термопара.
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
- Два металла с разными физическими свойствами образуют замкнутую цепь;
- Место, где проводники соединены между собой путем качественной спайки, помещается в открытое пламя;
- На холодных концах спая возникнет напряжение — разница потенциалов.
- Если к ним подключить измерительное приспособление, цепь замкнется и появится электрический ток, напряжения которого будет достаточно для возникновения в катушке электромагнитного клапана индукции, которая пустит газ к запальнику.
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.
