Ein Thermostat ist ein einfaches Gerät, das im Kühlsystem eines Autos, in verschiedenen Haushalts- oder Klimaanlagen sowie in Automatisierungssystemen in der industriellen Produktion zu finden ist.
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Was ist ein thermostat
Ein Thermostat ist ein diskretes mechanisches Gerät, das bei Erreichen eines vorgegebenen Temperatursollwerts seinen Zustand oder den Zustand seiner elektrischen Kontakte ändert.
Diese Kontakte können beispielsweise in Relaisschaltungen verwendet werden, um verschiedene Einheiten zu starten oder zu stoppen oder Informationen über das Erreichen der Temperatur an das APCS-Automatisierungssystem zu übertragen. Das Wort selbst kommt von zwei griechischen Wörtern: "θερµο-", was Hitze bedeutet, und "στατός" - stehend, bewegungslos.
Im Gegensatz zu analogen Temperatursensoren wie z Thermoelement oder Widerstandsthermometer, zeigt der Thermostat zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht den wahren Temperaturwert an. Seine Aufgabe besteht lediglich darin, bei einem voreingestellten Temperaturwert zu „arbeiten“, also seinen Zustand zu ändern. Danach werden je nach Thermostattyp die für die Regelung erforderlichen Aktionen durchgeführt.
Thermostate werden in Geräten oder Systemen verwendet, die etwas auf eine bestimmte Temperatur erwärmen oder kühlen. Zum Beispiel in Kühlschränken, Heizgeräten, Kühlsystemen für Automotoren, Industrieöfen usw.
Woraus besteht ein Thermostat und was ist sein Funktionsprinzip?
Der Aufbau des Thermostats und sein Funktionsprinzip hängen von der Art des verwendeten Sensorelements ab. Dies können Bimetallplatten oder Metallkapseln mit flüssigkeits- oder gasgefüllten Kapillarrohren sein.
Eine Bimetallplatte sind zwei unterschiedliche Metallstreifen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die miteinander verschweißt sind. Beim Erhitzen dehnt sich eine der Metallplatten stärker aus, was bei Erreichen der eingestellten Temperatur zu ihrer Biegung oder Begradigung führt.
Auf diese Weise mechanisch bewegt, kann die Bimetallplatte elektrische Kontakte schließen oder öffnen oder beispielsweise ein Kühlmittelventil öffnen.
Eine andere übliche Art von Thermostat ist Kapillare.Seine Arbeit basiert auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, wonach es bei einer Temperaturänderung in einem thermodynamischen System mechanische Arbeit verrichten muss, bis es einen Gleichgewichtszustand erreicht.
Der Kapillarthermostat umfasst die folgenden Elemente:
- eine Metallkapsel, die ein Arbeitsfluid (z. B. Glykol) enthält;
- ein Kapillarrohr, das den Sensor mit der Thermostatsteuereinheit verbindet;
- ein Steuergerät oder ein elektromechanisches Relais, mit dem der Temperatursollwert eingestellt wird.
Wenn die Metallkapsel erhitzt wird, ändert sich das Volumen ihres Inhalts, der durch das Kapillarrohr auf die Relaismembran drückt und bei Erreichen der angegebenen Temperatur ihre Kontakte schließt oder öffnet.
Bei allen Thermostattypen wird die Temperatur mechanisch durch Drehen der Einstellschraube eingestellt oder vom Hersteller fest auf eine bestimmte Temperatur eingestellt.
Der Zweck des Thermostats
Wie oben erwähnt, besteht die Hauptaufgabe des Thermostats darin, das Temperaturregime zu steuern. Der Einsatzbereich von Thermostaten ist sehr breit: vom Bügeleisen in einer kleinen Wohnung bis zu riesigen Öfen in Industrieanlagen. Sie werden in verschiedenen Geräten, Heizsystemen, Klimaanlagen und Haushaltsgeräten eingesetzt.
Der Thermostat macht ihre Anwendung sicher und gleichzeitig komfortabel, da die Temperaturregelung automatisch erfolgt.
Thermostate können bereits eingebaut oder zusätzlich verwendet werden, beispielsweise in Wassermischern, um den Betrieb von Gaskesseln oder Heizungen anzupassen Geschlecht.
Das Autothermostat ist eine obligatorische Komponente für das Motorkühlsystem.Es hilft, die erforderliche Temperatur ohne Überhitzung aufrechtzuerhalten.
Arten und Typen
Thermostate können nach dem Betriebstemperaturbereich unterteilt werden:
- Geräte, die bei hohen Temperaturen von +300 bis 1200 °C arbeiten.
- Mittlere Thermostate: -60 bis 500 °C.
- Mit dem niedrigsten Temperaturbereich (Kryostate): weniger als -60 °С. Sie arbeiten mit zusätzlichen Kältequellen zusammen.
Außerdem werden Thermostate in Abhängigkeit von der Stabilität und Genauigkeit des Betriebs klassifiziert. Sie sind durch die Abweichung von der eingestellten Temperatur gekennzeichnet:
- 5 - 10 ° C - der schlechteste Indikator des Thermostats.
- 1 - 2 ° C - für einen Luftthermostat ist dies ein guter Indikator, für einen flüssigen jedoch mittelmäßig.
- 0,1 ° C - hervorragend für Luft, Medium - für Flüssigkeit.
- 0,01 °C - für einen Luftthermostat nicht erreichbar, gut für einen Flüssigkeitsthermostat in Sonderausführung.
- 0,001 °C - dieser Indikator kann nur in metrologischen Flüssigkeitsthermostaten erreicht werden.
So testen Sie das Thermostat
Um den Thermostat zu testen, kann die folgende Methode verwendet werden: Wenn die Temperatureinstellung geändert wird, sollten charakteristische Klicks zu hören sein, wenn der Temperaturwert gleich der Umgebungstemperatur ist - die Kontakte schließen und öffnen.
Wenn der Thermostat abnehmbar ist, können Sie versuchen, sein empfindliches Element zu erhitzen und den Betrieb zu überprüfen.
Betrachten wir zum Beispiel den Thermostat im Ofen, dann können Sie durch Einstellen einer bestimmten Temperatur nach dem Aufwärmen die Brennerflamme beobachten: Wenn sie abgenommen hat und auf dem gleichen Niveau bleibt, ist alles in Ordnung.Die Genauigkeit des erhaltenen Ergebnisses kann mit einem Thermometer erreicht werden.
Der korrekte Betrieb des Thermostatsollwerts kann mit einem Thermometer oder erfolgen Multimeter mit Thermoelement. Dieses Verfahren ist beispielsweise für eine Waschmaschine geeignet. Hilfreich ist auch ein Tester, der durch Anschließen an die Thermostatkontakte deren Schließen und Öffnen anzeigt.
Was könnte ein Thermostatproblem sein?
Die Hauptprobleme bei diesem Gerät aller Art sind ständig geschlossene oder offene Kontakte, unabhängig von der Temperatur. Eine weitere Fehlfunktion ist ein großer Fehler, dh eine Diskrepanz zwischen den angegebenen Temperaturanzeigen.
Thermostat vs. Thermostat – was ist der Unterschied?
Temperaturregler sind ein umfangreicheres Konzept. Thermostate gehören dazu.
Moderne Thermostate verfügen über analoge Eingänge von Sensoren mit der Möglichkeit, die gemessene Temperatur auf dem Display anzuzeigen, sowie analoge und diskrete Ausgänge für die Prozesssteuerung. Sie haben die Fähigkeit, gemessene Parameter im Speicher aufzuzeichnen und eine Grafik des Regelungsprozesses anzuzeigen.
Die Aufgabe des Thermostats ist viel einfacher - Kontakte beim eingestellten Temperaturwert zu schalten.
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