Teplotné spínače sa používajú na reguláciu a monitorovanie teploty v aplikáciách priemyselných a stavebných služieb. Nevyhnutné komponenty významne prispievajú k účinnosti a bezpečnosti systémov. Získajte viac informácií o tom, ako fungujú teplotné spínače, o rôznych typoch a širokej škále aplikácií.
Teplotné spínače sú určené na reguláciu a monitorovanie teploty v rôznych systémoch a aplikáciách. Pri prekročení alebo podrezaní určitej teploty prepnú elektrický kontakt, čím zabránia prehriatiu alebo zabezpečia dostatočné zahriatie.
Tento článok sa zaoberá mechanickými teplotnými spínačmi, ktoré využívajú expanziu kovov, kvapalín alebo plynov. Ako teplota stúpa, látky v teplotnom spínači expandujú ďalej a ďalej, až kým sa po dosiahnutí definovanej teploty neuvedie do činnosti spínací kontakt. Spínacie prúdy 10 A alebo viac nie sú problémom pre väčšinu teplotných spínačov. Napríklad malé ohrievače je možné ovládať priamo, zatiaľ čo pre väčšie systémy sa musí použiť pohon, napríklad výkonový stykač. Mechanické teplotné spínače sú tiež pasívne spínače, a preto nevyžadujú napájacie napätie.
Elektronické teplotné spínače sú stále dostupné na trhu. Tie merajú teplotu odporovým teplomerom a elektronicky vyhodnocujú jeho signál. Napríklad spínací bod je možné nastaviť pomocou klávesnice a môže byť vybavený displejom. Teplota môže byť často výstupná cez jednotkový signál (napr. 4 až 20 mA).
Elektronický teplotný spínač
Spínací bod (alebo spínacia teplota) teplotného spínača je teplota, pri ktorej sa kontakt otvára, keď teplota stúpa, a teda sa ohrievač vypne. Spínací bod je pevný pre niektoré spínače, ale môže byť tiež voľne nastavený pre iné verzie. Okrem toho je v teplotných spínačoch takzvaný dolný spínací bod (nazývaný aj bod návratu). Toto je teplota, pri ktorej je kontakt opäť uzavretý chladiacim procesom. Teplotný rozdiel dvoch spínacích bodov je spínacia hysterézia alebo hodnota spätného radenia.
Veľmi presný výsledok riadenia sa dosahuje pomocou regulátorov teploty. Tieto merajú teplotu teplotným senzorom a ako PID regulátory regulujú teplotu presne na cieľovú hodnotu. V prípade binárneho riadenia je možné presné vyváženie zmenou relatívneho času zapnutia pohonu. Napríklad vykurovací výkon sa môže meniť od 0 do 10 kW.
Teplotné spínače sú na druhej strane priradené k diskontinuálnym dvojbodovým regulátorom - procesná teplota s nimi kolíše okolo požadovanej hodnoty. V mnohých aplikáciách sú takéto teplotné výkyvy prijateľné, takže pomocou teplotných spínačov je možné nákladovo efektívne nastaviť veľmi robustný systém regulácie teploty.
Ako už názov napovedá, bimetal sa používa v bimetalových spínačoch. Dva kovy valcované na seba (napr. meď a nikel) majú rôzne koeficienty rozťažnosti. Ako teplota stúpa, kovy expandujú do rôznych stupňov, takže dôjde k vychýleniu a kontakt sa otvorí (NC) alebo uzavrie (NO).
Bimetalové spínače v priemyselnom prostredí majú veľmi kompaktnú konštrukciu a sú zvyčajne zaskrutkované do procesu ako snímač. Ich spínací bod je pevný s výrobou. Okrem toho sú veľmi odolné voči vibráciám – odolnosť proti vibráciám do 10 g nie je nezvyčajná. Spínače sú zapojené v smere vyhodnocovacieho systému pomocou prepojovacieho kábla. Teplotné spínače s bimetalom sa používajú napríklad v kompresoroch – vypínajú kompresor, keď je teplota nad teplotou, alebo spúšťajú aktívne chladenie (napr. ventilátor).
Funkcia bimetalového spínača, zelená = nikel, oranžová = meď
Bimetalový spínač
Tento typ teplotného spínača sa bežne označuje ako termostat a pozostáva zo sondy naplnenej plynom alebo kvapalinou, ktorá je umiestnená v procese. Ak teplota na snímači stúpne, tlak v systéme sa zvýši. Pretože membrána je pripojená k snímaču cez kapilárnu čiaru, je v nej nastavený rovnaký tlak. Membrána sa rozšíri a spustí sa spínač zacvaknutia. Vnútorný priemer kapilárnej línie je napríklad 0,2 mm, čo je len dvojnásobok hodnoty ľudského vlasu (až 0,1 mm).
Snímač a kryt termostatu sú navzájom spojené cez kapilárne vedenie. Maximálne dĺžky kapilárnych šnúr do 5 m sa považujú za uskutočniteľné. Spínací bod je zvyčajne možné nastaviť na kryte.
Na obrázku je znázornený teplotný spínač na reguláciu teploty v miestnosti. V tejto verzii je kapilára vedená iba k špirálovej sonde, ktorá je umiestnená priamo na kryte termostatu.
Funkcia sondy naplnenej plynom alebo kvapalinou
Povrchový termostat pre montáž na stenu
V mnohých prípadoch napríklad kompaktný regulátor reguluje procesnú teplotu, ktorá sa meria elektrickým teplomerom. Na regulátore je nastavená požadovaná hodnota tak, aby bola teplota v procese presne regulovaná na požadovanú hodnotu zodpovedajúcim riadením ohrievača prostredníctvom výstupu regulátora. Teplotný spínač tiež meria teplotu a vypína kúrenie pri hraničnej teplote (napr. 1000 °C).
Aplikácia s teplotným spínačom a regulátorom teploty - (1) regulátor teploty, (2) teplotný spínač, (3) priemyselná pec, (4) kúrenie
Príliš vysoká teplota sa môže vyskytnúť v dôsledku technickej poruchy alebo nesprávnej prevádzky. Existujú zariadenia, pre ktoré je predpísané odstavenie opísané vyššie. Príkladom sú olejové systémy na prenos tepla alebo sušičky na obilie. Často je však jednoducho rozumné chrániť tovar, ktorý sa má spracovať, alebo systém pred prehriatím tým, že ho vypnete a zabránite tak poškodeniu.
V prípade teplotných spínačov na reguláciu je možné nastaviť jednoduchú nastavenú hodnotu – zvyčajne pomocou otočného gombíka. Tieto komponenty sa nazývajú regulátory teploty.
Teplotné spínače na vypnutie pri definovanej hraničnej teplote sa nazývajú teplotné monitory. S týmito teplotnými spínačmi je požadovaná hodnota zvyčajne možná iba pomocou nástroja.
V prípade teplotných spínačov na vypnutie stále existujú tie, pre ktoré sa musí vykonať reset. Ak bol kontakt otvorený v dôsledku prehriatia, nezatvorí sa automaticky, keď sa teplota vráti do dobrej oblasti. Okrem toho je potrebné stlačiť resetovacie tlačidlo alebo resetovacie tlačidlo. Tieto takzvané obmedzovače teploty sa často používajú v nemonitorovaných zariadeniach, kde na mieste nie je technický personál.
Monitory a obmedzovače teploty sú zvyčajne vybavené dodatočnou bezpečnostnou funkciou a potom sa označujú ako bezpečnostné monitory teploty a bezpečnostné obmedzovače teploty.
Termostat
Monitor teploty
Obmedzovač teploty
