Биметаллическая пластина и ее использование в электротехнике
Биметаллическая пластина — это пластина, специально изготовленная из пары различных металлов или из биметалла. Такие пластины традиционно используют в термомеханических датчиках.
Биметалл или соединенные механически два куска различных, с разной степенью теплового расширения, металлов, обладают довольно интересной особенностью, которая состоит в следующем.
Если пару одинаковых пластин, то есть изготовленных из одинакового металла, и имеющих одинаковые размеры, подвергнуть нагреву, то они удлинятся в одинаковой степени. Но если пластины будут изготовлены из разных металлов (скажем, одна из меди, а вторая — из железа), то при их совместном нагреве, из-за различного теплового расширения, пластины удлинятся по-разному.
Сваренные, спаянные или склепанные две пластины образуют единую биметаллическую пластину. Один конец такой пластины, обычно, закрепляют статично в неподвижном держателе внутри устройства, а второй свободен перемещаться в сooтветствии с текущей температурой пластины в целом.
Такие пластины для различных назначений изготавливают обычно из латуни и инвара (инвар — это сплав никеля и железа). В результате нагрева, пластина изогнется в сторону металла с меньшим тепловым расширением, и свободный конец пластины в результате деформации переместится. Пластины работоспособны в весьма широком температурном диапазоне.
Использование биметаллических пластин в электротехнике
В защитных устройствах и термостатах биметаллические пластины управляют состоянием электрических контактов. Пластина размыкает или замыкает цепь нагревательного элемента, отключает питание бойлера и т. п.
В простейших конструкциях контакты сводятся и разводятся медленно, в более прихотливых — на несколько миллиметров резким скачком (характерные щелчки можно слышать от утюга во время глажки или от домашнего обогревателя, отрегулированного на определенную температуру).
В электрическом чайнике контакты биметаллической пластины защищают его от перегрева, а в автоматическом выключателе — проводку от превышения допустимой величины тока.
Так называемые тепловые реле или автоматические выключатели, требующие повторного взвода вручную после устранения персоналом неполадки — и тут и там биметаллическая пластина.
В стартерах люминесцентных ламп и в схемах управления электродвигателями биметаллические пластины служат для переключения режима работы устройства после его включения. Когда устройство запущено в работу, пластина начинает и продолжает разогреваться.
Биметаллические пластины в этом случае оснащаются специальным подогревателем и контактом, имеется подогревающая обмотка из провода высокого сопротивления, либо разогревается непосредственно пластина от пропускаемого по ней тока. Так работают некоторые защитные реле и генераторы импульсов переключения. Если в процессе работы мотор перегреется, то реле сработает и отключит мотор от сети.
Такой прибор энергетически, конечно, прожорлив, однако в нем отсутствуют механически трущиеся части, он отличается вибростойкостью, устойчив к загрязнениям и сам восстанавливается при отсыревании.
Измерительные приборы данного типа, на биметаллических пластинах, по сей день успешно применяются в автоэлектронике.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Устройство и применение биметаллической пластины
Отправим материал на почту
Чтобы яснее представлять себе, что такое биметаллическая пластина, нужно разобраться в её составе, точнее, что подразумевается под определением биметаллов. Это может быть сплав либо механическое соединение двух или более металлов, что необходимо для изменения химических, механических и других качеств. Такие композиты относятся к группе прецизионных материалов (сплавов).
Устройство и применение
По сути, это отрезок ленты из биметалла, где один конец зафиксирован неподвижно, а другой смещается в одну или другую сторону, в зависимости от нагрева. Итак, в общих чертах с вопросом о том, что такое биметаллическая пластина, мы уже разобрались – теперь посмотрим, для чего это нужно.
Когда два разнородных металла зафиксированы между собой и представляют как бы одно целое, то при термическом воздействии они будут вести себя по-разному. Например, если это медь и сталь, то коэффициент расширения Cu гораздо выше, нежели у Fe, следовательно, при нагреве свободный конец будет загибаться в сторону стали. Примерная схема такой деформации показана на изображении выше.
Примечание: есть механизмы, где нужны две биметаллические пластины, когда они закреплены между собой механическим путем (заклепки) или сваркой (пайкой).
Если говорить о применении, то биметаллическая пластина, это подвижная с одной и неподвижная с другой стороны клемма, отвечающая за разъединение или замыкание контактов нагревательного прибора, в зависимости от температуры.
Термостаты
Для самого обыкновенного термостата, где нет никакой электроники, биметаллическая пластина выполняет функцию термореле или термодатчика – как угодно. Это означает, что она управляет контактами электрической цепи – когда полоса под воздействием тепла деформируется в одну или в другую сторону, то она давит на клемму или же этот упор слабеет, что приводит к замыканию-размыканию цепи. Если бы функция клеммы была возложена непосредственно на пластину, то контакты обязательно бы искрили и подгорали. Но так как это только рычаг, то замыкание-размыкание происходит резко, не вызывая искр.
Также биметаллическая пластина является неотъемлемой частью различных термореле и предохранителей. Например, самый обычный электрочайник на вашей кухне или утюг для глажки включается и выключается прибором, где задействована функция, основанная на разнице коэффициентов теплового расширения разнородных металлов. А ваши автоматические пробки или автоматы на электросчетчике срабатывают при повышении допустимой нагрузки, разрывая цепь подачи питания.
Другие приборы
Применение биметаллических пластин необходимо в стартерах люминесцентных ламп и электрических двигателей. Как в одном, так и в другом случае, нагрев биметалла продолжается непрерывно в период активности приборов.
Такой композиционный материал используется в контрольно-измерительных приборах, например, это может быть термометр с функцией подогрева. Такие устройства требуют повышенного потребления энергии, зато там нет механического износа деталей от трения. А ещё такие приборы устойчивы к вибрациям разной частоты, даже можно сказать, что они не реагируют на колебания вообще. Хорошим примером долговечности таких устройств можно назвать вибростойки, которые не реагируют на загрязнения и при этом способны восстанавливаться при увлажнении – это из области автомобилестроения.
Заключение
Для биметаллической пластины в современных технологиях найдется множество вариантов её применения, так как законы физики всегда остаются неизменными. Без этого композиционного материала не обходятся такие отрасли, как машиностроение и авиация, тяжелая промышленность и заводы прецизионных приборов. Также биметаллические пластины необходимы в научно-исследовательских институтах.
Биметаллическая пластина
Биметалли́ческая пласти́на — пластина, изготовленная из биметалла или из механически соединённых кусков двух различных металлов. Как правило, используется как основная часть термомеханического датчика.
Содержание
Устройство
Представляет собой отрезок ленты из биметалла. Один конец ленты, как правило, неподвижно закреплён в устройстве, а другой — перемещается в зависимости от температуры пластины.
Встречаются устройства, состоящие из 2 пластин разнородных металлов, закреплённых одними концами и соединённых (клёпкой, пайкой или сваркой) у других концов. При изменении температуры соединённый конец пластин перемещается.
Применение
Термостаты и защитные устройства
Изгибающаяся биметаллическая пластина управляет электрическими контактами, замыкающими или размыкающими цепь подогревателя. (В случае защитных устройств — отключающие электропитание нагрузки).
Могут сводить-разводить контакты постепенно (дешёвая ненадёжная конструкция — контакты искрят и обгорают), а могут срабатывать скачком (механическая бифуркация), сразу перемещая контакт на несколько миллиметров (щелчки от таких переключений слышны при работе утюгов).
Применяются как защитные устройства: для защиты от перегрева (например в электрочайнике) или от превышения силы тока (предохранители). могут быть как самовосстанавливающимися, так и требующими вмешательства персонала (предполагается, что персонал найдёт и устранит причину неполадки, и только потом вернёт предохранитель во включённое состояние).
Генераторы импульсов и реле времени
Биметаллическая пластина с контактом и с подогревателем (применяется обмотка из высокоомного провода либо сама пластина, по которой пропускают ток).
Применяется для переключения режимов работы устройств после их включения (например, в стартёрах люминесцентных ламп и электромоторов). В этом случае нагрев пластины продолжается всё время, пока устройство включено.
Измерительные приборы
Разновидность биметаллического термометра с подогревателем. В зависимости от способа включения может быть вольтметром или амперметром. При работе потребляет много энергии, однако совершенно не содержит трущихся механических частей. Просты, вибростойки, мало чувствительны к загрязнениям, как правило, самовосстанавливаются при отсыревании. До сих пор широко применяются в автомобильной электронике.
Применяются для термокомпенсации хода часов. Могут изменять диаметр разрезного обода баланса, сделанного из биметаллической пластины, либо изменять действующую длину пружины баланса.
Термометры
Длинная свёрнутая спиралью лента из биметалла закрепляется в центре. Другой (внешний) конец спирали перемещается вдоль шкалы, размеченной в градусах. Такой термометр, в отличие от жидкостного (например, ртутного) совершенно нечувствителен к изменениям внешнего давления и механически более прочен.
В термографах биметаллическая пластина через систему рычагов управляет пером самописца, рисующим график изменения температуры (применяется в метеорологии).
Тепловые двигатели
Устройства для микроперемещений
Предметы (типа «препарата», рассматриваемого в микроскоп) с помощью биметаллических пластин с подогревателями можно перемещать в небольших пределах. Величина перемещения регулируется дистанционно изменением тока через подогреватели.
Недостаток: величина перемещения непостоянна и зависит от условий охлаждения (окружающей температуры, сквозняков и т.п.)
В судостроении
Биметаллические (а также триметаллические) пластины используются для сварки разнородных металлов в целях предотвращения контактной (гальванической) коррозии. В судостроении применяются как для стыковки алюминиевой надстройки со стальным корпусом, так и для соединения декоративных элементов из нержавеющей стали с алюминиевой конструкцией.
Неметаллические аналоги
Для работы в агрессивных средах свойствами, подобными биметаллам, обладают спаи из стёкол или керамики с различным КТР,
Расчёт пластины
Изгиб (кривизна кривой, обратная величина к радиусу изгиба) биметаллической пластины [3] :
История
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Биметаллическая пластина» в других словарях:
биметаллическая пластина — [Интент] Тематики расцепитель, тепловое реле EN bimetal stripbimetal techniquebimetallic platebimetallic strip … Справочник технического переводчика
биметаллическая пластина — bimetalinė plokštelė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bimetallic plate vok. Bimetallstreifen, m rus. биметаллическая пластина, f pranc. lame bimétallique, f; plaque bimétallique, f … Automatikos terminų žodynas
Пластина — В Викисловаре есть статья «пластина» Пластина: тонкий слой материала плоской формы. Пластина (строительная механика) … Википедия
Биметаллическая офсетная формная пластина — офсетная формная пластина, состоящая из двух металлических слоев, последовательно нанесенных на металлическую или полиэфирную подложку, и светочувствительного слоя. Применяют при изготовлении биметаллической формы способа офсетной печати … Краткий толковый словарь по полиграфии
Биметалическая пластина — Биметаллическая пластина пластина, изготовленная из биметалла или из механически соединённых кусков двух различных металлов. Как правило используется как основная часть термомеханического датчика. Содержание 1 Устройство 2 Применение 2.1 … Википедия
Автоматический выключатель — Не следует путать с устройством защитного отключения. Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону. Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов … Википедия
Биметалл — композиционный материал, состоящий из двух или более различных металлических слоев металлов или их сплавов. Термобиметаллические материалы относятся к группе прецизионных материалов.[1] Биметалл применяется для чеканки монет, при этом… … Википедия
автоматический выключатель — Предохранитель автоматический резьбовой. Предохранитель автоматический резьбовой (ПАР): 1 кнопка включить (жёлтая); 2 кнопка отключить (красная). автоматический выключатель устройство для защиты электрической сети от перегрузок и короткого … Энциклопедия «Жилище»
Измерительный механизм — совокупность элементов средства измерений, которые обеспечивают необходимое перемещение указателя (стрелки, светового пятна и т. д.) Содержание 1 Электроизмерительные механизмы 1.1 … Википедия
