Термопара - що таке простими словами?

Використання газу для опалення приватної нерухомості, будь то заміський будинок або котедж, вигідно з економічної точки зору. Проте тут криється серйозна небезпека. Якщо згасне пальник і подача газу своєчасно не буде зупинена – відбудеться витік. Все може закінчитися трагічно, адже під загрозою всі, хто знаходиться в приміщенні. Як раз для таких цілей передбачено спеціальний пристрій. Але що таке термопара (термоелектричний перетворювач), яким і є воно? Для чого призначене саме, чи можна обійтися без неї? Питань може виникнути багато, тому варто у всьому цьому розібратися. З'ясуємо, які види існують, і торкнемося найпоширеніших несправностей, які можуть трапитися.

Що за пристрій таке?

Під термопарою мається на увазі спеціальний прилад, який служить для вимірювання температури робочого середовища. Такий пристрій широко поширена в промисловості, медицині та інших сфер життєдіяльності людини. Втім, всюди, де необхідна висока точність вимірів.


З конструктивної точки зору – це два різних провідника, які припаяні (або приварені один до одного на одному з кінців. Місце їх з'єднання називається спаем. А в якості провідників використовуються різні матеріали, і залежно від цього діапазон вимірюваної температури термопарою становить від -250 ?C до 2000 ?C, а то і більше. У більшості випадків це метали, напівпровідники використовуються рідше.

Для чого застосовується термопара?

В даний час такі пристрої широко застосовуються практично в будь-якій сфері для вимірювання температури в різних середовищах: повітря; вода; мастильні матеріали. Головна задача, яка стоїть перед пристроєм подібного виду, полягає в забезпеченні автоматичного відключення обладнання у разі будь-якої несправності газового котла. Як правило, термопара присутня не тільки в котлах, але і плитах, також працюють на такому пальному. Тут пристрій служить для електропідпал газу при його подачі. Це її основний елемент і робота термопари зводиться до управління клапаном безпеки газового крана. Тобто прилад виробляє його відкриття або закриття, виходячи з того, чи є полум'я або його немає. Але крім цього, термопара може виступати в якості температурного датчика.

У побуті термопара може бути присутнім і в інших приладах. Ними оснащуються деякі моделі паяльників. Є моделі мультиметрів, які дозволяють проводити виміри температури. У цьому випадку у комплект їх поставки входять такі пристрої, що мають спеціальні роз'єми для підключення до приладу.

Особливості термопари

Зазвичай для виробництва термопар використовуються неблагородні метали. А щоб захистити робочі елементи від впливу зовнішніх факторів, вони поміщені в трубку, оснащену рухомим фланцем. Він служить в якості засобу кріплення конструкції. Трубка термопари для газового котла виготовляється із звичайної або нержавіючої сталі, а щоб виключити контакт електродів між собою, використовуються такі засоби як азбест, порцелянові трубки або керамічні намисто. Хоч в основному термопари виробляються з неблагородних металів, благородні матеріали дозволяють істотно підвищити точність вимірів. Тут меншою мірою проявляється термоелектрична неоднорідність. До того ж вони більш стійкі до окислення, а тому такі конструкції відрізняються високою стабільністю. Тільки такі пристрою досить дороги.
Конструктивно термопари можуть проводитися по-різному. Це і безкорпусний варіант, де місце з'єднання двох провідників не закрито. Таке пристрій забезпечує практично миттєве вимірювання температури, а інертність помітно нижче. Друге виконання термопари для газової плити або котла – це зонди. Така конструкція одержала найбільше поширення, оскільки актуальна для виробничих цілей, де потрібен захист робочих елементів від агресивних середовищ вимірювання. Але і в побуті вони також використовуються частіше, ніж перший тип.

Різновиди термопар

Основна відмінність між термопарами криється у використовуваному матеріалі для виготовлення провідників. При цьому зустрічаються досить незвичні назви сплавів, щодо яких можуть знати лише любителі кросвордів або сканвордів. Залежно від цього всі пристрої діляться на кілька типів. Більш наочно це можна побачити на таблиці нижче.

Тип



Маркування (вітчизняна)



Використовується сплав



Температурний діапазон, °C



B



ТПР



платина і родій



1001800



E



ТХКн



хромель і константан



0600



J



ТЖК



залізо і константан



-1001200



K



ТХА



хромель і алюмель



-2001300



L



ТХК



хромель і копель



-200850



N



ТНН



нихросил і нисил



-2001300



R



ТПП13



платина і родій



01700



S



ТПП10



платина і родій



01700



T



ТМКн



мідь і константан



-200400

При цьому з усіх перерахованих типів побутове газове обладнання з автоматикою оснащується лише трьома – це різновиди K, E і N.

Переваги

Більш чітке уявлення про термопари і принципі дії простими словами зможуть дати наявні переваги. Широка область застосування таких пристроїв як раз обумовлена саме завдяки ряду переваг:

Виконує кілька функцій: контролює полум'я і заміряє температуру. У пристрої цих елементів немає нічого складного, оскільки відсутні які-небудь додаткові деталі. Здатність витримувати широкий діапазон вимірюваної температури. Висока точність вимірювань, за рахунок чого цими пристроями оснащуються газові котли і колонки. Легкий монтаж і обслуговування, з чим може впоратися абсолютно будь-власник приватної нерухомості. Довгий термін служби. Надійність. За рахунок простоти конструкції термопари нескладно виготовити. Всі ці і багато інші переваги, якими володіють термопари для котлів сучасного типу, знайомі більшості виробників газового обладнання. І тепер з їх допомогою можна розпал плити або котла більш безпечний, ніж раніше. Нам, як пересічним споживачам, теж зрозуміло, звідки в таких пристроїв велика популярність.

Недоліки

На жаль, у таких простих приладів поряд з очевидними перевагами присутні і деякі недоліки. Насамперед, варто згадати похибка, яка зазвичай становить 05-2 градусів. Тому щоб досягти більш точних показань (до ±001 °С), необхідна індивідуальна градуювання термопари.
Простота конструкції і висока надійність, будучи неоціненним перевагою, разом з цим це ще й мінус. Як таке може бути? Все дуже просто – у разі виникнення несправності термопари полагодити її немає можливості, тільки замінити. Благо, такий недолік термопар для плит не настільки істотний, так як вартість не така висока.

Принцип роботи пристрою

Принцип дії термопари ґрунтується на явищі, яке було виявлено німецьким фізиком Томасом Іоганном Зеебеком в 1821 році. Їм було помічено, що якщо нагріти два сполучених провідника з різнорідних матеріалів, то виникає напруження, яке отримало назву, як термоерс. При цьому величина її залежить від ступеня нагріву місця з'єднання цих провідників. Згодом ефект отримав ім'я його відкривача. Наприклад, при нагріванні заліза виникає позитивне напруга рівна 15 мкВ на кожен 1 °C, в той час як в нікелі створюється негативне значення струму -208 мкВ. Оскільки в більшості випадків використовується сплав алюмелю з хромелем, то при нагріванні до температури 300 °С «дует» цих металів утворює напруга 12 мВ. Цього цілком достатньо для спрацьовування електромагнітного реле, яке утримує кран безпеки відкритим. Але варто тільки температурі впасти (що відбувається практично миттєво), реле відключається, в результаті чого клапан закривається. Таке пояснення принципу дії термопари простими словами буде цілком зрозуміло багатьом.

Несправність термопари плит

У кожного пристрою знайдуться слабкі місця, і термоелектричний перетворювач - не виняток. Він відрізняється особливою чутливістю до стану датчика, яким є його «гарячий» кінець. На його поверхні може з'явитися сильний нагар або інші забруднення. З цієї причини термопара не здатна виробити необхідну напругу, в результаті чого плита функціонує або повністю не працює з перебоями. Як це проявляється? При натисканні кнопки розпалювання загоряється одна з конфорок, але варто відпустити її – полум'я гасне. Якщо таке відбувається, можна спробувати почистити датчик наждачним папером з дрібним зерном. Якщо ж результат не зміниться, або вимірювання термопара виробляє неточно, швидше за все, потрібна заміна термопари.

Несправність пристроїв котлів

Що стосується газових котлів, то серед усіх деталей обладнання саме термопара найчастіше виходить з ладу. Несправність можна виявити так само, як у випадку з плитою. Ознака виглядає так: натискається кнопка подачі газу, підпалюється запальник і тримається 30 секунд (як належить за інструкцією) і відпускається. При цьому пальник відразу ж гасне, що має насторожити. Це може говорити про те, що термопара несправна і потребує заміни, оскільки неремонтопригодна. Або ж між пристроєм і електромагнітним клапаном поганий контакт. В цьому випадку можна самостійно виконати нескладну діагностику, а й повністю усунути проблему без залучення фахівця. При цьому необов'язково в точності знати, який у термопари принцип дії. Ось що потрібно зробити: Відкручується притискна гайка, що утримує термопару на електромагнітному клапані, після чого пристрій витягується. Уважно оглянути роз'єм – є оксиди або забруднення? В разі чого, пройтися дрібною шкуркою. Перевірити працездатність за допомогою мультиметра. Для цього один кінець пристрою з'єднується з приладом, а інший потрібно нагріти. Можна скористатися ручним газовим пальником або чим-небудь ще (свічка). У справної термопари напруга повинна бути до 50 мВ. Якщо діагностика пройшла успішно, залишається встановити термопару на своє місце і ще раз запустити котел. Будь-хто обізнаний, що таке термопара, може прийти до правильного висновку – справа в самому електромагнітному клапані. Однак і він може бути справний. Тоді потрібно прочистити місце з'єднання провідників, після чого знайти вдале положення притискної гайки, при якому забезпечується хороший контакт.

Корисні рекомендації

Варто усвідомити, що від того, наскільки правильно працює термоелектричний перетворювач, який встановлений в газовому котлі або плиті, залежить не тільки працездатність обладнання. Під загрозою перебуває і особиста безпека всіх мешканців будинку. Адже якщо пристрій несправний, значить, воно не може спрацювати вчасно, що спричинить за собою витік газу. А це в свою чергу призводить до вибуху. Тому вкрай важливо проводити регулярні перевірки показань пристрою. Це дозволить уникнути серйозної катастрофи. На якість вимірювань можуть впливати ряд факторів: якість спаю; наявність електричного шуму; є витік газу; термоелектрична неоднорідність. Мало знати, що таке термопара, необхідно розуміти – ті термопари, які встановлені в плитах, забезпечують не тільки якісну роботу техніки, але і відповідають за безпеку. При її пошкодженні краще відразу замінити її новим пристроєм. Зробити це можна самому, але краще буде звернутися до фахівця.

Народні вироби

Багато народні умільці, використовуючи термоелектричний перетворювач, виготовляють у домашніх умовах зарядні пристрої або мініатюрні електростанції для зарядки телефонів і інших пристроїв малої потужності. Причому це відбувається від вогню або будь-якого іншого гарячого джерела. Деякі люди пробують своїми руками виготовити термопару на основі вже несправного пристрою. Тільки такі саморобки не можна використовувати тривалий час. Але в якості тимчасової заміни вони підходять.

В якості висновку

Популярність і переваги термопари в даний час важко заперечити або поставити під сумнів. Адже ці елементи не тільки основні деталі не тільки в газовому устаткуванні (котли, плити, колонки). Їх можна зустріти в багатьох моделях терморегуляторів і термометрів побутового і промислового призначення. Зрозуміти, що таке термопара, нескладно, але куди важливіше вчасно усувати всі з'явилися ознаки її несправності!