Термопара - что такое простыми словами?

Использование газа для отопления частной недвижимости, будь то загородный дом или коттедж, выгодно с экономической точки зрения. Тем не менее здесь таится серьезная опасность. Если погаснет горелка и подача газа своевременно не будет остановлена – произойдет утечка. Все может закончиться трагически, ведь под угрозой все, кто находится в помещении. Как раз для таких целей предусмотрено специальное устройство. Но что такое термопара (термоэлектрический преобразователь), коим и является оно? Для чего именно предназначено, можно ли обойтись без нее?

Вопросов может возникнуть много, поэтому стоит во всем этом разобраться. Выясним, какие виды существуют, и коснемся самых распространенных неисправностей, которые могут случиться.

Что за устройство такое?

Под термопарой подразумевается специальный прибор, который служит для измерения температуры рабочей среды. Такое устройство широко распространено в промышленности, медицине и прочих областей жизнедеятельности человека. Впрочем, всюду, где необходима высокая точность замеров.

С конструктивной точки зрения – это два разных проводника, которые припаяны (или приварены) друг к другу на одном из концов. Место их соединения называется спаем. А в качестве проводников используются разные материалы, и в зависимости от этого диапазон измеряемой термопарой температуры составляет от -250 ᴼC до 2000 ᴼC, а то и более. В большинстве случаев это металлы, полупроводники используются реже.

Для чего применяется термопара?

В настоящее время такие устройства широко применяются практически в любой сфере для измерения температуры в разных средах:

• воздух;
• вода;
• смазочные материалы.

Главная задача, которая стоит перед устройством подобного вида, заключается в обеспечении автоматического отключения оборудования в случае какой-либо неисправности газового котла.

Как правило, термопара присутствует не только в котлах, но и плитах, также работающих на таком топливе. Здесь устройство служит для электроподжига газа при его подаче. Это ее основной элемент и работа термопары сводится к управлению клапана безопасности газового крана. То есть прибор производит его открытие или закрытие, исходя из того, есть ли пламя или его нет. Но помимо этого, термопара может выступать в качестве температурного датчика.

В быту термопара может присутствовать и в других приборах. Ими оснащаются некоторые модели паяльников. Есть модели мультиметров, которые позволяют проводить замеры температуры. В этом случае в комплект их поставки входят такие устройства, имеющие специальные разъемы для подключения к прибору.

Особенности термопары

Обычно для производства термопар используются неблагородные металлы. А чтобы защитить рабочие элементы от воздействия внешних факторов, они помещены в трубку, оснащенную подвижным фланцем.

Он служит в качестве средства крепления конструкции. Трубка термопары для газового котла изготавливается из обычной либо нержавеющей стали, а чтобы исключить контакт электродов между собой, используются такие средства как асбест, фарфоровые трубки либо керамические бусы.

Хоть в основном термопары производятся из неблагородных металлов, благородные материалы позволяют им существенно повысить точность измерений. Здесь в меньше степени проявляется термоэлектрическая неоднородность. К тому же они более стойки к окислению, а поэтому такие конструкции отличаются высокой стабильностью. Только такие устройства весьма дороги.

Конструктивно термопары могут производиться по-разному. Это и бескорпусный вариант, где место соединения двух проводников не закрыто. Такое устройство обеспечивает практически мгновенное измерение температуры, а инертность заметно ниже.

Второе исполнение термопары для газовой плиты или котла – это зонды. Такая конструкция получила большее распространение, поскольку актуальна для производственных целей, где требуется защита рабочих элементов от агрессивных сред измерения. Но и в быту они также используются чаще, чем первый тип.

Разновидности термопар

Основное различие между термопарами кроется в используемом материале для изготовления проводников. При этом встречаются довольно необычные названия сплавов, о которых могут знать лишь любители кроссвордов или сканвордов. В зависимости от этого все устройства делятся на несколько типов. Более наглядно это можно увидеть на таблице ниже.

При этом из всех перечисленных типов бытовое газовое оборудование с автоматикой оснащается лишь тремя – это разновидности K, E и N.

Преимущества

Более четкое представление о термопаре и принципе действия простыми словами смогут дать имеющиеся преимущества. Широкая область применения таких устройств как раз обусловлена именно благодаря ряду достоинств:

• Выполняет несколько функций: контролирует пламя и замеряет температуру.
• В устройстве этих элементов нет ничего сложного, поскольку отсутствуют какие-либо дополнительные детали.
• Способность выдерживать широкий диапазон измеряемой температуры.
• Высокая точность измерений, за счет чего этими устройствами оснащаются газовые котлы и колонки.
• Легкий монтаж и обслуживание, с чем может справиться абсолютно любой владелец частной недвижимости.
• Долгий срок службы.
• Надежность.
• За счет простоты конструкции термопары несложно изготовить.

Все эти и многие другие достоинства, которыми обладают термопары для котлов современного типа, знакомы большинству производителей газового оборудования.

И теперь с их помощью можно розжиг плиты или котла более безопасен, чем раньше. Нам, как рядовым потребителям, тоже понятно, откуда у таких устройств большая популярность.

Недостатки

К сожалению, у таких простых приборов наряду с очевидными достоинствами присутствуют и некоторые недостатки. Прежде всего, стоит упомянуть погрешность, которая обычно составляет 0,5-2 градусов. Поэтому чтобы добиться более точных показаний (до ±0,01 °С), необходима индивидуальная градуировка термопары.

Простота конструкции и высокая надежность, являясь неоценимым преимуществом, вместе с этим это еще и минус. Как такое может быть? Все очень просто – в случае возникновения неисправности термопары починить ее нет возможности, только заменить.

Благо, такой недостаток термопар для плит не столь существенен, так как стоимость не такая высокая.

Принцип работы устройства

Принцип действия термопары основывается на явлении, которое было обнаружено немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком в 1821 году. Им было замечено, что если нагреть два соединенных проводника из разнородных материалов, то возникает напряжение, которое получило название, как термоЭДС. При этом величина ее зависит от степени нагрева места соединения этих проводников. Впоследствии эффект получил имя его открывателя.

К примеру, при нагреве железа возникает положительное напряжение равное 15 мкВ на каждый 1 °C, в то время как в никеле создается отрицательное значение тока -20,8 мкВ. Поскольку в большинстве случаев используется сплав алюмеля с хромелем, то при нагреве до температуры 300 °С «дуэт» этих металлов образует напряжение 12 мВ.

Этого вполне достаточно для срабатывания электромагнитного реле, которое удерживает кран безопасности открытым. Но стоит только температуре упасть (что происходит практически мгновенно), реле отключается, в результате чего клапан закрывается.

Такое объяснение принципа действия термопары простыми словами будет вполне понятно многим.

Неисправность термопары плит

У каждого устройства найдутся слабые места, и термоэлектрический преобразователь - не исключение. Он отличается особой чувствительностью к состоянию датчика, коим является его «горячий» конец. На его поверхности может появиться сильный нагар или прочие загрязнения. По этой причине термопара не способна выработать необходимое напряжение, в результате чего плита полностью не функционирует либо работает с перебоями.

Как это проявляется? При нажатии кнопки розжига загорается одна из конфорок, но стоит отпустить ее – пламя гаснет. Если такое происходит, можно попробовать почистить датчик наждачной бумагой с мелким зерном. Если же результат не изменится, или измерения термопара производит неточно, скорее всего, нужна замена термопары.

Неисправность устройств котлов

Что касается газовых котлов, то среди всех деталей оборудования именно термопара чаще всего выходит из строя. Неисправность можно обнаружить так же, как в случае с плитой. Признак выглядит так: нажимается кнопка подачи газа, поджигается запальник и держится 30 секунд (как полагается по инструкции) и отпускается. При этом горелка сразу же гаснет, что должно насторожить.

Это может говорить о том, что термопара неисправна и требует замены, поскольку неремонтопригодна. Или же между устройством и электромагнитным клапаном плохой контакт.

В этом случае можно самостоятельно выполнить несложную диагностику, а и полностью устранить проблему, без привлечения специалиста. При этом необязательно в точности знать, какой у термопары принцип действия. Вот что потребуется сделать:

• Откручивается прижимная гайка, что удерживает термопару на электромагнитном клапане, после чего устройство извлекается.
• Внимательно осмотреть разъем – есть ли окислы или загрязнения? В случае чего, пройтись мелкой шкуркой.
• Проверить работоспособность при помощи мультиметра. Для этого один конец устройства соединяется с прибором, а другой нужно нагреть. Можно воспользоваться ручной газовой горелкой или чем-нибудь еще (свечка). У исправной термопары напряжение должно быть до 50 мВ.
• Если диагностика прошла успешно, остается установить термопару на свое место и еще раз запустить котел.

Любой, кто осведомлен, что такое термопара, может прийти к правильному выводу – все дело в самом электромагнитном клапане. Однако и он может быть исправен. Тогда нужно прочистить место соединения проводников, после чего найти удачное положение прижимной гайки, при котором обеспечивается хороший контакт.

Полезные рекомендации

Стоит уяснить, что от того, насколько правильно работает термоэлектрический преобразователь, который установлен в газовом котле либо плите, зависит не только работоспособность всего оборудования. Под угрозой находится и личная безопасность всех обитателей дома.

Ведь если устройство неисправно, значит, оно не может сработать вовремя, что повлечет за собой утечку газа. А это в свою очередь приводит к взрыву. Поэтому крайне важно проводить регулярные проверки показаний устройства. Это позволит избежать серьезной катастрофы.

На качество измерений могут влиять ряд факторов:

• качество спая;
• наличие электрического шума;
• есть утечка газа;
• термоэлектрическая неоднородность.

Мало знать, что такое термопара, необходимо понимать – те термопары, которые установлены в плитах, обеспечивают не только качественную работу техники, но и отвечают за безопасность. При ее повреждении лучше сразу заменить ее новым устройством. Сделать это можно самому, но лучше будет обратиться к специалисту.

Народные поделки

Многие народные умельцы, используя термоэлектрический преобразователь, изготавливают в домашних условиях зарядные устройства или миниатюрные электростанции для зарядки телефонов и прочих устройств малой мощности. Причем это происходит от огня или любого другого горячего источника.

Некоторые люди пробуют своими руками изготовить термопару на основе уже неисправного устройства. Только такие самоделки нельзя использовать долгое время. Но в качестве временной замены они подходят.

В качестве заключения

Популярность и преимущества термопары в настоящее время трудно оспорить или поставить под сомнение. Ведь эти элементы не только основные детали не только в газовом оборудовании (котлы, плиты, колонки). Их можно встретить во многих моделях терморегуляторов и термометров бытового и промышленного назначения.

Понять, что такое термопара, несложно, но куда важнее своевременно устранять все появившиеся признаки ее неисправности!