Der Thermostat ist ein einfaches Gerät, das in Autokühlsystemen, verschiedenen Haushalts- oder Klimageräten und industriellen Automatisierungssystemen zu finden ist.
Über
Was ist ein Thermostat?
Ein Thermostat ist eine diskrete mechanische Vorrichtung, die ihren Zustand oder den ihrer elektrischen Kontakte ändert, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist.
Diese Kontakte können in Relaisschaltungen verwendet werden, um z. B. verschiedene Maschinen zu starten oder zu stoppen oder um Informationen über das Erreichen einer Temperatur an ein Temperaturkontrollsystem zu übermitteln. Das Wort selbst kommt von zwei griechischen Wörtern: "θερµο-" bedeutet Hitze und "στατός" bedeutet stehend, unbeweglich.
Im Gegensatz zu analogen Temperatursensoren wie z.B. Thermoelement oder WiderstandsthermometerEin Thermostat zeigt zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht den tatsächlichen Temperaturwert an. Seine einzige Aufgabe besteht darin, "auszulösen", d. h. seinen Zustand zu ändern, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert erreicht hat. Je nach Art des Thermostats wird dann die gewünschte Steuerungsaktion ausgeführt.
Thermostate werden in Geräten oder Systemen eingesetzt, die auf eine bestimmte Temperatur heizen oder kühlen. Zum Beispiel in Kühlschränken, Heizgeräten, Kühlsystemen von Automotoren, Industrieöfen usw.
Woraus ein Thermostat besteht und wie er funktioniert
Der Aufbau und die Funktion des Thermostats hängen von der Art des verwendeten Sensors ab. Der Aufbau und die Funktionsweise des Thermostats hängen von der Art des verwendeten Fühlers ab. Es kann sich um eine Bimetallplatte oder eine Metallkapsel mit Kapillarrohren handeln, die mit Flüssigkeit oder Gas gefüllt sind.
Eine Bimetallplatte besteht aus zwei heterogenen Metallstreifen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die miteinander verschweißt werden. Während des Erhitzens dehnt sich eine der Metallplatten stärker aus, so dass sie sich bei Erreichen der eingestellten Temperatur verbiegt oder aufrichtet.
Durch diese mechanische Bewegung kann die Bimetallplatte elektrische Kontakte herstellen oder unterbrechen oder z. B. ein Kühlmittelventil öffnen.
Ein weiterer gängiger Thermostat ist der Kapillarthermostat. Seine Funktionsweise beruht auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass ein thermodynamisches System bei Temperaturänderungen so lange mechanische Arbeit verrichten muss, bis es einen Gleichgewichtszustand erreicht.
Der Kapillarthermostat besteht aus den folgenden Elementen:
- Eine Metallkapsel, die die Arbeitsflüssigkeit (z. B. Glykol) enthält;
- Ein Kapillarrohr, das den Fühler mit dem Thermostatsteuergerät verbindet;
- Ein Steuergerät oder elektromechanisches Relais, das den Temperatursollwert einstellt.
Wenn sich die Metallkapsel erwärmt, ändert sich das Volumen ihres Inhalts, der über ein Kapillarrohr auf die Membran des Relais drückt, und wenn die eingestellte Temperatur erreicht ist, schließen oder öffnen sich die Kontakte.
Die Einstellung der Temperatur erfolgt mechanisch durch Drehen einer Thermostatschraube, oder sie ist werkseitig auf eine bestimmte Temperatur eingestellt.
Zweck des Thermostats
Wie bereits erwähnt, besteht die Hauptaufgabe eines Thermostats darin, die Temperatur zu regeln. Der Anwendungsbereich der Thermostate ist sehr breit gefächert: vom Bügeleisen im kleinsten Haushalt bis hin zu riesigen Öfen in Industrieanlagen. Sie werden in verschiedenen Geräten, Heizungsanlagen, Klimaanlagen und Haushaltsgeräten verwendet.
Der Thermostat macht ihre Nutzung sicher und gleichzeitig komfortabel, da die Temperatur automatisch geregelt wird.
Die Thermostate können eingebaut oder zusätzlich verwendet werden, z. B. in Wasserhähnen, zur Einstellung von Gaskesseln oder zum Heizen Fußbodenheizung.
Der Fahrzeugthermostat ist ein obligatorisches Bauteil für das Motorkühlsystem. Er hilft, die richtige Temperatur zu halten und verhindert eine Überhitzung.
Typen und Varianten
Thermostate können nach ihrem Betriebstemperaturbereich eingeteilt werden:
- Geräte, die bei hohen Temperaturen von +300 bis 1200 °C arbeiten.
- Mittelbereichsthermostate: -60 bis 500 °C.
- Mit dem niedrigsten Temperaturbereich (Kryostate): Unter -60 °C. Sie arbeiten mit zusätzlichen Kältequellen zusammen.
Thermostate werden auch nach ihrer Stabilität und Stellgenauigkeit eingeteilt. Sie sind durch die Abweichung von der eingestellten Temperatur gekennzeichnet:
- 5 - 10 °C sind der schlechteste Indikator für ein Thermostat.
- 1 - 2 °C ist gut für einen Luftthermostaten, aber mittelmäßig für einen Flüssigkeitsthermostaten.
- 0,1 °C ist gut für einen Luftthermostaten und mittel für einen Flüssigkeitsthermostaten.
- 0,01 °C - nicht erreichbar für Luftthermostate, gut für Flüssigkeitsthermostate in Sonderausführung.
- 0,001 °C - nur mit Flüssigkeitsthermostaten erreichbar.
Wie man einen Thermostat prüft
Zur Prüfung des Thermostats kann folgende Methode angewandt werden: Bei Änderung der Umgebungstemperatur muss das charakteristische Klickgeräusch zu hören sein - die Kontakte schließen und öffnen sich.
Wenn der Thermostat abnehmbar ist, können Sie versuchen, den Fühler zu erwärmen und auf Auslösung zu prüfen.
Wenn Sie zum Beispiel den Thermostat im Backofen betrachten, können Sie nach der Einstellung einer bestimmten Temperatur die Brennerflamme nach dem Aufheizen beobachten: Wenn sie sich verringert hat und auf demselben Niveau bleibt, ist alles in Ordnung. Die Genauigkeit des erhaltenen Ergebnisses kann durch die Verwendung eines Thermometers erreicht werden.
Die korrekte Funktion der Thermostateinstellung kann mit einem Thermometer oder Multimeter mit einem Thermoelement. Dies ist zum Beispiel für eine Waschmaschine geeignet. Ein Prüfgerät, das an die Kontakte des Thermostats angeschlossen wird, ist ebenfalls hilfreich.
Welche Fehler der Thermostat haben kann
Der Hauptfehler bei allen Gerätetypen ist, dass die Kontakte unabhängig von der Temperatureinstellung ständig geschlossen oder geöffnet sind. Ein weiteres Problem ist die hohe Ausfallrate, d.h. die Temperaturunterschiede zwischen Soll- und Istwert.
Thermostat und Thermostat - der Unterschied
Thermostate sind ein viel technischerer Begriff. Thermostate sind ein Teil davon.
Moderne Thermostate haben analoge Eingänge von Sensoren mit der Möglichkeit, die gemessene Temperatur auf dem Display anzuzeigen, sowie analoge und binäre Ausgänge für die Prozesssteuerung. Sie können auch Messwerte speichern und eine grafische Darstellung des Regelungsvorgangs anzeigen.
Die Aufgabe eines Thermostats ist viel einfacher - er schaltet Kontakte bei einem bestimmten Temperaturwert.
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