Что такое термопара, принцип действия, основные виды и типы

Термопары (ТП) функционируют во многих тепловых процессах в качестве первичных датчиков температуры автоматической системы безопасности и регулирования. На объектах бытовой теплоэнергетики они устанавливаются для защиты горелок от отрыва пламени на газовых котлах, колонках и плитах, для приготовления пищи.

Они работают в высокотемпературной зоне газового факела, в связи с чем могут выходить из строя. При этом автоматика безопасности мгновенно отключает газоиспользующее оборудование. Для того, чтобы обеспечить безаварийную и продолжительную работу газовых плит, колонок и котлов, необходимо исключить ложное срабатывание защиты, а так же требуется знать, как проверить термопару мультиметром. В домашних условиях это возможно выполнить без проблем.

Для чего нужна термопара в газовом котле

Термопара (она же термоэлектрический термометр) – это контрольно-измерительный модуль, вырабатывающий при нагреве слабое напряжение, которого достаточно для удержания электромагнитного клапана подачи газа в открытом положении. По-сути, термопара нужна исключительно в целях безопасности: как только по каким-либо причинам (например, вследствие обратной тяги) в топочной камере котла прекратится горение, термопара не сможет удерживать клапан подачи газа в открытом состоянии, подача топлива прекратится, утечка газа в помещение будет предотвращена.

На фото стандартное местоположение термопары в газовом котле. Ее можно отличить по медной трубке.

Помимо газовых котлов, термоэлектрический датчик используется в бытовых газовых плитах, печах, водонагревателях. Поэтому при выборе необходимо отбирать термопару именно для газовых котлов, а точнее для конкретной модели котлоагрегата или автоматики (обычно это итальянская автоматика EuroSit 630 и ее аналоги).

Разновидности термодатчиков

При производстве термоэлектрических датчиков используют различные сплавы благородных и обычных металлов. Для определенных диапазонов температур применяют конкретные категории металла.

Исходя от пар металла, используемых при производстве, термопары подразделяются на ряд типов. Для работы газовых плит больше всего применяют такие виды пар:

1. Типа E, производственная маркировка ТХКн, выполнена из хромеля и константана, для рабочих температур от 0 до 600 C.
2. Тип J — сплав из железа и константана, марка ТЖК, для рабочих температур от -100 до 1200 C.
3. Тип K, марка ТХА, производится на базе пластинок из хромеля и алюмеля, для рабочих температур от -200 до 1350 C.
4. Тип L, марка ТХК, производится на базе пластинок из хромеля и копеля, для рабочих температур от -200 до 850 C.

В защитных системах колонок, плит и котлоагрегатов, работающих на газовом топливе, как правило, используются термодатчики ТХА типов K/L/J. Термопары исполненные из сплавов благородных металлов выпускаются для значительных температурных режимов, которые достижимы в металлургическом производстве и энергетике.

Устройство и принцип работы

Известно, что в замкнутой цепи, которая состоит из двух проводников из разных металлов (напр., хромель и копель), возникает термоэлектродвижущая сила (ЭДС), при условии, что их горячий и холодный спаи имеют различную температуру ( эффект Зеебека ). Значение ЭДС зависит от материалов проводников, температур их холодного и горячего спаев.

Обычно, напряжение бытовой термопары находится в пределах 20-60 милливольт (мВ), чего достаточно для открытия газового клапана, но, разумеется, недостаточно для работы сложной автоматики и прочих модулей, для которых уже необходимо подключение к электросети.

Так выглядит стандартная термопара на фото.

Модуль не ограничивается парой спаев, однако устройство термопары достаточно простое и понятное:

1. Гильза, внутри которой находятся термоэлектроды с «горячим» спаем проводников, именно она крепится на горелочный модуль котла, рядом с пилотной горелкой (запальником).
2. Удлинитель, защищенный медной трубкой от внешнего воздействия электромагнитных полей, служит для соединения рабочей части (горячего спая) с электромагнитным газовым клапаном.
3. Диэлектрическая шайба с «холодным» спаем, именно она вставляется в гнездо газового электромагнитного клапана.

Чаще всего в термопарах бытовых газовых котлов используются спаи из хромеля и алюмеля (ТХА), хромеля и копеля (ТХК), железа и константана (ТЖК). Все используемые сплавы, их маркировка и характеристики указаны в таблице ниже.

Как работает термоэлектрический термометр в составе газового котла

Принцип работы термопары в составе газового котла везде один:

1. Сначала человек механическим путем открывает клапан подачи газа, удерживая кнопку электромагнитного клапана в течение 15-30 секунд.
2. Затем единожды нажимается кнопка пъезорозжига, возникает искра и зажигается запальная горелка.
3. Кнопка магнитного клапана удерживается еще на протяжении 30-60 секунд, пока рабочий спай термопары, находящийся рядом с запальником, не нагреется и не выдаст необходимое напряжение.
4. По прошествии 30-60 секунд кнопка электромагнитного клапана отпускается, но горение не прекращается, поскольку нагретая термопара вырабатывает достаточно напряжения для удержания газового клапана в открытом положении. Котел работает в штатном режиме, без вмешательства человека.
5. Как только горение прекращается, пламя больше не нагревает термопару, вследствие чего напряжения недостаточно для удержания электромагнитного газового клапана открытым, он закрывается, прекращая подачу газа.

Что такое термопара

Термопара — это устройство, состоящее из спаянных разнородных проводников или полупроводников, образующих единую электроцепь. ТП работает на базе термоэлектрического эффекта, известного как «эффект Зеебека».

Эффект, когда два спаянных разнородных металла при определенной температуре генерируют напряжение, пропорциональное полученной тепловой энергии. Чем выше температурный напор в точке спая, тем больше термопара вырабатывает Э.Д.С.

Инструкция по диагностике, ремонту и замене

Как проверить термопару на работоспособность

Определить, что термопара неисправна зачастую можно даже визуально, не разбирая котел. Во время розжига, после отпуска кнопки электромагнитного клапана, она не останется в зажатом положении, поскольку электромагнитный клапан не получает минимально необходимого напряжения. Клапан закроется, подача газа прекратиться.

Обойти термопару можно зажав кнопку тяжелым предметом или заклеив скотчем, что часто и делают на практике. Однако мы настоятельно не рекомендуем это делать, поскольку при затухании пламени, например, при задувании ветром , подача останется открытой, газ не будет сжигаться и поступит в помещение, что вызовет аварийную ситуацию. Прибегнуть к такому обходу можно лишь на время, до приезда специалиста или запасного модуля, постоянно находясь у котла и контролируя наличие пламени.

Чтобы гарантированно убедиться в исправности или неисправности, стоит проверить термопару мультиметром (тестером), установленным на мВ или вольтметром:

Как и в каких случаях ее можно восстановить

Термопара устроена таким образом, что любые повреждения или загрязнения могут снизить выдаваемое ею напряжение ниже критической отметки. Очень частой причиной неисправной работы является нагар или слой сажи на ее рабочей (нагреваемой) части. Чтобы восстановить термопару, достаточно почистить ее мягкой щеткой или ваткой и спиртом, не допуская при этом царапин и прочих повреждений. После очистки стоит заново произвести проверку напряжения следуя инструкции выше.

Также частой причиной являются окислившиеся контакты, их можно аккуратно обработать наждачкой-нулевкой. Если на термопаре присутствует глубокая черная вмятина или дыра вследствие прогорания, ее гарантировано необходимо заменить.

Ремонт и замена термопары для газовой плиты

Бытовое газовое оборудование представляет высокую опасность. Часто открытый огонь духовых шкафов и плит может погаснуть, по причине сквозняка или перекрытия подачи газа. Для предотвращения утечки и подачи газа, на плиты устанавливают термопары. Далее будет раскрыта тема: что такое термопара для газовой плиты, принцип работы, основные неисправности и проверка этого оборудования. Также будет дано описание самостоятельной замены.

Возможные неисправности и методы их устранения

Если при нажатии кнопки подачи газа горелка включается и тут же гаснет, это говорит о неисправности термопары. Также это может быть результатом плохого контакта преобразователя с электромагнитным клапаном.

Ремонт неисправности термопары газового котла заключается в следующем:

• извлекают конец термопары, открутив гаечным ключом прижимную гайку, при помощи которой преобразователь прикрепляется к клапану;
• если при осмотре обнаруживается наличие загрязнений или окислов, зачищают место контакта мелкой шкуркой;
• далее при помощи мультиметра проверяют работоспособность устройства.

Если при проверке датчик показывает напряжение 50 мВ, можно попробовать запустить котел. Если проблема осталась, и горелка гаснет, это может свидетельствовать о неисправности электромагнитного клапана.

В случае если клапан в рабочем состоянии, следует обеспечить корректное соединение преобразователя с клапаном: найти соответствующее положение прижимной гайки для оптимального контакта.

Следует знать, что если преобразователь газового котла вышел из строя, прибор не подлежит восстановлению. Здесь необходимо выполнить замену термопары, установив вместо нее новый образец. Продукция этой категории предлагается множеством отечественных и зарубежных производителей, среди которых «Арбат», Жуковский завод АОГВ, концерн Honeywellи другие промышленные компании. Ценовой диапазон на это устройство варьируется в пределах 600-2000 р.

Основные сферы применения термопар – автоматика газового оборудования, установки литейной промышленности и множество других направлений производства. На базе этого прибора разработан целый ряд терморегуляторов и термометров бытового и промышленного назначения. В руках народных умельцев термоэлектрический преобразователь может стать основой для мини электростанции, его используют для создания зарядных устройств, при помощи которых можно заряжать маломощные устройства от открытого огня, в том числе, и от костра.

Устройство

Термопара для духовки и газовой плиты устроена по принципу Зеебека. Ученый нашел способ получать малую долю электрического тока при нагревании различных металлов. Термопара состоит из следующих элементов:

1. Рабочий наконечник с 2 типами металлов внутри. Именно эта часть находится в непосредственном контакте с открытым пламенем.
2. Контактную трубку длинной до 1.5 метров. Это электропроводящий контакт от наконечника к затворному механизму.
3. Электромагнитный клапан. Механизм открывающий и перекрывающий подачу газа к конфоркам и духовке. Клапан металлический. Приподнимается от воздействия магнитного притяжения.

Различаются 2 основных типа этого устройства:

1. Незаземленные. Пары этого типа имеют наконечник с разделенным покрытием. Такой подход позволил снизить восприимчивость к внешним электромагнитным колебаниям. Недостатком является способ соединения. Часто обе половины соединяются при помощи пайки или обжима. Оба варианта теряют герметичность при частом и долгом нагреве, по причине увеличения объема.

2. Заземленные. Более распространенный тип устройства. Наконечник не разделен изоляционным покрытием. Это повлияло на чувствительность наконечника к электромагнитным колебаниям от посторонних источников. Рядом с печью нельзя устанавливать микроволновые печи. Электромагнитное поле может спровоцировать открытие клапана. Несмотря на это, заземленные термопары являются самыми надежными.

Принцип работы

Термопара достаточно простое устройство. Принцип работы термопары можно объяснить следующим образом:

1. Наконечник располагается вблизи открытого пламени.
2. Как только была включена газовая плита или духовой шкаф, металлические стержни нагреваются и создают электрический ток.
3. Ток течет по трубке и попадает в термодатчик.
4. В датчике создается электромагнитное поле, которое поднимает клапан, открывая поступление газа к конфоркам.

Если пламя гаснет, без контроля человека, термопара охлаждается, электрическое напряжение пропадает. Электромагнитное поле также пропадает, тем самым закрывая клапан. Поступление газа в систему перекрывается.

Термопары чаще всего устанавливаются внутри духовых шкафов. Это необходимо по причине отсутствия визуального контроля за пламенем. У такого устройства газового контроля есть ряд преимуществ:

1. Высокая точность срабатывания.
2. Большой срок работы.
3. Простота в установке, замены, обслуживании.

Устройство контроля подачи газа является надежным и долговечным. Но и у него есть свой срок службы.

Неисправности

Определить неисправность элемента газового контроля достаточно просто. У неисправного датчика следующие признаки неисправности:

1. Во время включения конфорки, пламя не разгорается. Причина в не открывшемся клапане подачи газа. Если плита оборудована кнопочным включением, кнопка отожмется обратно, сразу после нажатия.

2. После включения, пламя горит недолгое время и снова тухнет. Причина та же. На плитах с кнопочным управлением, отключение произойдет сразу после нажатия.

Итак, причин всего две и обе ведут к клапану. Для определения неисправности необходима последующая проверка.

Проверка

Проверить термопару на работоспособность достаточно просто. Для этого необходимо сначала демонтировать элемент. Перед демонтажем можно провести чистку. Выполняется она следующим образом:

1. Необходимо при помощи наждачной бумаги зачистить корпус наконечника. Скопившийся нагар не пропускает тепло, что приводит к долгому нагреву термоэлемента.
2. Также нужно проверить все электрические контактные соединения. Часто при включении нескольких конфорок происходит повышение температуры, от чего плавится изоляция проводов. Не изолированные провода могут касаться корпуса плиты, создавая короткое замыкание.
3. Стоит обратить внимание на жесткость усадки клемм. Нагрев медных наконечников может снизит контакт с проводником, от чего клапан просто не получит напряжения для создания магнитного поля.
4. После чистки нужно повторить включение плиты. Если проблема осталась прежней, термопару нужно демонтировать.

Часто в одной плите установлены термоэлементы на всех конфорках и внутри шкафа. Если чистка не привела к желаемому результату, придется демонтировать и проверить все элементы.

1. Перекрыть главный кран подачи газа.
2. Понять верхнюю панель плиты.
3. Если устройство находится внутри духового шкафа, демонтировать дверцу.
4. Найти электромагнитный клапан.
5. При помощи гаечного ключа отсоединить элемент от корпуса клапана. Газовые регуляторы имеют различное соединение, простое штуцерное или в виде клемм. Отсоединять клеммы нужно осторожно, чтобы не поломать выступающий наконечник. Восстановить его не удастся.

Далее понадобится просто осмотреть поверхность элемента. Если он поврежден, то проверка не потребуется. Деталь придется заменить. Починить расплавленную пару невозможно. Если корпус целый, понадобится проверка мультиметром:

1. Мультиметр установить в режим замера минимального постоянного электрического напряжения.
2. В трубке имеется токопроводящий контакт, к нему необходимо присоединить «+» щуп мультиметра.
3. Щуп «минус» соединить с корпусом элемента.
4. Нагреть наконечник на открытом пламени.

Как температура измеряется мультиметром, как проверить датчик температуры тестером

Мультиметры – универсальные приборы для измерения различных показателей электрооборудования. Чаще всего они применяются для работы электриками, однако иногда с их помощью проводят измерение температуры. Это возможно, если прибор имеет соответствующие функции, или есть возможность приладить к нему микросхему.

Основные моменты

Мультитметр используют в качестве термометра, если надо провести измерения температуры в сложных условиях – открытое пламя, ядовитые вещества, трудный доступ к объекту, слишком горячий объект.

Многие мультиметры обладают встроенной функцией измерения температуры. В этом случае пользоваться прибором несложно, так как не придется вносить никаких изменений в его конструкцию, достаточно только разобраться, какой режим выбрать. Обычно этот режим промаркирован буквами «temp», а в комплекте с мультиметром идет термопара, представляющая собой провод с датчиком. Для подключения термопары на корпусе предусмотрено два гнезда.

Большинство тестеров способно работать с температурой от -40 до 1000 градусов по Цельсию. Если вы приобрели недорогой мультиметр, стоит обратить внимание на то, какая термопара идет в комплекте. Дело в том, что большинство мультиметров имеют достаточно тонкие провода, которые могут оплавиться при воздействии на них температур свыше 250 °C. Надо также обращать внимание на то, возможно ли измерение температуры жидкостей или только газов.

Если вы собираетесь работать с высокими температурами, то штатную термопару лучше сменить на специальную, конструкция которой рассчитана на измерения в более сложных условиях.

Для некоторых приборов потребуется использовать специальный переходник, так как мультиметры имеют одинарные входы, а профессиональная термопара – миниатюрную вилку. После подключения термопары необходимо выбрать режим измерения температуры: он может быть в градусах по Цельсию или Фаренгейту.

Для того чтобы узнать, какая температура, необходимо коснуться кончиком термопары интересующего объекта. Данные сразу же появятся на электронном дисплее.

Длительность контакта с объектом составляет всего 2-3 секунды, для точности измерений контакт должен быть плотным. Проверить правильность работы мультиметра можно, сравнив его показания с показаниями термометра. Важно также следить за полярностью подключения термопары.

Без специального режима

Существует ли возможность измерить температуру мультиметром, не имеющим для этого специального режима? Оказывается, это действительно можно сделать, но потребуется немного модернизировать прибор. Нужно приобрести микросхему ЛМ-35, с ее помощью показатели температуры будут превращены в напряжение, и прибор сможет распознать данные, но укажет их в Вольтах. Например, 0,30 Вольт нужно будет понимать как 30 градусов Цельсия.

Использование микросхемы не требует сложного вмешательства в конструкцию прибора и позволяет использовать любой мультиметр для измерения температуры. Для того чтобы микросхема работала, вам потребуется:

• три провода, которые можно будет подключить к 10-омному выходу прибора;
• отдельный источник питания не менее 4 Вольт, то есть 2 плоских батарейки.

Если надо измерить не только положительную, но и отрицательную температуру, потребуется также подключение источника опорного напряжения.

Сама микросхема подключается просто. Она имеет три разъема для проводов плюсового, минусового значения и выходной датчик. Такой подход позволит преобразовать любой мультиметр, сделав его более функциональным, при этом конструкция обойдется недорого.

Проверка датчика температуры тестером

Вопрос, как проверить датчик температуры тестером, достаточно актуален для автомобилистов. Для того чтобы провести необходимые измерения, можно использовать любой мультиметр, кроме этого, потребуется снять сам датчик и приготовить чайник с водой. Датчик нужно будет погрузить в кипящую воду (температура жидкости всегда составляет 100 °C). Провода, отходящие от датчика, удобнее всего закрепить крокодилами и подключить к измерительному прибору. После этого мультиметр нужно установить в режим измерения сопротивление тока.

Если показания сопротивления датчика при воздействии на него температуры в 100° не превышают 210 Ом, то датчик можно смело менять, так как его показания некорректны. При таком сопротивлении датчика вы столкнетесь с тем, что ваше авто будет регулярно закипать. Использовав мультиметр, вы избавитесь от необходимости разбирать головку цилиндра и проводить сложные ремонтные действия, быстро выявив причину неисправности в домашних условиях. Вы также сможете выбрать тот датчик, который будет корректно отображать данные.

Какой прибор выбрать

В принципе, возможно измерение температуры любым мультиметром, однако есть несколько важных нюансов. Перед покупкой нужно обратить внимание не только на цену, но и на качество. Будет гораздо удобнее, если мультиметр изначально рассчитан на измерение разных диапазонов температуры и имеет специальный режим для этого. Тогда не придется дорабатывать его, используя дополнительные устройства.

Чем выше функциональность устройства, тем оно удобнее и полезнее в применении. Приобретать прибор лучше в проверенном магазине, так как достаточно много продукции даже известных фирм подделывается, не говоря уже о недобросовестных производителях, предлагающих товар низкого качества. Лучше немного переплатить, однако иметь гарантию надежности купленного тестера.

К стандартным функциям устройств относится возможность измерять напряжение, сопротивление, силы тока постоянного и переменного.

Большинство моделей позволит прозвонить цепь. От того, какой у тестера дисплей, часто зависит цена. Если это обычный экран с цифрами, прибор обойдется дешевле, чем аналог с полноценным цветным дисплеем и возможностью управления через него.

Выбор мультиметров довольно широк. Всегда можно подобрать подходящий аппарат, исходя из функциональности, цены и качества. Прибор станет незаменимым во многих ситуациях, поможет проверить не только состояние проводки, но и многих деталей различных электроприборов.

evosnab.ru

Замена

Замена термопары в газовой плите должна выполняться только в специализированном центре. Но ее достаточно просто произвести своими руками, при соблюдении строгих мер безопасности. Перед заменой термопары газовой плиты, ее необходимо приобрести. На корпусе элемента есть маркировка английской буквой. Именно эта маркировка указывает на химический состав стержней внутри корпуса. Установка элемента с другим составом может повлиять на время открытия или закрытия клапана, общую чувствительность детали. Также детали с иной маркировкой могут иметь отличные от оригинала соединительные детали, толщину и длину трубки. Нужно приобрести именно полный аналог. Далее необходимо:

1. Выключить плиту из электрической розетки.
2. Отключить подачу газа в главном вентиле.

3. Снять верхнюю панель газовой плиты.

4. Отсоединить от крепления термоэлемент. Наконечник постоянно находится под высокой температурой и может трудно откручиваться. Перед демонтажем лучше воспользоваться очистителем ржавчины. Гнуть и ломать крепление строго запрещается.

5. Заменить неисправную деталь на новую.
6. Собрать плиту в обратном порядке.
7. Подключить печь к электричеству.
8. Открыть подачу газа.
9. Проверить работу устройства.

Перед тем как поменять термопару, обязательно обезопасить себя от утечки газа и поражения электрическим током.

При покупке новой детали взамен старой, нужно обратить внимание на длину токопроводящей трубки. Она должна быть идентична заводскому аналогу. При монтаже на газовую плиту необходимо установить трубку по местам крепления, она не должна болтаться, провисать, находится вблизи пламени.

Также при установке наконечника термопары нужно соблюдать расстояние между ней и конфоркой. Близкое расположение значительно снизит срок службы детали, если расположение превышает 1 см, это грозит проблемами с воспламенением газа.

Советы

Эксплуатация и последующий ремонт термопары, должен проводится с соблюдением техники безопасности.

1. Необходимо своевременно реагировать на утечку газа. Даже новая газовая защита может не сработать. Такое случается по причине попадание в затворное седло мусора. Мусор появляется в системе подачи газа из-за некачественного ремонта труб.
2. Запрещается охлаждать термоэлемент водой. Резкий перепад температуры может разрушить образующие ток стержни.
3. Запрещается эксплуатировать термопары с налипшей пищей, нагаром. Инородные покрытия сохраняют высокую температуру. После отключения плиты, затворный механизм не сработает, что приведет к утечке газа.
4. После замены элемента нужно контролировать его работу в течение нескольких дней.
5. Запрещается приобретать детали от неизвестных производителей, подделки низкого качества. За новой парой лучше обратиться в специализированный магазин или сервис компании производителя газовой плиты.
6. Если есть сомнения в том, что самостоятельно удастся проверить или заменить термопару, лучше доверить это специалистам, отвезти плиту в сервис.

Замена термопары легкий, но очень ответственный процесс. Не стоит пренебрегать простыми правилами безопасности.

Для чего нужно проверять термопары

Любой энергетический агрегат будет отключен аварийно, если не сработает датчик температур. Замена термопары дорогостоящий процесс, тем более что она нужна не во всех случаях. Чтобы исключить ложное срабатыватывание автоматики безопасности по факелу пламени, лучше провести проверку ТП. Восстановление его работоспособности начинают с визуального осмотра термопары.

Как правило, она выходит из строя по причине перегорания термального индикатора, что случается довольно часто в котлах. В этом случае на поверхности датчика можно обнаружить черную вмятину либо даже сквозную дыру. В таком случае такой измеритель отбраковывается сразу и потребуется установить новый.

Важно! В некоторых случаях термопара не имеет внешних отклонений. В этом случае ее работоспособность можно проверить только с помощью мультиметра.