что такое термопара в газовой горелке
Термопары газовых котлов: конструкция, диагностика и замена в домашних условиях
Термоэлектрические датчики – термопары – применяются сугубо в газовых котлах и водогрейных колонках, оснащенных энергонезависимой автоматикой безопасности. Задача элемента – отслеживать наличие пламени горелки, непрерывно подавая напряжение на электромагнитный клапан управляющего блока SIT 630 (или подобного). Наша цель – рассказать, что такое термопара, как она работает и меняется в случае неисправности.
Устройство термоэлектрического датчика пламени
Термопара – это элемент безопасности газового котла, вырабатывающий напряжение при нагреве и поддерживающий клапан подачи топлива в открытом состоянии, пока горит запальник. Изображенный на фото датчик действует автономно, без подключения внешнего источника электропитания. Сфера применения термопар – газоиспользующие энергонезависимые установки: печи, кухонные домашние плиты и водонагреватели.
Поясним принцип работы термопары для котла, основанный на эффекте Зеебека. Если спаять или сварить концы 2 проводников из разных металлов, то при нагреве этой точки в цепи вырабатывается электродвижущая сила (ЭДС). Разница потенциалов зависит от температуры спая и материала проводников, обычно лежит в пределах 20…50 милливольт (на бытовой технике).
Датчик состоит из следующих деталей (устройство показано ниже на схеме):
Примечание. Медная трубка нужна для защиты плюсового проводника от внешних наводок, создаваемых домовой сетью 220 В и другими электроприборами. Вспомните: минимальная величина напряжения термопары составляет всего 20 мВ.
Для изготовления электродов, вырабатывающих ЭДС, используются специальные металлические сплавы. Самые распространенные термические пары:
Справка. Алюмель – это сплав никеля с алюминием, марганцем и кремнием. Состав хромеля – 90% никеля, 10% хрома. Копель тоже включает никель, соединенный с медью и кремнием.
Применение сплавов в конструкции термопар обусловлено лучшей генерацией тока. Если сделать термическую пару из чистых металлов, напряжение на выходе будет слишком малым. В большинстве теплогенераторов, эксплуатируемых в частных домах, установлены датчики ТХА (хромель – алюмель). Больше об устройстве термопар смотрите на видео:
Принцип действия в составе котла
Схема подключения термоэлектрического датчика в различных газоиспользующих приборах примерно одинакова. Измерительный электрод находится в зоне действия фитиля либо основной горелки, проводник присоединен к электромагниту, открывающему подачу газа.
Справочная информация. В турбированных и атмосферных теплогенераторах, подключаемых к домовой электросети, вместо термопары может применяться фотоэлектрический датчик. Он регистрирует наличие огня без непосредственного нагрева.
Как работает термопара на напольных котлах типа АОГВ и аналогичных аппаратах:
Если в силу разных причин огонь потухнет, нагрев термоэлемента закончится, ЭДС исчезнет. Электромагнит отключится, пружина захлопнет клапан и перекроет путь топливу.
Справка. Газовые водогрейные установки, не зависящие от электроэнергии, комплектуются автоматикой различных производителей – EuroSIT, Жуковского завода, «Арбат», «Орион» и так далее. Термопара везде работает по одинаковому принципу – пока электрод греется пламенем, подача газа будет открыта.
Отличия от датчика температуры
Помимо термопары, к автоматическому топливному клапану котла подключается термобаллон, отвечающий за отключение основной горелки при достижении заданной температуры теплоносителя. Внешне колбы элементов и медные соединительные трубки немного похожи. Несведущий домовладелец может запросто перепутать эти датчики.
Перечислим основные отличия температурного измерителя от термопары:
Примечание. Термобаллон действует по другому принципу: при нагреве внутри колбы расширяется специальная жидкость. Давление по капилляру передается клапану автоматики, отключающему основную горелку. Пламя запальника не затухает.
Как проверить и заменить термопару
Главный признак неисправности датчика пламени — фитиль тухнет одновременно с отпусканием кнопки. Иногда неполадка проявляется иначе – огонек на запальнике остается, но после розжига основной горелки подача горючего снова перекрывается и котел гаснет полностью. Причины таких проблем:
Уточнение. Неисправность датчика тяги вызывает аналогичные симптомы, поскольку этот «концевик» включен последовательно с термопарой (в разрыв цепи). Чтобы исключить влияние датчика, временно замкните его провода.
Для диагностики понадобится мультиметр либо другой прибор, способный измерять низкое напряжение (до 100 мВ). Как выполняется проверка:
Главное условие: исправная термопара для котла должна выдавать напряжение не менее 0.02 вольта. Если прибор показывает нули, напряжение скачет или не превышает 20 мВ, элемент нужно поменять. Современные датчики не подлежат ремонту путем перепайки.
Совет. Покупая новую термопару, всегда ориентируйтесь по марке и конкретной модели котла, дабы не запутаться в маркировках и обозначениях.
Если вам не хочется раньше времени снимать элемент, диагностику можно произвести прямо на котле. Открутив гайку, отсоедините трубку термопары от автоматики и подключите мультиметр, как описывалось выше. Удерживая клавишу, разожгите запальник и снимайте показания прибора. Недостаток метода: невозможность визуального осмотра и чистки электрода от сажи.
Устанавливая новую термопару в газовый котел, настройте положение нагреваемого стержня. В идеале электрод стоит горизонтально, не отклоняется вверх или вниз и хорошо омывается пламенем фитиля.
Заключение
Зная устройство термопары котла и способы ее проверки, несложно выявить проблему, как и заменить датчик в домашних условиях. Здесь важно отсечь другие неисправности – поломку датчика тяги либо катушки электромагнита. Последняя неполадка характерна для отечественных моделей автоматики – «Арбат», ЖМЗ и так далее. Как сделать ремонт подручными средствами, смотрите в последнем видео:
Как устроена и зачем нужна термопара для газовой плиты?
Для приготовления пищи в быту зачастую применяются газовые плиты, в которых устанавливаются специальные устройства контроля температуры. За счет ряда преимуществ для измерения используется термопара. Как правило, одно упоминание об этом незамысловатом устройстве вызывает ряд трудностей в понимании его назначения и принципа работы. Поэтому в данной статье мы рассмотрим назначение и принцип действия термопары для газовой плиты.
Что такое термопара?
Термопара представляет собой датчик, преобразующий изменение температуры в электрический сигнал. В дальнейшем электрическая энергия от такого датчика участвует в работе электроники и автоматики плит, газовых котлах и колонках. При изменении электрического потенциала на концах термопары в определенных пределах происходит блокировка газконтроля и горение в газовой плите прекращается. Такое устройство позволяет, как поддерживать подачу газа к пламени горелки, так и прерывать его подачу в аварийных ситуациях.
Физически термопара представляет собой электрический контакт между двумя проводниками из различных материалов. Такой контакт может обеспечиваться посредством:
В зависимости от параметров работы газовых колонок или плит применяются соответствующие способы соединения проводников. Следует отметить, что термопара плиты – это сам контакт, в то время, как все остальные составляющие (провода, экран, выводы и т.д.) представляют собой термометр.
Принцип работы
Принцип работы термопары заключается в наличии определенного уровня электрического заряда у любого металла. Его уровень составляет порядка нескольких микровольт, эта величина определяет способность электронов металла совершать направленное движение в замкнутой электрической цепи. При соединении двух металлов с различным уровнем потенциала, в точке контакта возникает переход электронов из зоны с большим потенциалом в зону с меньшим.
В холодном состоянии на выходе получается небольшое напряжение, но, при увеличении температуры этих материалов с одной стороны, увеличивается и разность потенциалов, соответственно, растет величина вырабатываемой термопарой ЭДС. В физике такое явление получило название эффекта Зеебека, по фамилии ученного, открывшего процесс. Пример выработки термоэдс приведен на рисунке 1:
На практике для соединения используются материалы с различными по направленности термоэдс. К примеру, в термопаре из алюмеля и хромеля величина потенциала изменяется на – 17,3 мкВ и + 24 мкВ соответственно при изменении температуры на один градус Цельсия. Таким образом, при нагревании этого соединения до 300ºС, на выходе возникнет напряжение равное 24 мВ.
Если рассмотреть схему работы (рис. 2), в ее цепи включены три элемента: термопара, термореле и электромагнитный клапан. Термопара специально располагается вблизи очага горения, чтобы моментально реагировать на основные процессы в духовых шкафах.
Рис. 2: Схема работы
Посмотрите на рисунок, при нагревании контакта термопары в ней возникает ЭДС, которая обуславливает протекание электрического тока через цепь термореле к катушке электромагнита. Когда от электрического поджига зажигается газ, происходит нагревание одного конца термопары в духовке, благодаря описанному выше эффекту в цепи возникает ЭДС. При замкнутых контактах термореле электрический ток протекает от термопары через замкнутые контакты термореле по катушке электромагнитного клапана. При нагревании термопары величина тока в катушке становится достаточной для перемещения и удержания сердечника катушки, который открывает клапан подачи газа.
В случае нагрева духовки до установленной вами величины срабатывает термореле и разрывает свои контакты в цепи. Из-за чего катушка теряет возбуждение и магнитный поток больше не удерживает сердечник, который возвращается в исходное положение и закрывает клапан газконтроля. При отсутствии подачи газа пламя в плите гаснет.
Если возникает аварийная ситуация, когда в системе происходит утечка газа или перебой, при котором прекращается подача, а через какой-то промежуток снова возобновляется, срабатывает система газконтроля. Как только в плите тухнет газ, она стремительно остывает, из-за чего снижается и ЭДС, и величина тока в цепи электромагнита клапана. Клапан полностью закрывается и даже при возобновлении газового снабжения печи, клапан предотвращает его проникновение в духовку.
Таким образом, термопара осуществляет функцию газконтроля как в штатной ситуации, так и в аварийной.
Устройство и конструкция
Конструктивно термопару можно подразделить на такие элементы:
Спай включает в себя две проволоки из разнородных материалов. В состав которых могут входить цветные и благородные металлы, как правило, в сплавах. В зависимости от состава проводников термопары подразделяются на несколько типов, особенности которых приведены в таблице.
Таблица 1. Типы термопары
Как видите из таблицы, различный тип обуславливает разный рабочий диапазон температур, чувствительность к ее изменению, стабильность при длительной нагрузке и другие характеристики. Что обязательно следует учитывать при выборе конкретной модели для плиты в случае замены или установки с нуля.
В зависимости от рабочей температуры подбирается и соответствующий материал для изоляции витой скрутки проводников термопары. К примеру, до 120ºС могут применяться любые виды, до 1300ºС фарфоровые. Существуют модели и свыше 1300 ºС, в которых для изоляции используются окислы магния, бериллия и алюминия, но из-за того, что в бытовых приборах такие температуры отсутствуют, приобретать и рассматривать подобные термопары нецелесообразно.
Проверка, чистка, замена
Если плита начала плохо загораться, вполне вероятно, что термопара засорилась или вышла со строя. Но стоит отметить, что причина неисправности может и не затрагивать этот элемент. Для проверки следует выполнить такие действия – поверните ручку духовки и подожгите газ. Если после того, как вы отпустите ручку, духовка тухнет, это первый признак, что система газконтроля не открывает клапан подачи газа в плите.
Скорее всего, что поверхность измерительного элемента засорилась, и он не воспринимает температурные изменения в окружающей среде. Чтобы починить газовое оборудование в плитах фирм Гефест, Ariston, Indesit, Gorenje и т.д. следует для начала почистить термопару в плите, для этого:
Если такой ремонт газконтроля не принес желаемого результата, следует проверить термопару при помощи мультиметра или милливольтметра. Для этого вам понадобится добраться до места подключения термопары к электрической сети плиты. Как правило, она располагается под передней панелью или верхней крышкой, где находиться переключатель температуры или газовый клапан. Здесь также могли отойти контакты, тогда их достаточно просто поправить, если нет, переходите к измерениям.
Установите предел измерения мультиметра в районе десятков милливольт. Подключите щупы к выводам термопары и подогрейте измерительный элемент (не обязательно открытым огнем, но это довольно доступный способ).
Рис. 7: проверка термопары мультиметром
Если милливольтметр покажет изменение напряжения на выводах, устройство исправно и причина в чем-то другом. В противном случае вы могли неправильно установить предел для вашей модели термопары или автоматика газконтроля неисправна.
Замена термопары газовой плиты
В большинстве случаев, выход со строя характеризуется перегоранием проводников. Их самостоятельная пайка или сваривание в домашних условиях возможны, но нецелесообразны, так как после сращивания невозможно обеспечить прежнюю точность измерений. Поэтому оптимальным вариантом является замена термопары. Для этого:
Советы по безопасности
Ввиду того, что термопара отвечает за безопасную работу газовой плиты, следует проследить, чтобы во время замены и эксплуатации обеспечивались оптимальные условия:
Если самостоятельно вам не получается выполнить данную процедуру или после замены вы ощущаете запах газа, сразу обратитесь в газовую службу для предотвращения аварийной ситуации.
Термопара в газовой плите: принцип работы + инструктаж по замене устройства
Готовить на газовой плите или работающей на газу варочной поверхности так же просто, как на обычных электрических конфорках. Даже использование газового духового шкафа какие-либо проблемы вызывает крайне редко. Но у многих сразу встает вопрос о безопасности такого оборудования, ведь «голубое топливо» взрывоопасно.
Увидеть свое жилье разрушенным в результате взрыва газообразного горючего вряд ли кому хочется. Чтобы предотвратить подобную трагедию, применяется такое устройство, как термопара в газовой плите. Она представляет собой основной элемент системы контроля исправности самого популярного газового прибора.
Согласитесь, что в случае с природным газом теме снижения рисков пожаров и взрывов уделять приходится особое внимание. В представленном нами статье приведены и детально описаны правила эксплуатации бытового оборудования, перерабатывающего газ. полезную информацию мы дополнили ценными рекомендациями.
Зачем газовой плите термопара?
Газ в горелке плиты разжигается спичками, ручной пьезозажигалкой либо встроенным электроподжигом. Потом пламя должно гореть само без участия человека, пока топливо не будет перекрыто вентилем.
Рабочая функция термопары – контроль наличия пламени. Пока газ горит, температура на кончике контрольного устройства доходит до 800–1000 0 С, а нередко и выше. В результате возникает ЭДС, которая держит газовый электромагнитный клапан на патрубке к горелке в открытом состоянии. Конфорка работает.
Однако при исчезновении открытого огня термопара перестает выдавать ЭДС на электромагнит. Происходит перекрытие крана и подачи топлива. В итоге газ не попадает в кухню, не скапливаясь в ней, что и исключает возникновение пожара от подобной нештатной ситуации.
Термопара – это простейший температурный датчик без каких-либо электронных устройств внутри. В нем нечему ломаться. Он может лишь прогореть от длительного использования.
С полным набором датчиков, предназначенных для контроля и безопасности работы газовой колонки, ознакомит следующая статья, полностью посвященная этому интересному вопросу.
Среди достоинств термопар:
Сколько-либо значимый недостаток у термопары один – сложность ремонта прибора. Если термопарный датчик неисправен, то его проще заменить на новый.
Чтобы отремонтировать подобное устройство, необходимо сварить или спаять при высокой температуре (около 1 300 0 С) два разных металла. В быту дома добиться таких условий крайне сложно. Гораздо проще под замену купить новый контрольный блок для газовой плиты.
Устройство и принцип работы
В основе работы термопары лежит термоэлектрический эффект Зеебека. Согласно нему, на концах соединенных последовательно проводников из разных металлов при условии, что их контакты находятся под разной температурой, возникает термо-ЭДС (ТЭДС).
То есть необходимо наличие двух разных по составу проводников, которые способны выдерживать сильный нагрев, и высокотемпературное тепло (в рассматриваемом случае от сгораемого природного газа) в точке их соединения.
В большинстве пар возникающая между холодным и горячим контактами электродвижущая сила совсем мала и малоприменима. Но есть металлы и сплавы, совмещение которых дает до 4–5 мВ/100 0 С. А этого уже вполне достаточно для управления электромагнитом, контролирующим тот или иной затвор.
Принцип работы термопар, вмонтированных в газовые плиты, предельно прост:
Состоит термопара из двух термостабильных проводников длиной до полутора метров, которые на одном конце соединены пайкой или сваркой.
Именно этот кончик находится непосредственно в огне и нагревается от горящего газа. Второй конец прибора представляет собой пару контактов либо разъем для подключения к электромагнитному клапану.
Разновидности термодатчиков для газа
Термопары газовых плит различаются по сплаву проводников и типу подсоединения к клапану. И главное здесь – каждый производитель оборудования на газу использует свои варианты электромагнитов с разными разъемами подключения.
В большинстве случаев переставить термопарный датчик газконтроля с одно плитки на другую невозможно.
Сплавы и металлы для создания термопар используются следующие:
От используемых сплавов зависит точность устройства и диапазон его рабочих температур. Например, хромель-алюмелевая термопара рассчитана на работу при 0–1100 0 С, железо-константантная при 0–700 0 С, а платино-платинородиевая выдерживает нагрев до +1700 0 С.
В бытовых газовых плитах обычно применяются термопарные датчики из алюмеля и хромеля либо константана и железа. Они недороги и вполне подходят для температурных условий варочной панели на газу.
Руководство по ремонту газконтроля
Если газ на плите гаснет, то проблема может крыться не только в термопаре. Однако чаще всего дело именно в ней.
Основной признак проблем с газконтролем – после розжига конфорки и отпускания ручки или кнопки открытия «голубого топлива» пламя сразу тухнет. Это происходит из-за перекрытия клапана, так как термо-ЭДС для поддержания его открытым отсутствует либо недостаточна.
Причины шума конфорок газовых плит подробно изложены в статье, с полезной информацией которой стоит ознакомиться.
Самостоятельно выполнять проверку, производить ремонт и замену термопары в газовой плите своими руками следует только при полном перекрытии газа. Сначала необходимо закрыть вентиль на баллоне с газовой смесью или трубе с метаном, а только потом приступать к каким-либо работам. Также не стоит забывать об отключении электроснабжения, если в конструкции есть энергозависимые приборы.
Наконечник термопары располагается непосредственно возле конфорки и газового огня. А в духовке его найти можно возле рассекателя пламени в верхней части духового шкафа. Этот кончик должен быть без нагара, минеральных отложений и каких-либо повреждений.
Если рабочий наконечник термопарного датчика покрыт окалиной, то ее в обязательном порядке следует счистить наждачной бумагой. Чем больше нагара, тем меньше тепла доходит до термопары, а тем меньше она соответственно создает ЭДС. Полученных милливольт может банально не хватать для открытия электромагнитного клапана.
Как проверить перед заменой?
Термопара обычно имеет один наконечник для установки возле огня. Но есть и варианты с двумя или тремя кончиками контроля температуры. Их обычно используют в духовках, однако все зависит от конкретной модели плиты.
У термопар с несколькими рабочими наконечниками имеется особенность – если лишь один из них не нагрет или вышел из строя, то электромагнитный клапан окажется закрыт. Поэтому, чтобы точно найти причину проблем, подобные термопарные устройства проверять придется особенно внимательно. Неисправным может быть лишь один из датчиков.
Еще один момент – проводники термопары на участке до клапана должны быть натянуты или болтаться в корпусе плиты. При этом их подсоединение к электромагниту должно быть жестким, висящий «на честном слове» разъем здесь недопустим.
Выпускаются рассматриваемые устройства с длиной от 40 до 130 см. Выбирать по этому показателю термопарный прибор газконтроля следует очень внимательно. С одной стороны проволоку проводников нельзя излишне натягивать, а с другой она не должна лежать на нагреваемых поверхностях или свободно болтаться.
Как поменять устройство?
Перед тем как поменять поврежденную термопару в газовой плите, следует осмотреть прибор на:
Менять рассматриваемый прибор следует только тогда, когда он точно неисправен. Во многих случаях, чтобы газовая плита вновь заработала, можно обойтись очисткой наконечника от нагара и проверкой контактов.
Рабочий наконечник термопары жестко зафиксирован возле конфорки или горелки с помощью гайки. Если она из-за накипи не поддается откручиванию, то излишне давить на ключ не стоит. Так можно лишь сломать крепление. Лучше воспользоваться сначала растворителем.
Второй конец термопары к электромагнитному клапану крепится с помощью резьбового разъема либо двух обжимных контактов. Снять их не представляется чем-то сложным. Новый термопарный датчик ставится в аналогичной последовательности – одним концом он крепится возле конфорки, а вторым к электромагниту.
Выводы и полезное видео по теме
Как своими руками производится замена термопары:
Принцип работы газконтроля в варочной панели и духовке:
Устройство термопары для плит, работающих на газу:
Газовая плита без исправно работающей термопары является источником опасности. Если газконтроль перестал функционировать, произвести замену датчика вполне допустимо своими руками. Ничего сложного в демонтаже старого и установке нового контрольного прибора нет. Надо лишь приобрести устройство, соответствующее имеющейся модели плитки, и поработать немного газовым ключом с отверткой.
Если у вас есть комментарии по теме или свои замечания по вышеприведенной информации, напишите их в блоке ниже. Интересны нам, а также другим читателям будут и ваши рассказы о нюансах замены термопары, которую вы производили самостоятельно. Пишите, не стесняйтесь.