Che cos'è una striscia bimetallica?
Una striscia bimetallica è un semplice dispositivo che converte l'energia termica in movimento meccanico. È utilizzato come interruttore o indicatore di calore attivato termicamente e funziona secondo il principio di espansione differenziale di metalli dissimili riscaldati. La striscia bimetallica è composta da due diversi metalli che sono uniti tra loro per formare una striscia diritta, piatta o una bobina concentrica. Quando la striscia viene riscaldata, uno dei metalli si riscalda e si espande più velocemente dell'altro, causando la piegatura della striscia. Questa deflessione meccanica viene quindi sfruttata in vari modi per commutare circuiti elettrici o spostare un quadrante per fornire un'indicazione del valore di calore.
Quando viene riscaldato qualsiasi solido, fluido o gas, le sue molecole iniziano ad allontanarsi l'una dall'altra portando all'espansione. Finché un materiale riscaldato non è contenuto ad un certo punto, si espanderà in modo equilibrato. Se, per qualche motivo, il materiale è contenuto o ne viene impedito l'espansione lungo una delle sue superfici, l'espansione sfrenata nel resto del materiale causerà la sua flessione o flessione. Ovviamente alcuni materiali si surriscaldano più rapidamente o si espandono più di altri a seconda della loro struttura molecolare. Se due di questi materiali dissimili si uniscono, quello che si riscalda più lentamente limiterà l'espansione lungo una faccia dell'altra e causerà questo fenomeno di deflessione.
Questo principio di deflessione termica di materiali diversi viene utilizzato per fornire movimenti meccanici legati al calore in una vasta gamma di apparecchiature elettriche e di misurazione. Le strisce bimetalliche sono generalmente costruite con due metalli diversi con ottone e acciaio e rame e acciaio sono combinazioni tipiche. I due materiali sono tipicamente saldati, brasati o rivettati insieme per produrre un'unione uniforme e sicura tra le due facce di contatto. Le strisce bimetalliche possono essere formate come elementi a molla elicoidale diritta o concentrica. La loro deflessione fisica quando riscaldata viene quindi sfruttata in vari modi per raggiungere diverse funzioni.
Uno dei metodi più comuni per utilizzare la deflessione di una striscia bimetallica consiste nell'utilizzare la striscia come contatto elettrico per realizzare o rompere i circuiti. I termostati del riscaldatore sono un buon esempio di questo tipo di applicazione e usano la striscia diritta non riscaldata per mantenere il contatto con un punto di commutazione e mantenere attivo il circuito del riscaldatore. Quando la temperatura sale a un punto prestabilito, la striscia si riscalda e si piega, interrompendo così il circuito e spegnendo il riscaldatore. Quando la striscia si raffredda di nuovo, si raddrizza e riattiva il circuito di riscaldamento. Ciò consente di mantenere un intervallo di temperatura costante.
La striscia bimetallica a spirale tende a svolgersi mentre si riscalda e gira l'ago di un termometro a quadrante per indicare un valore di temperatura. Le strisce bimetalliche sono anche utilizzate come dispositivi di sovraccarico termico per interrompere l'alimentazione elettrica delle apparecchiature elettriche quando assorbono corrente eccessiva o si surriscaldano fisicamente. Le note caratteristiche di espansione dei diversi metalli nella striscia bimetallica consentono un adattamento molto accurato di questi dispositivi per operare a temperature esatte. Ciò rende le strisce un metodo affidabile e conveniente per utilizzare il calore come input di controllo o misurazione.