Wat is een bimetaalstrook?
Een bimetaalstrip is een eenvoudig apparaat dat thermische energie omzet in mechanische beweging. Het wordt gebruikt als een thermisch geactiveerde schakelaar of warmte-indicator en werkt volgens het principe van differentiële expansie van verwarmde ongelijksoortige metalen. De bimetalen strip bestaat uit twee verschillende metalen die aan elkaar zijn verbonden om een rechte, platte strip of een concentrische spoel te vormen. Wanneer de strip wordt verwarmd, warmt een van de metalen op en zet sneller uit dan de andere, waardoor de strip buigt. Deze mechanische afbuiging wordt vervolgens op verschillende manieren benut om elektrische circuits te schakelen of een wijzerplaat naar een warmte-indicatie te verplaatsen.
Wanneer een vaste stof, vloeistof of gas wordt verwarmd, beginnen de moleculen van elkaar weg te bewegen, wat leidt tot expansie. Zolang een verwarmd materiaal op een gegeven moment niet aanwezig is, zal het op een evenwichtige manier uitzetten. Als het materiaal om de een of andere reden wordt vastgehouden of verhinderd om langs een van de oppervlakken te expanderen, zal de ongebreidelde expansie in de rest van het materiaal ervoor zorgen dat het buigt of buigt. Vanzelfsprekend zullen sommige materialen sneller opwarmen of meer uitzetten dan andere, afhankelijk van hun moleculaire structuur. Als twee dergelijke ongelijksoortige materialen aan elkaar hechten, zal degene die langzamer verwarmt expansie langs het ene oppervlak van het andere beperken en dit afbuigfenomeen veroorzaken.
Dit principe van thermische afbuiging van ongelijksoortige materialen wordt gebruikt om warmtegerelateerde mechanische beweging in een breed scala van elektrische en meetapparatuur te leveren. Bimetaalstroken zijn in het algemeen opgebouwd uit twee ongelijke metalen waarbij messing en staal en koper en staal typische combinaties zijn. De twee materialen zijn typisch aan elkaar gelast, gesoldeerd of geklonken om een gelijkmatige, veilige verbinding tussen de twee contactvlakken te produceren. Bimetaalstroken kunnen worden gevormd als rechte of concentrische spiraalveertype elementen. Hun fysieke afbuiging bij verhitting wordt vervolgens op verschillende manieren benut om verschillende functies te bereiken.
Een van de meest gebruikelijke methoden om de afbuiging van een bimetaalstrook te gebruiken, is de strook te gebruiken als een elektrisch contact om circuits te maken of te verbreken. Verwarmingsthermostaten zijn een goed voorbeeld van dit type toepassing en gebruiken de rechte, onverwarmde strip om contact te houden met een schakelpunt en het verwarmingscircuit actief te houden. Wanneer de temperatuur tot een vooraf bepaald punt stijgt, verwarmt en buigt de strip, waardoor het circuit wordt onderbroken en de verwarming wordt uitgeschakeld. Wanneer de strip weer afkoelt, wordt deze rechtgetrokken en wordt het verwarmingscircuit opnieuw geactiveerd. Hierdoor kan een constant temperatuurbereik worden gehandhaafd.
De bimetalen strip van het spoeltype heeft de neiging om af te wikkelen terwijl deze opwarmt en draait de naald van een thermometer van het dial-type om een temperatuurwaarde aan te geven. Bimetaalstrips worden ook gebruikt als thermische overbelastingsapparatuur om de stroomtoevoer naar elektrische apparatuur te onderbreken wanneer ze overmatige stroom verbruiken of fysiek oververhit raken. De bekende expansiekarakteristieken van de verschillende metalen in de bimetaalstrook zorgen voor een zeer nauwkeurige afstemming van deze apparaten om te werken bij exacte temperaturen. Dit maakt de strips een betrouwbare en betaalbare methode om warmte te gebruiken als controle- of meetinvoer.