Co to jest pasek bimetaliczny?
Pasek bimetaliczny to proste urządzenie, które zamienia energię cieplną w ruch mechaniczny. Służy jako termicznie aktywowany wyłącznik lub wskaźnik ciepła i działa na zasadzie różnicowej rozszerzalności podgrzewanych niepodobnych metali. Pasek bimetaliczny składa się z dwóch różnych metali połączonych ze sobą, tworząc prosty, płaski pasek lub koncentryczną cewkę. Gdy pasek jest podgrzewany, jeden z metali nagrzewa się i rozszerza szybciej niż drugi, powodując zgięcie paska. To mechaniczne ugięcie jest następnie wykorzystywane na różne sposoby do przełączania obwodów elektrycznych lub przesuwania pokrętła w celu wskazania wartości ciepła.
Kiedy jakiekolwiek ciało stałe, płyn lub gaz jest ogrzewane, jego cząsteczki zaczynają się od siebie oddalać, co prowadzi do ekspansji. Tak długo, jak podgrzany materiał w pewnym momencie nie jest zawarty, będzie się rozszerzał w sposób zrównoważony. Jeśli z jakiegoś powodu materiał jest zawarty lub uniemożliwia mu się rozszerzanie wzdłuż jednej z jego powierzchni, nieograniczone rozszerzanie się w pozostałej części materiału spowoduje jego ugięcie lub zgięcie. Oczywiście niektóre materiały nagrzewają się szybciej lub rozszerzają bardziej niż inne, w zależności od ich budowy molekularnej. Jeśli dwa takie różne materiały połączą się ze sobą, ten, który nagrzewa się wolniej, ograniczy ekspansję wzdłuż jednej powierzchni drugiej i spowoduje wystąpienie tego zjawiska ugięcia.
Ta zasada ugięcia termicznego różnych materiałów jest wykorzystywana do dostarczania związanego z ciepłem ruchu mechanicznego w szerokim zakresie sprzętu elektrycznego i pomiarowego. Paski bimetaliczne są zwykle zbudowane z dwóch różnych metali, przy czym mosiądz i stal oraz miedź i stal stanowią typowe kombinacje. Oba materiały są zwykle spawane, lutowane lub nitowane razem, aby zapewnić równe, bezpieczne połączenie między dwiema powierzchniami styku. Paski bimetaliczne mogą być formowane jako proste lub koncentryczne elementy sprężynowe. Ich fizyczne odchylenie po podgrzaniu jest następnie wykorzystywane na różne sposoby w celu osiągnięcia różnych funkcji.
Jednym z najczęstszych sposobów wykorzystania ugięcia paska bimetalicznego jest zastosowanie paska jako styku elektrycznego do tworzenia lub przerywania obwodów. Termostaty grzejników są dobrym przykładem tego rodzaju aplikacji i wykorzystują prosty, nieogrzewany pasek, aby utrzymać kontakt z punktem przełączania i utrzymać aktywny obwód grzejnika. Gdy temperatura wzrośnie do określonego punktu, pasek nagrzewa się i wygina, przerywając w ten sposób obwód i wyłączając grzejnik. Gdy pasek ochładza się ponownie, prostuje się i ponownie aktywuje obwód nagrzewnicy. Pozwala to na utrzymanie stałego zakresu temperatur.
Pasek bimetaliczny typu cewki ma tendencję do odwijania się podczas ogrzewania i obracania igły termometru tarczowego w celu wskazania wartości temperatury. Paski bimetaliczne są również stosowane jako termiczne urządzenia przeciążeniowe do odcinania zasilania urządzeń elektrycznych, gdy pobierają nadmierny prąd lub przegrzewają się fizycznie. Znane cechy rozszerzalności różnych metali w taśmie bimetalicznej pozwalają na bardzo dokładne dopasowanie tych urządzeń do pracy w dokładnych temperaturach. To sprawia, że paski są niezawodną i niedrogą metodą wykorzystania ciepła jako źródła kontroli lub pomiaru.