Что такое биметаллическая пластина?

Биметаллическая пластина представляет собой простое устройство, преобразующее тепловую энергию в механическое движение. Он используется в качестве термовыключателя или индикатора тепла и работает по принципу дифференциального расширения нагретых разнородных металлов. Биметаллическая полоса состоит из двух разных металлов, которые соединены вместе, образуя прямую плоскую полосу или концентрическую спираль. Когда полоса нагревается, один из металлов нагревается и расширяется быстрее, чем другой, в результате чего полоса изгибается. Это механическое отклонение затем используется различными способами для переключения электрических цепей или перемещения циферблата для индикации заданной теплотворной способности.

Когда любое твердое тело, жидкость или газ нагревается, его молекулы начинают удаляться друг от друга, что приводит к расширению. Пока нагретый материал в какой-то момент не удерживается, он будет равномерно расширяться. Если по какой-либо причине материал удерживается или предотвращается от расширения вдоль одной из его поверхностей, несдерживаемое расширение остальной части материала вызовет его отклонение или изгиб. Очевидно, что некоторые материалы будут нагреваться быстрее или расширяться больше, чем другие, в зависимости от их молекулярной структуры. Если два таких разнородных материала соединятся вместе, тот, который нагревается медленнее, будет ограничивать расширение вдоль одной поверхности другого и вызывать явление отклонения.

Этот принцип теплового отклонения разнородных материалов используется для обеспечения механического движения, связанного с нагревом, в широком диапазоне электрического и измерительного оборудования. Биметаллические полосы обычно изготавливаются из двух разнородных металлов, причем типичными комбинациями являются латунь и сталь, а также медь и сталь. Два материала обычно свариваются, спаиваются или заклепываются вместе, чтобы обеспечить ровное и надежное соединение между двумя контактными поверхностями. Биметаллические полосы могут быть выполнены в виде прямых или концентрических пружинных элементов. Их физическое отклонение при нагревании затем используется различными способами для выполнения различных функций.

Одним из наиболее распространенных методов использования отклонения биметаллической полосы является использование полосы в качестве электрического контакта для замыкания или размыкания цепей. Термостаты нагревателя являются хорошим примером применения такого типа и используют прямую необогреваемую полосу для поддержания контакта с точкой переключения и поддержания активной цепи нагревателя. Когда температура поднимается до заданного значения, полоса нагревается и изгибается, тем самым разрывая цепь и отключая нагреватель. Когда полоса снова остывает, она выпрямляется и вновь активирует цепь нагревателя. Это позволяет поддерживать постоянный диапазон температур.

Биметаллическая полоса спирального типа имеет тенденцию разматываться при нагревании и поворачивает стрелку термометра циферблатного типа, чтобы показать значение температуры. Биметаллические пластины также используются в качестве устройств защиты от тепловой перегрузки для отключения электропитания электрооборудования, когда оно потребляет чрезмерный ток или физически перегревается. Известные характеристики расширения различных металлов в биметаллической полосе позволяют очень точно настроить эти устройства для работы при точных температурах. Это делает полоски надежным и доступным методом использования тепла для контроля или измерения.