Как устроена и зачем нужна термопара 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:

• Пайки – обеспечивает хороший контакт для легкоплавких материалов;
• Сварки – обеспечивает наиболее точные измерения, но и наиболее энергоемкий процесс при изготовлении контакта, хорошо подходит для тугоплавких материалов;
• Обжима – наиболее простой способ, но обеспечивает достаточно низкую точность, поскольку при температурном расширении и сужении нарушается плотность контакта.

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.

Комментарии

Особенно понравилось «попытайтесь оживить ваш газ-контроль или «убейте» его совсем, превратив плиту к СССРовским девайсам, не плохо работающим и без газ-контроля»

• Войдите, чтобы ответить

Либо это никто не читает, либо одно из двух. Интересная статья. Жаль, тяжело читается.. Шрифт мелкий и расплывчатый. А на картинках текст (в пояснительных рамках) и вовсе нечитабельный. Видимо материальчик содран откуда-то и некачественно скопирован. Посмотреть бы оригинальчик.

• Войдите, чтобы ответить

сбросьте свой @ . сброшу на почту. статью. если будет тот же эффект — подкорректирую , я «афтар» этого творения. плагиатом не занимаюсь. ). ковырялся лично..

• Войдите, чтобы ответить

не понятно почему потерялось качество . в оригинале Word-документ выглядит безупречно.

• Войдите, чтобы ответить

• Войдите, чтобы ответить

Добрый день. Хотел узнать мнение или получить совет у знатоков. «Перестал» работать клапан: проверил по отдельности термопару — выдает 40мВ от обычной горелки; проверил клапан — срабатывает начиная от 700мВ точно(дохлая батарейка ААА). В чем косяк пока не понимаю, т.к. вроде едс термопары в границах нормы(очень удивлен показателю вашей термопары. Может в нем и есть проблема. ). Т.к. клапан работает от внешнего питания, хотел узнать — обмотка на клапане не накроется при таком использовании?

• Войдите, чтобы ответить

Добрый день,показателей термопары я не знаю ,т.к. она вышла из строя ,но клапан срабатывал где-то около 1в,»тянул» 400ма.Вся «кухня» моя в посте ,при питании от внешего блока питания актуальна как временное решение проблемы на период приобретения(покупки) клапана или термопары ,или комплекта в целом.Если не думаете их приобретать — выкрутите клапан,снимите прокладку резиновую,снимите пружинку -исчезнет головная боль. ) Плита превратится в СССР — девайс. )Удачи.

• Войдите, чтобы ответить

PS. Попробуйте отревезировать контактные соединения со снятием термопары ,зачистки посадочного места т.п . соединения клеммы с корпусом .Сдаётся мне — больная ваша термопара. За обмотку клапана не беспокойтесь.Повышайте напряжение до срабатывания клапана — он лишнего тока не возьмёт.

• Войдите, чтобы ответить

Благодарю за столь скорый ответ! Контакты термопары по мере возможности уже зачистил, но, увы, или к счастью, кроме нагара там нечего было чистить. Замеры я уже делал на тестовом стенде без лишних деталей. Учитывая прожорливость клапана, мне тоже кажется что проблема в термопаре, но в противовес этому идет таблица ТЭДС стандартных термопар(https://kipiya.ru/2008/04/04/tablica-termo-eds-standartnyx-termopar/, https://temperatures.ru/pages/graduirovochnye_tablicy), где максимальные показания не превышают 70мВ. Именно поэтому я и стал искать помощи, ибо на данный момент сложилось два впечатления: испортилась обмотка клапана раз так много требует для удержания и испортилась термопара раз выдает так мало. Но и то, и другое не выдерживает критики. Либо я что то упускаю. В общем остается два варианта, либо убрать клапан, либо покупать комплект. А пока просто обойду термопару с помощью внешнего питания.

• Войдите, чтобы ответить

в плане стандартов — таблица орентирует на промышленные термопары ,слаботочные (стандарты СССР- СНГ,) что касается газ-контроля — эти термопары «заточены » под буржуйские плиты.По сути промтермопары выдают СЛАБОТОЧНЫЙ СИГНАЛ на электронные приборы (с дальнейшим усилением такового) для контроля термопроцессов. .Что касается т/п газ-контроля ,то она (она спецназом разработана для клапана) выдаёт значительный ток на клапан ,а клапану нужно преодолеть сопротивление пружины и ещё придавить прокладку. На производстве есть закалочные трансформаторы (напайка резцов). выдают 2вольта с понижающей обмотки между контактами.Зажимается резец ,накаляется. идёт ток 400 — 600а. примерно и термопара газ-контроля расчитана на ток до 500ма. Газ-контроль отсекает газ от краников духовки,горелок..Не куда он далее не пойдёт пока вы не откроете краник. Если посмотреть комменты в инете про газ-контроль ,можно сделать вывод — он не совершенен,недолговечен. = смывной бачёк с блоком электроники. ) Его ставят чтобы» срубить бабло «( ИМХО ). и запчастей нет. Для самодельщиков есть где поупражняться.

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:

Рис. 1: принцип работы термопары

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.

Для чего нужна газовая автоматика

Котлы старого образца были произведены в соответствии с параметрами газа и особенностями системы отопления, которые были в ходу несколько десятков лет назад. Это, например, модели КЧМ, АОГВ. При этом их прочность дает возможность их эксплуатации еще долгие годы. А вот с автоматикой беда, довольно часто она выходит из строя. В такой ситуации есть три варианта:

• продиагностировать уже имеющуюся автоматику и заменить необходимые детали;
• оснастить надежный и качественный агрегат современной автоматической системой;
• приобрести новый котел.

Разница, разумеется, в цене вопроса, усилиях и времени владельца.

Рассмотрим наиболее дешевый вариант – устранение неполадок газовой автоматики на старый котел. Однако для начала разберемся, для чего вообще предусмотрена автоматическая система в теплоносителе.

Газовая автоматика позволяет регулировать и поддерживать необходимый уровень температуры теплоносителя, а также служит для автоматического прекращения подачи газа в нештатной ситуации. Установка автоматики на старый газовый котел позволит быть уверенным, что если пламя горелки погаснет, то через короткое время система сработает на то, чтобы прекратить подачу газа без вашего участия.

Если вы захотите сменить автоматику, то учитывайте, что отечественные изготовители выпускают модели, которые подходят практически на любой старый теплоноситель. Импортную автоматику можно установить не на все. К тому же при установке зарубежной автоматики на газовые котлы старого образца могут работать не все ее функции – не позволят конструктивные особенности котла.

Устройство и конструкция

Рис. 3: пример конструкции термопары
Конструктивно термопару можно подразделить на такие элементы:

• Спай термопары – состоит из двух проводников, реже полупроводников, соединенных в одну цепь;
• Изолированные металлы – продолжают вывод рабочих проводников от места спайки до точки подключения к электрической цепи, на всей протяженности провода изолируются друг от друга;
• Экранирующее покрытие – выполняется в виде металлической трубки по всей длине датчика температуры и проводов его подключения.

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:

• Предварительно закройте газовые краники и отключите плиту от сети внешнего электроснабжения;

  
  Рис. 4: перекрыть подачу газа на духовку

• Откройте духовку и удалите из нее все лишнее – вы должны свободно проникнуть внутрь, если что-то вам мешает, уберите это, при необходимости можете снять дверцу с плиты;

  
  Рис. 5: удалите из духовки все лишнее

• Найдите саму термопару – как правило, она расположена в верхней части духовки, ее обязательно устанавливают вблизи рассекателя пламени;

  
  Рис. 6: термопара в духовке

• При обнаружении нагара, копоти и прочего мусора на ее поверхности их следует очистить при помощи мелкой наждачки, очищать ударным методом категорически запрещено, так как вы можете повредить термопару безвозвратно;
• Соберите удаленный мусор и опробуйте работоспособность.

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:

• Приобретите в интернете новую модель для замены, лучше это делать по коду термопары, который можно обнаружить на самом устройстве либо в паспорте газовой плиты;
• Также отключите плиту от электрической сети и системы газоснабжения;
• Снимите переднюю панель и верхнюю крышку плиты и отключите электрические выводы в месте их подключения к электромагнитному клапану;

  
  Рис. 8: Снимите переднюю панель или верхнюю крышку

• Открутите в духовке гайку крепления и выньте термопару, если крепежный элемент сразу не поддается, не прилагайте чрезмерный усилий, чтобы не сломать место крепления, используйте WD-40 или любой другой растворитель;

  
  Рис. 9: Открутите термопару

• Установите новую термопару в отверстие и закрепите ее по аналогии с предыдущей, подключите к цепи внутренней электропроводки плиты;

  
  Рис. 10: Установите новую термопару

• Соберите в обратной последовательности и опробуйте работоспособность газовой плиты.

Как очистить котел АОГВ

Для этой операции вам понадобится обычная пластиковая щетка для чистки бутылок. Ее можно приобрести в хозяйственном магазине, она отлично пойдет для прочистки вертикальных каналов. Подвяжите ее изолентой к деревянной палочке, чтобы можно было легко пройти каналы по всей их высоте. Чтобы не разводить лишнюю грязь в помещении котельной, все, что можно перенести, вынесите для очистки во двор.

1. Начинайте прочистку с верхней плоскости теплообменника, счищайте и сметайте вниз всю сажу.
2. Затем наступает черед прочистки каналов. Сажа от стенок будет отходить достаточно легко, если она еще не успела затвердеть, иначе придется приложить некоторые усилия.
3. После завершения процесса очистки самого котла, переходите к снятым узлам и деталям. Очистите верхнюю крышку теплообменника. После нее удалите наслоения сажи на верхней крышке самого котла и с колпака.
4. Последней смахните щеткой нападавшую сверху сажу с блока горелок, сама горелка уже чистая.

Сразу слегка подчистите мелкой наждачкой трубочку. На этом процесс очистки котла и его деталей завершен. Переходите к обратной сборке котла АОГВ.

Советы по безопасности

Ввиду того, что термопара отвечает за безопасную работу газовой плиты, следует проследить, чтобы во время замены и эксплуатации обеспечивались оптимальные условия:

• При первых признаках утечки газа сразу перекрывайте газовые краны и обеспечьте проветривание помещения;
• Направление измерительного элемента должно равномерно приближаться к пламени или располагаться вдоль источника тепла;
• Проволока не должна испытывать механической нагрузки или натяжения, но и свободно болтаться она так же не должна;
• При замене одной модели на другую, выбирайте подходящую по параметрам и температурному режиму для вашей плиты.

Если самостоятельно вам не получается выполнить данную процедуру или после замены вы ощущаете запах газа, сразу обратитесь в газовую службу для предотвращения аварийной ситуации.

Быстродействие измерения

Быстродействие обуславливается способностью первичного преобразователя быстро реагировать на скачки температуры и следующим за ними потоком входных сигналов измерительного прибора.

Факторы, увеличивающие быстродействие:

1. Правильная установка и расчет длины первичного преобразователя;
2. При использовании преобразователя с защитной гильзой необходимо уменьшить массу узла, подобрав меньший диаметр гильз;
3. Сведение к минимуму воздушного зазора между первичным преобразователем и защитной гильзой;
4. Использование подпружиненного первичного преобразователя и заполнения пустот в гильзе теплопроводящим наполнителем;
5. Быстро движущаяся среда или среда с большей плотностью (жидкость).