Was ist ein Thermostate?
Ein Thermostat ist ein Element, das zur Temperaturregelung eingesetzt wird.
Es ist für die Steuerung der Betriebssignale für Kühl- und Heizgeräte auf der Grundlage der Ergebnisse der Temperaturerfassung verantwortlich. Die allgemeine Funktion eines Thermostats besteht darin, die Temperatur zu erfassen, aber einige Produkte können auch mit einer Funktion ausgestattet sein, die anormale Temperaturerhöhungen erkennt und Übertemperaturen verhindert.
Verwendungszwecke von Thermostaten
Thermostate werden in der Regel verwendet, um entweder die Ober- oder die Untergrenze einer Temperatureinstellung zu regeln, wie z. B. bei einem Temperaturerhitzer für einen Wassertank, wobei die begleitenden Funktionen der Steuerung je nach Anwendung variieren.
Es gibt auch andere Arten von Thermostaten, z. B. solche für Präzisionsklimageräte, die sowohl die Ober- als auch die Untergrenze regeln und einen festen Temperaturbereich vorgeben, oder solche, die nicht nur die Ober- und Untergrenze der eingestellten Temperatur regeln, sondern auch verhindern, dass die Temperatur auf ein anormales Niveau ansteigt, oder eine bestimmte Temperatur erkennen.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen, in elektrische Schaltkreise eingebauten Ventilen werden einige direkt als Öffnungs-/Schließventile in Flüssigkeitskreisläufe eingebaut, z. B. zur Steuerung des Kühlwasserdurchflusses im Maschinenraum. Der Vorteil gegenüber anderen Arten von Temperaturfühlern ist in jedem Fall, dass sie kleiner dimensioniert werden können.
Das Prinzip des Thermostats
Unter den Thermostaten nutzen Bimetall-Thermostate das Phänomen, dass sich Metall unter Wärmeeinwirkung ausdehnt und zusammenzieht. Bei Bimetallen, die aus verschiedenen Metallen zusammengeschichtet sind, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen den Metallen unterschiedlich, so dass sich das gesamte Bimetall in Richtung des Metalls mit einem relativ niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten wölbt, da sich das Metall bei Temperaturänderungen unterschiedlich stark ausdehnt und zusammenzieht.
Diese Krümmung des Bimetalls kann genutzt werden, um einen Schaltkreis zu schaffen, in dem sich die Kontakte in Abhängigkeit von der Temperatur öffnen und schließen. Indem man einen beliebigen Schwellenwert für das Öffnen und Schließen der Kontakte festlegt, lassen sich Schaltungen steuern, bei denen die Stromversorgung der Wärme- oder Kältequelle bei einer bestimmten Temperatur ein- und ausgeschaltet wird.
Ein weiterer Vorteil dieses Mechanismus ist, dass das Element kleiner gebaut werden kann, da es direkt die Temperaturempfindlichkeit des Bimetalls nutzt, anstatt die Temperatur zu messen und dann elektrisch zu steuern. Wird der Thermostat in einen Flüssigkeitskreislauf als Öffnungs-/Schließventil eingebaut, anstatt als Kontaktstelle in einem Kreislauf verwendet zu werden, kann er auch ein Regelventil darstellen, das sich als Reaktion auf Temperaturänderungen schrittweise öffnet.
Arten von Thermostaten
Thermostate sind Geräte zur Temperaturregelung, und verschiedene Arten von Thermostaten werden für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt.
1. Elektronische Thermostate
Elektronische Thermostate regeln die Temperatur nicht durch Bewegungssignale, sondern durch Computersteuerung. Dies ermöglicht eine präzisere Temperaturregelung in der Betriebsumgebung.
Die Temperaturregelung kann auch automatisch erfolgen, was eine angemessene Temperaturregelung und Kosteneinsparungen in Bezug auf Strom und andere Kosten ermöglicht. Das Einsatzgebiet liegt hauptsächlich im industriellen Bereich, wo es zur Regelung der Kühlwassertemperatur von Motoren und der Temperatur in Foliengewächshäusern in der Landwirtschaft weit verbreitet ist.
2. Bimetallische Thermostate
Bimetall-Thermostate werden durch Laminieren zweier Metallarten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt. Wenn die Temperatur auf die eingestellte Temperatur ansteigt, trennen sich die aus den beiden Metallen bestehenden Kontaktstellen, so dass der Stromkreis unterbrochen werden kann.
Thermostate, die nach diesem Prinzip arbeiten, werden als Bimetall-Thermostate bezeichnet. Bimetallthermostate werden in Kühlschränken und Gas-Wassererhitzern in normalen Haushalten verwendet.
Wegen ihres einfachen Aufbaus und ihrer genauen Temperaturregelung werden sie auch in vielen Industrieprodukten eingesetzt. Sie zeichnen sich auch dadurch aus, dass sie aus Metall bestehen und daher auch nach längerem Gebrauch nicht brechen können.
3.Flüssigkeitsausdehnungsthermostate
Flüssigkeitsausdehnungsthermostate sind so aufgebaut, dass eine Flüssigkeit mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Metallrohr eingeschlossen ist. Durch die Ausdehnung der eingeschlossenen Flüssigkeit werden die Kontaktstellen betätigt, wodurch die Temperatur geregelt wird.
Bei Verwendung von Metall als Flüssigkeit zeichnet sich die Temperaturmessung durch einen höheren Genauigkeitsgrad aus. Aus diesem Grund werden sie häufig in Koch- und Kühlgeräten eingesetzt, wo eine präzise Temperaturmessung erforderlich ist.
Thermostate mit Flüssigkeitsausdehnung zeichnen sich auch durch ihre Fähigkeit aus, die elektrische Kapazität zu erhöhen. Durch die Erhöhung der elektrischen Kapazität kann ein breiterer Temperaturbereich erfasst werden. Daher werden sie häufig in großen Fabriken und anderen industriellen Bereichen eingesetzt, in denen eine Temperaturerfassung über einen großen Bereich erforderlich ist.