Bimetalová doska a jej využitie v elektrotechnike

Bimetalová doska je doska špeciálne vyrobená z páru rôznych kovov alebo z bimetalu. Takéto dosky sa tradične používajú v termomechanických senzoroch.

Bimetalické alebo mechanicky spojené dva kusy rôznych kovov s rôznym stupňom tepelnej rozťažnosti majú pomerne zaujímavú charakteristiku, ktorá je nasledovná.

Ak je pár rovnakých dosiek, to znamená vyrobených z rovnakého kovu a rovnakých rozmerov, vystavený zahrievaniu, predĺžia sa v rovnakom rozsahu. Ale ak sú dosky vyrobené z rôznych kovov (povedzme, jedna z medi a druhá zo železa), potom sa pri spoločnom zahrievaní v dôsledku rozdielnej tepelnej rozťažnosti dosky predĺžia rôznymi spôsobmi.

Zvárané, zvárané alebo nitované dve dosky tvoria jednu bimetalovú dosku. Jeden koniec takejto platne je zvyčajne upevnený staticky v stacionárnom držiaku vo vnútri zariadenia a druhý sa môže voľne pohybovať podľa aktuálnej teploty platne ako celku.

Takéto platne na rôzne účely sú zvyčajne vyrobené z mosadze a invaru (invar je zliatina niklu a železa).V dôsledku zahrievania sa platňa ohne smerom ku kovu s menšou tepelnou rozťažnosťou a voľný koniec platne sa bude pohybovať v dôsledku deformácie. Platne sú účinné vo veľmi širokom rozsahu teplôt.

Použitie bimetalových dosiek v elektrotechnike

V poistkách a termostatoch bimetalové dosky kontrolujú stav elektrických kontaktov. Doska otvára alebo zatvára okruh vykurovacie teleso, preruší napájanie kotla a pod.

V najjednoduchších prevedeniach sa kontakty spoja a oddelia pomaly, vo vymyslenejších - o niekoľko milimetrov v ostrom skoku (charakteristické cvakanie je počuť zo žehličky počas žehlenia alebo z domáceho ohrievača nastaveného na určitú teplotu).

V rýchlovarnej kanvici ju kontakty bimetalovej dosky chránia pred prehriatím a vnútri istič — vedenie proti prekročeniu prípustnej hodnoty prúdu.

Tzv tepelné relé alebo ističe, ktoré vyžadujú manuálny reset po odstránení poruchy personálom – sem-tam bimetalová doska.

V štartéry pre žiarivky a v riadiacich obvodoch elektromotorov sa používajú bimetalové platne na prepínanie prevádzkového režimu zariadenia po jeho zapnutí. Po spustení zariadenia sa platňa spustí a pokračuje v zahrievaní.

V tomto prípade sú bimetalové platne vybavené špeciálnym ohrievačom a kontaktom, je tu ohrievacia špirála z vysokoodporového drôtu alebo sa platňa ohrieva priamo prúdom, ktorý ňou prechádza. Takto fungujú niektoré ochranné relé a generátory spínacích impulzov. Ak sa motor počas prevádzky prehreje, relé sa spustí a odpojí motor od siete.

V Meracie nástroje, v skutočnosti — v bimetalových doskových teplomeroch s ohrievačom sa tento efekt používa. Na získanie voltmetra alebo ampérmetra sa doska zapína rôznymi spôsobmi.

Takéto zariadenie je samozrejme energeticky nenásytné, ale nie sú v ňom žiadne mechanické časti, je odolné voči vibráciám, odolné voči znečisteniu a v prípade vlhkosti sa zotavuje.

Meracie prístroje tohto typu na bimetalových platniach sa dodnes úspešne používajú v automobilovej elektronike.