какое напряжение выдает термопара газового котла

Термопара для газового котла

Газ в коттедже, частном доме или городской квартире — экономичный удобный способ обогрева и получения горячей воды. Но газовое топливо бывает и весьма опасным: если пламя горелки погаснет, а владелец (или автоматика) не перекроет поступление горючего, возникнет утечка. И при неблагоприятном развитии событий она способна угрожать людям в помещении. Быстрое перекрытие газа обеспечивает специальное приспособление — термопара для газового котла. Сегодня мы рассмотрим, для чего нужна термопара в котлах, как она устроена, принцип действия и способы диагностики.

Назначение

Термопара служит для отключения газа и предотвращения возможных утечек. Устройство основано на конвертации тепловой энергии в ток и служит ключевым компонентом систем аварийного контроля.

Прибор делают из теплостойких металлов, ведь он должен выдерживать высокую температуру. Термопара управляет исполнительным устройством — автоматически срабатывающим клапаном-отсекателем, перекрывающим поступление горючего в газовый котел. Процесс полностью автоматизирован.

Кроме того, обогреватели оснащаются защитными контурами, закрывающими клапан при поломке термопары.

Устройство и схема работы преобразователя

Устройство термопары газового котла несложно. Элементарная конструкция узла включает два соприкасающихся проводника. Главное здесь — различие металлов проводников: материал всегда должен быть разнородным. На этой разнице основан физический принцип работы.

Последний использует явление «эффекта Зеебека»:

Эту разницу можно измерить вольтметром. Когда цепь замкнется, датчик прибора покажет определенное напряжение.

Значение невелико, но его достаточно для возникновения индуктивности на катушках клапана. Если на «холодных» концах появляется ток, клапан отработает и включит подачу топлива. А когда напряжение упадет ниже некоторой отметки, газ перекроется. Тем самым предотвратится утечка и ее возможные катастрофические последствия.

Важно: чувствительность катушек современных клапанов позволяет оставлять газ открытым до падения напряжения на уровень 20 мВ. А исправная работающая термопара способна выдавать ток до 40–50 мВ.

Отличия термоэлектрической пары от датчика температуры

Обычно в составе газового котла есть не только датчик на металлических сплавах, но и обычный температурный сенсор. Он соединяется с автоматическим клапаном и отключает горелку при достижении теплоносителем заданного настройками уровня температуры. Внешне оба узла весьма похожи и на взгляд непрофессионала одинаковы, их легко спутать. Но отличия есть:

Кроме того, отличается и принцип работы термопары для газового котла. Электрический преобразователь эксплуатирует разность потенциалов, а в нагревающейся колбе теплового датчика расширяется особая жидкость. Ее нарастающее давление передается по капиллярной трубке и поступает на отключающий горелку автоматический клапан. Запальник при этом остается гореть.

Еще одна важная особенность газ-контроля — его автономность и электронезависимость. Узел не нуждается во внешнем питании, работая полностью на разности потенциалов проводника. Это обеспечивает надежную защиту без подключения к электрической сети.

Составные части

Теперь мы знаем, что такое термопара в типичном газовом котле. Пора поговорить об ее устройстве. Датчик состоит из нескольких конструктивных элементов:

Металлы

Для термопар применяют сплавы цветных и черных металлов с постоянными характеристиками отношения напряжения к рабочим температурам. Каждому диапазону соответствует определенный сплав в защитном узле котла.

Сегодня делают три основных типа элементов:

Помимо перечисленных, существуют и другие типы преобразователей. Для каждого диапазона нужна термопара в газовом котле из соответствующих металлов.

В газовых плитах, котлах и нагревательных колонках нередко применяют хромель-алюминиевые термопары марки ТХА, хромель-копелевые ТЖК и константан-железные J. Датчики с благородными сплавами в основном предназначены для высокотемпературных условий промышленных производственных циклов.

Выясним, как работает термопара в реальном устройстве

Термодатчик в котле

Все датчики подключаются к приборам обогрева по схожей схеме. Электрод из сплавов размещается возле главной горелки или фитиля, а проводник соединяется с подающим газ в систему АОГВ (Аппарата Отопительного Газового Водогрейного) электромагнит.

Для справки: в атмосферных теплогенераторах и работающих от домашних сетей турбированных устройствах вместо термопар иногда ставят фотоэлектрический сенсор. Он позволяет контролировать газовый поток и температуру без непосредственного контакта с пламенем. В рамках данной статьи эти узлы мы раскрывать не будем.

Рассмотрим принцип работы термопары газового котла на примере АОГВ.

Предположим, что огонь по какой-то причине потух. Термоэлемент больше не нагревается, электродвижущая сила ослабевает и пропадает совсем. Следом за этим выключается электромагнит, отпуская пружину. Автоматический клапан захлопывается и перекрывает поступление газового горючего.

Проверка и замена

Несмотря на неприхотливость и надежность, датчики иногда выходят из строя. Основной признак неисправности этого узла котла — затухание фитиля после отпускания кнопки, даже если был выдержан предусмотренный инструкцией интервал удержания. В части случаев неполадка проявляется иным образом: остается пламя на запальнике, но после появления огня на главной горелке подача топлива прекращается.

Возможные причины сбоев:

Важно отметить, что проблемы датчика тяги тоже вызывают сбои термопары, поскольку данный сенсор включен в разрыв электрической цепи. Для исключения влияния «тяги» следует выполнить проверку временным замыканием провода.

Рассмотрим подробнее диагностику термопар.

Методика проверки

Как проверить термопару мультиметром на газовом котле:

Важно: современные датчики отремонтировать нельзя, в случае поломки они меняются целиком. Более старые модели в ряде случаев можно перепаять, хотя делать этого не рекомендуют.

Проверка без демонтажа

Возможно быстро проверить термопару на газовом котле без снятия собственно узла. Чтобы продиагностировать исправность блока, следует открутить крепежную гайку, разъединить трубку и автоматику защитной системы и подсоединить тестер по описанной выше схеме. После того:

Такая проверка термопары удобна, хотя имеет недостаток — в таком случае нельзя визуально оценить состояние электрода и снять накопившуюся сажу.

Плюсы и недостатки термопар

Термопреобразователь — дешевый и простой элемент, чем обусловлено его широкое применение для газовых котлов. Имеются и другие плюсы:

Но имеются и минусы. Немаловажен факт, что температура и рост разности потенциалов связаны нелинейно, зависимость не пропорциональная. А напряжение увеличивается лишь до некоторого предела — как правило, большинство «гражданских» моделей выдает не более 50 мВ. Для работы отсекающего устройства этого достаточно, но желание задействовать термопару как измеритель температуры потребует усиления сигнала и калибровки принимающей части.

Еще один существенный минус — ремонт термопары чаще всего невозможен, только замена. Ниже приведена схема расключения для самостоятельной замены на примере блока управления 630 SIT.

Заключение

Термопары нашли применение не только в газовых котлах, но и во множестве других регулирующих устройств бытового и промышленного назначения. С их помощью можно даже вырабатывать электроэнергию для маломощных потребителей — существуют образцы работающих от пламени костра походных электростанций, способных зарядить телефон или планшет.

Выбор рассмотренных преобразователей стандартом для обеспечения безопасной работы АОГВ обусловлен простотой устройства и надежностью узла: при исчезновении пламени газ будет сразу же перекрыт. А вкупе с дополнительным контролем выхода термодатчика из строя современные котлы дают почти стопроцентную гарантию защиты от фатальных сбоев. При этом эти модули недороги, просты в установке, их можно поменять своими руками.

Видео по теме

Источник

Как проверить термопару на газовом котле — принцип работы

Термопарой называют термоэлектрические датчики, устанавливаемые в газовые котлы и водогрейные колонки, оборудованные не зависимой от сети системой автоматики. Данный элемент отслеживает наличие пламени горелки. Он непрерывно подает напряжение на электромагнитный клапан управляющего блока. В статье рассмотрено, что такое термопара для газового котла, принцип работы и как ее менять при необходимости.

Описание элемента

Термопара – это практически единственный прибор, измеряющий предельно высокие температуры. Его устанавливают в различное котельное оборудование. Задача элемента – контролировать терморежим, защищая систему от возможного перегрева.

Если в камере сгорания по какой-либо причине отсутствует пламя, термопара автоматически перекрывает подачу газа. То есть это защитный элемент.

Вообще устройство, замеряющее температуру рабочей среды, широко востребовано в разных областях человеческой деятельности: промышленность, медицина и другие сферы, где важна точная температура.

Устройство термопары

Аппаратура представляет собой два проводника, для изготовления которых используют разные сплавы. У каждого свое сопротивление и электрический потенциал. Проводники контактируют в одной или нескольких точках (в некоторых моделях за это отвечает компенсационная проволока). Конструкция термопары простая:

Соединительные провода проходят через штуцер с асбестовым уплотнителем. Обычно термопары делают из неблагородных металлов. Если же электрод выполнен из благородного, то используются фосфорные или кварцевые трубки.

Погрешность такого прибора – один градус, что для отопительного оборудования довольно много. Здесь все зависит от конструктивных особенностей – пластины и проводники соединяются по-разному. Это может быть точечная сварка, пайка или обжим. При некачественном стыке двух проводников погрешность увеличивается. Поэтому, если планируется замена термопары, выбирать новую следует среди проверенных производителей.

Принцип работы

Термопара синхронизирована с впускающим клапаном – именно он подает сигнал для прекращения подачи топлива.

В основе лежит эффект Зеебека. Его суть:

Последняя возникает не сразу. Механизм работает так:

На термоэлектродвижующую силу воздействуют следующие факторы:

В среду с контролируемой температурой погружают рабочую сторону термопары (место, в котором соединены проводники). Нерабочий спай в это время подсоединяется к измерительному прибору. Для измерения различий потенциалов пользуются милливольтметром, который позволяет вычислить показатели в привычных градусах Цельсия.

Дополнительная информация! Для подключения термопары к измерительному прибору пользуются специальными термопарными проводами (их материал изготовления аналогичен проводникам).

Проверка и замена

Отопительное оборудование, как и любая другая техника, иногда выходит из строя. Распространенная причина нестабильной работы – неисправность термопары. Первый признак, который об этом свидетельствует – кнопка, расположенная на магнитной коробке, не способна зафиксироваться. Это сложно отследить, если опыта недостаточно, поэтому нужно рассмотреть детальнее, как проверить работу термопары на газовом котле.

Неопытные владельцы котлов решают проблему следующим образом – фиксируют «непослушную» кнопку скотчем или изолентой. Способ рабочий, но только временно, при этом не безопасный – газовое оборудование и вовсе может выйти из строя.

Когда кнопка начала себя так вести, сразу необходимо принимать меры. В первую очередь проверяют терморегулятор. Для проверки термопары пользуются мультиметром:

Важно! В ходе нагрева нужно пользоваться перчатками во избежание ожогов на руке.

Электрическое напряжение в термопаре должно быть в пределе 20-25 мВ. Тем не менее, даже при значении в 18 мВ она способна работать исправно. Выключаться она будет при напряжении, сниженном до 16-17 мВ.

На термопаре попросту может прогореть термодатчик. Выявить это можно при визуальном осмотре элемента – на его поверхности будет заметна глубокая черная вмятина (прогар). Такую деталь заменяют новой.

Поменять просто – устройство легко снимается и отсоединяется. Это важный элемент, без которого газовый котел попросту не будет работать. Благо, цена на него доступна.

Отзывы

Влад, г. Челябинск: «Старый котел, 2003 года выпуска, в последнее время начал барахлить – то запускается, то нет. Полез на форумы узнавать в чем дело, оказалось – термоэлемент вышел из строя. Отправился в ближайший магазин, торгующий запчастями для газового оборудования и купил там термопару производителя «Ростовгазоаппарат», которая ставится именно на такие старые модели. Своими руками решил не лезть – вызвал специалистов. Мастер дополнительно очистил элементы на котле от грязи и ржавчины, за что отдельное спасибо».

Игорь, г. Ковель: «Термоэлементы были разработаны еще в 1950-х годах, именно для советских газовых котлов. Если знать, как они устроены и по какому принципу работают, проблем возникнуть не должно. При необходимости, деталь подлежит ремонту. А если полностью вышла из строя – не проблема отыскать новую. Для меня важна техническая прозрачность системы, поэтому я выбираю именно ее, а не современную китайскую автоматику с кучей чипов».

Термоэлектрический элемент, несмотря на простоту своей конструкции, считается одной из важнейших деталей газового котла. Он «сканирует» температуру и проверяет наличие пламени в горелке, отвечая за безопасную эксплуатацию оборудования. Поэтому, если термоэлемент выходит из строя – его обязательно заменяют новым или, при возможности, ремонтируют.

Источник

Термопары газовых котлов: конструкция, диагностика и замена в домашних условиях

Термоэлектрические датчики – термопары – применяются сугубо в газовых котлах и водогрейных колонках, оснащенных энергонезависимой автоматикой безопасности. Задача элемента – отслеживать наличие пламени горелки, непрерывно подавая напряжение на электромагнитный клапан управляющего блока SIT 630 (или подобного). Наша цель – рассказать, что такое термопара, как она работает и меняется в случае неисправности.

Устройство термоэлектрического датчика пламени

Термопара – это элемент безопасности газового котла, вырабатывающий напряжение при нагреве и поддерживающий клапан подачи топлива в открытом состоянии, пока горит запальник. Изображенный на фото датчик действует автономно, без подключения внешнего источника электропитания. Сфера применения термопар – газоиспользующие энергонезависимые установки: печи, кухонные домашние плиты и водонагреватели.

Поясним принцип работы термопары для котла, основанный на эффекте Зеебека. Если спаять или сварить концы 2 проводников из разных металлов, то при нагреве этой точки в цепи вырабатывается электродвижущая сила (ЭДС). Разница потенциалов зависит от температуры спая и материала проводников, обычно лежит в пределах 20…50 милливольт (на бытовой технике).

Датчик состоит из следующих деталей (устройство показано ниже на схеме):

Примечание. Медная трубка нужна для защиты плюсового проводника от внешних наводок, создаваемых домовой сетью 220 В и другими электроприборами. Вспомните: минимальная величина напряжения термопары составляет всего 20 мВ.

Для изготовления электродов, вырабатывающих ЭДС, используются специальные металлические сплавы. Самые распространенные термические пары:

Справка. Алюмель – это сплав никеля с алюминием, марганцем и кремнием. Состав хромеля – 90% никеля, 10% хрома. Копель тоже включает никель, соединенный с медью и кремнием.

Применение сплавов в конструкции термопар обусловлено лучшей генерацией тока. Если сделать термическую пару из чистых металлов, напряжение на выходе будет слишком малым. В большинстве теплогенераторов, эксплуатируемых в частных домах, установлены датчики ТХА (хромель – алюмель). Больше об устройстве термопар смотрите на видео:

Принцип действия в составе котла

Схема подключения термоэлектрического датчика в различных газоиспользующих приборах примерно одинакова. Измерительный электрод находится в зоне действия фитиля либо основной горелки, проводник присоединен к электромагниту, открывающему подачу газа.

Справочная информация. В турбированных и атмосферных теплогенераторах, подключаемых к домовой электросети, вместо термопары может применяться фотоэлектрический датчик. Он регистрирует наличие огня без непосредственного нагрева.

Как работает термопара на напольных котлах типа АОГВ и аналогичных аппаратах:

Если в силу разных причин огонь потухнет, нагрев термоэлемента закончится, ЭДС исчезнет. Электромагнит отключится, пружина захлопнет клапан и перекроет путь топливу.

Справка. Газовые водогрейные установки, не зависящие от электроэнергии, комплектуются автоматикой различных производителей – EuroSIT, Жуковского завода, «Арбат», «Орион» и так далее. Термопара везде работает по одинаковому принципу – пока электрод греется пламенем, подача газа будет открыта.

Отличия от датчика температуры

Помимо термопары, к автоматическому топливному клапану котла подключается термобаллон, отвечающий за отключение основной горелки при достижении заданной температуры теплоносителя. Внешне колбы элементов и медные соединительные трубки немного похожи. Несведущий домовладелец может запросто перепутать эти датчики.

Перечислим основные отличия температурного измерителя от термопары:

Примечание. Термобаллон действует по другому принципу: при нагреве внутри колбы расширяется специальная жидкость. Давление по капилляру передается клапану автоматики, отключающему основную горелку. Пламя запальника не затухает.

Как проверить и заменить термопару

Главный признак неисправности датчика пламени — фитиль тухнет одновременно с отпусканием кнопки. Иногда неполадка проявляется иначе – огонек на запальнике остается, но после розжига основной горелки подача горючего снова перекрывается и котел гаснет полностью. Причины таких проблем:

Уточнение. Неисправность датчика тяги вызывает аналогичные симптомы, поскольку этот «концевик» включен последовательно с термопарой (в разрыв цепи). Чтобы исключить влияние датчика, временно замкните его провода.

Для диагностики понадобится мультиметр либо другой прибор, способный измерять низкое напряжение (до 100 мВ). Как выполняется проверка:

Главное условие: исправная термопара для котла должна выдавать напряжение не менее 0.02 вольта. Если прибор показывает нули, напряжение скачет или не превышает 20 мВ, элемент нужно поменять. Современные датчики не подлежат ремонту путем перепайки.

Совет. Покупая новую термопару, всегда ориентируйтесь по марке и конкретной модели котла, дабы не запутаться в маркировках и обозначениях.

Если вам не хочется раньше времени снимать элемент, диагностику можно произвести прямо на котле. Открутив гайку, отсоедините трубку термопары от автоматики и подключите мультиметр, как описывалось выше. Удерживая клавишу, разожгите запальник и снимайте показания прибора. Недостаток метода: невозможность визуального осмотра и чистки электрода от сажи.

Устанавливая новую термопару в газовый котел, настройте положение нагреваемого стержня. В идеале электрод стоит горизонтально, не отклоняется вверх или вниз и хорошо омывается пламенем фитиля.

Заключение

Зная устройство термопары котла и способы ее проверки, несложно выявить проблему, как и заменить датчик в домашних условиях. Здесь важно отсечь другие неисправности – поломку датчика тяги либо катушки электромагнита. Последняя неполадка характерна для отечественных моделей автоматики – «Арбат», ЖМЗ и так далее. Как сделать ремонт подручными средствами, смотрите в последнем видео:

Источник

Термопара для газового котла: принцип работы, характеристики, устранение неисправностей

Применение газа для отопления частного дома или коттеджа очень удобно и экономически выгодно. Однако этот вид топлива таит в себе серьезную угрозу. Если по какой-либо причине горелка вдруг погаснет и подача газа не будет вовремя перекрыта, образуется утечка и это может обернуться серьезными неприятностями и поставить под угрозу жизнь людей, находящихся в помещении. Для того, чтобы незамедлительно перекрыть газ если пламя внезапно потухло и используется термопара для газового котла.

В этой статье мы расскажем о том, что такое термопара, зачем она нужна и как работает, рассмотрим основные виды и наиболее распространенные неисправности связанные с этими устройствами, а также методику их устранения.

Устройство, принцип работы и основные типы

Термопара это классический термоэлектрический преобразователь, который используется для измерения температуры, в различных областях промышленности, науки, медицины, а также в автоматических системах управления и контроля газовых котлов, плит и колонок.

Устроена она очень просто и легко может быть изготовлена самостоятельно. Два проводника из различных материалов соединяются в кольцо. Одно из мест соединения помещается в зону измерения, а второе подключаются к измерительному прибору или преобразовательному устройству.

Фото 1: Термопара для устройства газового контроля

Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте или как его еще называют эффекте Зеебека. Оно заключается в том, что на стыке двух соединенных в кольцо проводников из разных металлов появляется напряжение. Если температура мест спайки одинакова — разность потенциалов нулевая. Но стоит один из спаев поместить в область с более высокой или более низкой температурой, появляется напряжение отличное от нуля и пропорциональное разнице температур. Коэффициент пропорциональности различен для разных металлов и называется коэффициентом термо-ЭДС.

Фото 2: Конструкция и принцип действия термопары

Основные материалы для изготовления термопар – благородные и неблагородные металлы. Большинство сплавов из них имеют довольно экзотические названия, которые очень популярны у составителей различных кроссвордов и сканвордов. В зависимости от того какие пары металлов используются при изготовлении, термопары делятся на несколько типов. Ниже приведена таблица с их основными видами, обозначениями и характеристиками:

В системах автоматики газовых колонок, плит и котлов обычно используются термопары ТХА из хромель-алюмеля (тип K), ТХК из хромель-копеля (тип L), ТЖК из железа и константана (тип J). Датчики выполненные из сплава благородных металлов предназначены для высоких температур и в основном находят применение в литейном производстве и другой тяжелой промышленности.

Фото 3: Газовая горелка «Сахалин» для отопительных котлов и печей

Некоторые модели работающие на твердом топливе, например такие как твердотопливный котел отопления «Lemax» Forward могут комплектоваться газовыми горелками, в которых для защиты от утечек газа применяются термопары.

Вернуться к оглавлению

Термопара в системе газового контроля (газ-контроль)

Если вы решили установить в своем загородном доме твердотопливный котел, вам не надо заботиться о том, что будет если огонь вдруг погаснет. Однако когда вы используете газовое оборудование, вам необходима энергонезависимая автоматика, способная максимально быстро перекрыть подачу газа, в случае если горелка вдруг потухнет. Для этих целей в современных газовых котлах предусмотрена система газ контроль. Как же она работает?

Система состоит из двух основных частей: электромагнитного клапана и термопары. Один конец датчика размещается непосредственно в пламени горелки, а второй подключается к электроклапану, который состоит из сердечника с обмоткой, колпачка, возвратной пружины, якоря и резинки перекрывающей подачу газа.

Фото 4: Энергонезависимая система газ-контроль для плит и котлов

Работает газ-контроль довольно просто. Нажимая на кнопку подачи газа, вы заглубляете шток внутрь катушки, заряжая пружину. По инструкции розжига газового котла, клапан подачи нужно удерживать нажатым около нескольких десятков секунд. Это время необходимо для того чтобы прогрелась термопара и на ее концах появилось достаточное напряжение для удержания клапана внутри катушки.

В тот момент когда горелка гаснет, термопара начинает остывать, напряжение на концах термопары уменьшается и в какой-то момент, возвратная сила пружины перевешивает электромагнитную силу удерживающую шток внутри и возвращает клапан в исходное положение, перекрывая подачу газа. Этот процесс обычно занимает несколько десятков секунд.

Одна из особенностей газ-контроля в том, что он полностью электронезависим. В больших отопительных комплексах, подобных отечественному пеллетному котлу «Светлобор», при отключении электропитания вся система управления перестает функционировать. Система газового контроля на термопаре полностью электронезависима, и способна надежно функционировать без необходимости подключения к электросети.

Вернуться к оглавлению

Подключение, проверка и поиск неисправностей

Одна из распространенных неисправностей газовых котлов выглядит следующим образом: вы нажимаете кнопку подачи газа, поджигаете запальник, держите в течении положенных 30 секунд, отпускаете и горелка тут же гаснет. Одна из причин, которая может приводить к такому результату – неисправная термопара или ее плохой контакт с электромагнитным клапаном.

Фото 5: Подключение и проверка термопары на измерительном приборе

Устранить эту неполадку можно своими руками не прибегая у услугам мастера. Для этого необходимо выполнить следующие шаги:

В том случае если проблема осталась, скорее всего неисправен сам электромагнитный клапан или по прежнему плохой контакт между ним и термопарой. Если клапан исправен, следует повторно прочистить место соединения и попробовать найти такое положений прижимной гайки при котором достигается хороший контакт.

Полезное: Для подключения термопар к измерительным приборам обычно используется компенсационный провод. В этом кабеле, жилы изготавливаются из того же материала, что и сам датчик. Это позволяет значительно снизить погрешность измерения.

Если термопара вышла из строя ее необходимо купить новую. На российском рынке представлено много различных производителей выпускающих эти датчики: Арбат, АКГВ, АОГВ(Жуковский завод), Honeywell. Цены на разные типы лежат в районе 600 — 2000 рублей.

Более подробно о том как самостоятельно в домашних условиях произвести ремонт термопары в газовом котле, смотрите в следующем видео:

Термопары активно применяются не только в автоматике газовых плит, котлов и колонок. На их базе выпущено множество различных терморегуляторов и термометров, как бытового так и промышленного назначения. Многие умельцы на базе термоэлектрического преобразователя изготавливают своими руками зарядные устройства и мини электростанции, способные заряжать телефоны и другие маломощные устройства прямо от костра или другого открытого огня. Надеемся наш рассказ вам понравился, и вы узнали немного больше о нюансах работы таких знакомых вам бытовых приборов.

Источник