بی متال

بی متال چیست؟

  • برای حفاظت از موتورهای الکتریکی در مقابل اضافه بار از رله های حرارتی استفاده می شود.
  • اساس کار این رله ها بر پایه اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز به کار رفته است.
  • بر اثر عبور جریان از بی متال ،دو فلز گرم می شوند و طول آنها افزایش می یابد.
  • از آن جایی که ضریب انبساط طولی یکی از فلزات افزایش بیشتری دارد.
  • دو فلز با هم به سمت فلزی که ضریب انبساط طولی کمتری دارد خم می شود.
  • و در پایان مسیر عبور جریان کنتاکت ها باز و مدار قطع می شود.

بی متال: تعریف، ویژگی ها و کاربردها

بسیاری از فرآیندهای خانگی، تجاری و صنعتی برای کاربردهای تحریک الکتریکی یا مکانیکی به دو فلزات ترموستاتیک متکی هستند. آنها را می توان در بسیاری از کلیدهای کنترلی مانند ترموستات های اولیه، ساعت ها، قطع کننده های مدار و لوازم الکتریکی یافت.

بی متال چیست؟

یک فلز دو فلزی یا ترموستاتیک ورق یا نواری از دو یا چند ماده مرکب با ضرایب مختلف انبساط حرارتی خطی است که توسط پرچ، لحیم کاری یا جوش به هم متصل می‌شوند. ماده ای با ضریب انبساط حرارتی بزرگتر (CTE) به عنوان جزء فعال در نظر گرفته می شود و CTE کوچکتر جزء غیرفعال است. جزء فعال معمولا دارای آلیاژهای حاوی آهن، منگنز، نیکل یا کروم در مقادیر مختلف است. در حالی که در سمت غیرفعال، اینوار اغلب انتخاب می شود، آلیاژ آهن نیکل حاوی 36٪ نیکل. برخی از دو فلزات شامل لایه سوم مس یا نیکل در بین دو طرف فعال و غیرفعال هستند تا رسانایی حرارتی را افزایش داده و مقاومت الکتریکی ماده را کاهش دهند [1، 2].

خواص بی متال

دو فلزات با تمایل فلزات برای انبساط در هنگام گرم شدن و انقباض در هنگام سرد شدن کار می کنند. تغییر انحنا یا خمش در پاسخ به تغییر دما، یکی از ویژگی‌های اساسی همه بی‌فلزهای ترموستاتیک است. در واقع، تغییر دما به جابجایی مکانیکی تبدیل می شود. رفتار دو فلزی قابل پیش بینی و تکرار است. اجزای مورد استفاده برای دو فلزات به دلیل ویژگی های دمایی و همچنین هدایت حرارتی، پایداری، استحکام، کارایی و خواص الکتریکی آنها انتخاب می شوند.

انعطاف پذیری

ویژگی اساسی یک دو فلزی انعطاف پذیری است که به عنوان انحنای خاص نیز شناخته می شود. این یک ویژگی مهم دو فلزی است که با تغییر انحنا در امتداد محور طولی آن مشخص می شود. این به صورت [3] بیان می شود:

بی متال

جایی که،

 

F = انعطاف پذیری (°F -1 ) (SI: °C -1 )*

R2، R1 = شعاع انحنای طرف فعال و غیرفعال به ترتیب (in) (SI: mm)

T = ضخامت نوار (در) (SI: میلی متر)

T2، T1 = دما (°F) (SI: °C)

 

* این به سادگی واحد SI را پس از تبدیل ریاضی از سیستم استاندارد نشان می دهد. این یک واحد استاندارد نیست. در سراسر متن به طور مشابه دنبال می شود مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. را ببینید تعیین ASTM B106 .

 

و برای یک پرتو ساده:

بی متال

جایی که،

 

L = فاصله بین نقاط پشتیبانی (در) (SI: میلی متر)

B = حرکت (in) (SI: mm)

 

بی متال

تصویر 1: نمودار شماتیک آزمون انعطاف پذیری. برگرفته از Ref. 3

شعاع انحنا

علاوه بر این، معادله زیر خم شدن یا شعاع انحنای یک نوار دو فلزی را نشان می‌دهد. در اینجا می‌توان عواملی را که بر خمش دو فلزی و رابطه آن تأثیر می‌گذارند، مشاهده کرد [3]:

بی متال

جایی که،

 

ρ = شعاع انحنای نوار (in) (SI: mm)

α1 = ضریب انبساط نوار اول (°F -1 ) (SI: °C -1 )

α2 = ضریب انبساط نوار دوم (°F -1 ) (SI: °C -1 )

T0، T1 = دما (°F) (SI: °C)

E1 = مدول الاستیسیته برای اولین نوار (psi) (SI: Pa)

E2 = مدول الاستیسیته برای نوار دوم (psi) (SI: Pa)

t1، t2 = ضخامت هر جزء (در) (SI: mm)

t = ضخامت نوار چسبانده شده (در) (SI: میلی متر)

n = E1/E2

m = t1/t2

 

این معادله نشان می‌دهد که

خمش دو فلزی ترموستاتیک مستقیماً با تغییر دمای نوارهای مؤلفه و اختلاف CTE متناسب است و با ضخامت نوارهای ترکیبی نسبت معکوس دارد. شعاع انحنا نیز تحت تأثیر نسبت ضخامت و نسبت مدول الاستیسیته دو نوار است.

مقاومت الکتریکی و هدایت حرارتی

بی متال

برای کاربردهایی که گرما با عبور جریان الکتریکی از یک دو فلزی تولید می شود، آگاهی از مقاومت الکتریکی و هدایت حرارتی به عنوان پارامترهای تغییر دما مهم است. این برای بسیاری از بی متال ها که به عنوان قطع کننده مدار استفاده می شوند صادق است. برای یک مقاومت، معادله زیر نشان می دهد که چگونه می توان افزایش دما را بدست آورد [3]:

بی متال

جایی که،

 

ΔT = افزایش دما (°C)

I = جریان (A)

ε = مقاومت الکتریکی (مقاومت Ω)

θ = زمان (s)

c = ظرفیت گرمایی ویژه (J/g°C)، تخمین زده شده در 0.502 برای همه دو فلزی

d = چگالی (g/cm 3 )

w = عرض (mm)

t = ضخامت کل (mm)

 

با استفاده از فاکتورهای تبدیل مناسب می توان فرمول مشابهی را در واحدهای انگلیسی به دست آورد.

کاربردهای دو فلزی

 

نشانگر دما

از دو فلز برای نشان دادن دما مانند دماسنج های اشاره گر مارپیچی یا مارپیچ استفاده می شود. چنین دماسنج هایی به اندازه گیری دما در ادارات، یخچال ها و حتی بال های هواپیما کمک می کنند. دو فلزی از این نوع معمولاً 0.005 اینچ (0.127 میلی متر) تا 0.015 اینچ (0.381 میلی متر) ضخامت دارند و سیم پیچ به دلیل ایجاد گشتاور کافی برای حرکت آزادانه اشاره گر به مقیاس اشاره گر نصب می شود. محدوده دمایی تحت پوشش دو فلزی تقریباً بین -50 درجه فارنهایت و 1000 درجه فارنهایت (46- درجه سانتیگراد و 538 درجه سانتیگراد) گسترش می یابد. نرخ انحراف زاویه ای معمولاً 2.5-3 درجه بر درجه فارنهایت است [4].

 

کنترل دما

از دو فلزات به عنوان وسیله ای برای کنترل دما استفاده می شود، مانند ترموستات های دمای اتاق. در چنین دستگاه هایی، یک تیغه دو فلزی یک نقطه تماس حامل جریان را نگه می دارد که به یک نقطه تماس ثابت جفت شده متصل است. این امکان سوئیچینگ خودکار مدارها را برای کنترل گرمایش و سرمایش دستگاه های الکتریکی به عنوان قوس تیغه ها هنگام رسیدن به دمای معین فراهم می کند [4].

 

کوپلینگ لوله و لوله

برای کاربردهای برودتی، غیر مغناطیسی و هسته‌ای که در آن خواص فلزی باید به طور قابل اعتماد تغییر کند، از کوپلینگ‌های دو فلزی استفاده می‌شود تا امکان اتصال و انتقال مستقیم برای لوله‌ها و لوله‌ها با CTE‌های مختلف فراهم شود. این اتصالات همچنین ممکن است در سایر کاربردهای انتقال حرارتی استفاده شوند [4].

 

کنترل عملکرد

با وارد کردن گرما به یک بی متال – یا آنچه به عنوان گرمایش کمکی شناخته می شود – می توان عملکرد دستگاه حاوی بی متال را کنترل کرد. کلید های مدار و دستگاه های تاخیر زمانی نمونه هایی از این دستگاه ها هستند. عملکردهای نسبی مانند جریان و زمان را می توان با نصب قطعه بی متال به عنوان عنصر فعال در دستگاه کنترل کرد [4].

 

 

 

 

دو فلزی

بی متال

کار دو استوار است که یک فلز صرف گرمایش و انقباض در سرمایش می کند. اگر نوار فلزی به طول l را در نظر بگیریم. هنگامی که دما افزایش می یابد، طول آن افزایش می یابد. افزایش طول نوار در اثر افزایش دما با ضریب انبساط حرارتی خطی . با “α L ” نشان داده می شود.
بی متال
جایی که l طول اولیه جسم است،
Δl افزایش طول است،
Δt افزایش دما است،
واحد αL بر o C

متال از دو نوار از دو فلز مختلف با ضریب انبساط حرارتی خطی متفاوت تشکیل شده است که در طول به یکدیگر جوش داده شده اند. یک بی متال در دمای معمولی در شکل زیر نشان داده شده است.
بی متال

در حرارت دادن، انبساط در طول هر دو نوار فلزی متفاوت است. به همین دلیل عنصر دو فلزی خم می شود و قوس تشکیل می دهد به گونه ای که فلز با ضریب انبساط حرارتی خطی بالاتر در سمت قوس و فلز با ضریب انبساط حرارتی خطی کمتر در سمت داخلی قوس باشد. در شکل زیر
بی متال

در هنگام خنک شدن، عنصر دو فلزی خم می شود و قوس تشکیل می دهد به گونه ای که فلز با ضریب انبساط حرارتی خطی کمتر در ضلع خارجی قوس و فلز با ضریب انبساط حرارتی خطی بالاتر در سمت داخلی قوس باشد. شکل زیر
بی متال

از پدیده فوق می توان برای تولید دستگاهی مفید برای تشخیص و اندازه گیری تغییرات دما استفاده کرد.
ترکیبات رایج برای ساخت نوارهای دو فلزی
از ترکیبات زیادی از فلزات با ضریب انبساط حرارتی خطی مختلف می توان برای تشکیل دو فلز استفاده کرد . برخی از ترکیبات رایج برای ساخت نوارهای دو فلزی در زیر ذکر شده است:

  1. آهن، نیکل، کنستانتان (ضریب انبساط حرارتی خطی بالا)
  2. آلیاژ آهن و نیکل (ضریب انبساط حرارتی خطی پایین)

کاربردهای دو فلزی

بی متال کاربردهای زیادی دارد. بعضی از این ها در پایین لیست شده اند-

ترموستات دو فلزی

دو فلزی برای ساخت ترموستات دو فلزی برای کلیدزنی خودکار مدار برای کنترل معتدل وسایل خاصی مانند بخاری برقی، اتوهای برقی، یخچال، فرهای برقی و غیره بسیار مفید هستند. در برخی مدارها، جریان عبوری از خود ترموستات باعث تولید گرما برای عملکرد ترموستات یک ترموستات دو فلزی معمولی برای این عملیات در شکل زیر نشان داده شده است.
بی متال
بی متال

در عملکرد به عنوان یک ترموستات،

یک سر بی متال ثابت و به منبع تغذیه متصل می شود. انتهای دیگر برای حرکت آزاد است. یک کنتاکت الکتریکی در انتهای آزاد بی متال متصل است که با انبساط و خمش بی متال حرکت می کند. در دمای معمولی، این کنتاکت متحرک با تماس ثابت مطابق شکل زیر تماس برقرار می کند. هنگامی که گرما تولید می شود، این نوار دو فلزی خم می شود. به همین دلیل کنتاکت متصل به انتهای حرکت آزاد نوار دو فلزی حرکت می کند و مطابق شکل زیر از تماس ثابت جدا می شود. دوباره وقتی دما کاهش می یابد و به حالت عادی باز می گردد، بی متال به حالت عادی برمی گردد و با بسته شدن مدار توسط بی متال. نمونه ای از این نوع ترموستات ترموستات مورد استفاده در اتو برقی می باشد.

در شکل بالا، بی متال یک نوار مستقیم است، اما می توان آن را به شکل یک سیم پیچ (مانند شکل زیر) برای افزایش طول به منظور افزایش حساسیت ترموستات ساخت.
بی متال
بی متال

ساعت دو فلزی

سیستم ساعت مکانیکی به دما بسیار حساس است که منجر به خطا در عملکرد ساعت می شود. با استفاده از نوار دو فلزی می توان خطا را تا حد قابل توجهی جبران کرد.

دماسنج دو فلزی

نوار دو فلزی را می توان در دماسنج های نوع نشان دهنده مستقیم استفاده کرد. در دماسنج از نوار دو فلزی به صورت سیم پیچ استفاده می شود. نوع معمولی دماسنج با استفاده از نوار دو فلزی به شکل سیم پیچ در شکل زیر نشان داده شده است.
بی متال
یک سر این سیم پیچ به محفظه ابزار و سر دیگر آن به اشاره گر متصل است. با گرم کردن سیم پیچ نوار دو فلزی، انتهای آزاد سیم پیچ حرکت می کند که منجر به کاهش تورم نشانگر در مقیاس می شود. مقیاس بر حسب دما کالیبره می شود. به طوری که انحراف نشانگر به طور مستقیم دما را در مقیاس نشان می دهد.

وسایل حفاظت الکتریکی بی متال ها

ترموستات دو فلزی برای تشخیص جریان در دستگاه های الکتریکی برای محافظت از آنها در برابر جریان بیش از حد استفاده می شود. جریانی که از مدار یا دستگاه عبور می کند از یک سیم پیچ گرمایشی عبور می کند که نوار دو فلزی را گرم می کند. به دلیل گرم شدن خم‌های نوار دو فلزی، مدار قطع را برای محافظت از مدار الکتریکی یا دستگاه در برابر جریان بیش از حد کار کنید.

 

 

 

دماسنج دو فلزی

دماسنج دو فلزی WIKA

در اندازه گیری دمای صنعتی، در درجه اول از سه نوع دماسنج صفحه ای استفاده می شود: دماسنج دو فلزی، دماسنج گازی و دماسنج انبساط. اینکه کدام اصل اندازه گیری باید استفاده شود به تعدادی از عوامل مختلف مانند زمان پاسخ، محدودیت های دما و محدوده کاربرد بستگی دارد.

بی متال

دماسنج دو فلزی

بی متال

دماسنج های انبساط

بی متال

دماسنج های گازی

بی متال

LANGUAGE فروشگاه آنلاین

تقاضا برای دستگاه های اندازه گیری؟ ابزار استاندارد خود را برای اندازه گیری نیرو به راحتی و مستقیماً از ما سفارش دهید – با کیفیت WIKA که شما به آن عادت دارید.

دماسنج دو فلزی چیست و دماسنج دو فلزی چگونه اندازه گیری می کند؟

دماسنج‌های دو فلزی دماسنج‌هایی هستند که بر اساس این اصل عملکردی هستند که فلزات بسته به تغییر دما به طور متفاوتی منبسط می‌شوند. یک دماسنج دو فلزی همیشه از دو نوار فلزی مختلف تشکیل شده است که دارای ضریب انبساط حرارتی متفاوتی هستند. این دو نوار به طور جدانشدنی به هم متصل می شوند و بنابراین نوار دو فلزی را تشکیل می دهند. هنگامی که دما تغییر می کند، فلزات مختلف به درجات مختلف منبسط می شوند که منجر به تغییر شکل مکانیکی نوار دو فلزی می شود. این تغییر شکل مکانیکی را می توان در یک حرکت چرخشی تشخیص داد. سیستم اندازه گیری به شکل یک لوله مارپیچ یا مارپیچ کار می کند. این حرکت از طریق شفت اشاره گر به نشانگر دماسنج منتقل می شود که بدین ترتیب دما را قادر می سازد تا اندازه گیری شود.

در چه کاربردهایی از دماسنج های دو فلزی استفاده می شود؟

دماسنج های دو فلزی در بسیاری از کاربردهای صنعتی مختلف، به عنوان مثال در ماشین سازی، در فناوری گرمایش و در فناوری تهویه مطبوع و تبرید استفاده می شود. مدل های بسیار متنوع دماسنج های دو فلزی WIKA طیف وسیعی از دماسنج ها را در طیف وسیعی از کاربردها ارائه می دهد.

دماسنج دو فلزی مدل 52، با بدنه و ساقه آن از فولاد ضد زنگ، نشان دهنده مدل ابتدایی در بین دماسنج های فرآیندی است، اما برای کاربردهای سخت در ماشین سازی نیز استفاده می شود.

دماسنج دو فلزی مدل A48 به طور خاص برای استفاده در فناوری تهویه مطبوع و تبرید برای اندازه گیری دما در کانال های هوا ساخته شده است، در حالی که دماسنج دو فلزی مدل A43 به عنوان یک نسخه استاندارد برای نشان دادن ساده دما در فناوری گرمایش توسعه داده شده است. همانطور که می بینید، WIKA یک دماسنج مناسب برای هر کاربرد ارائه می دهد. متخصصان ما خوشحال خواهند شد که شما را در انتخاب شما راهنمایی کنند.

مزایا و معایب دماسنج های دو فلزی چیست؟

در مقایسه با دماسنج های گازی، دماسنج های دو فلزی از نظر قیمت بسیار ارزان تر هستند. این مزیت قیمتی به دلیل ساخت ساده تر آنهاست.

محدوده مقیاس دماسنج های دو فلزی بین 70- تا 600+ درجه سانتی گراد با کلاس های دقت 1 و 2 مطابق با EN 13190 می باشد. برای کاربردهایی که در آن ارتعاشات زیاد رخ می دهد، از دماسنج هایی با پرکردن مایع استفاده می شود. برای پر کردن، از روغن سیلیکونی استفاده می شود که لرزش را کاهش می دهد و حداکثر دما را به +250 درجه سانتیگراد محدود می کند.

هنگامی که دما تغییر می کند، انواع دماسنج های شماره گیری مطابق با همان اصل واکنش نشان می دهند. اصل گسترش با این حال، تفاوت این است که با دماسنج دو فلزی، حرکت چرخشی بی متال را فقط می توان مستقیماً روی صفحه نمایش نشان داد. از طرف دیگر، با دماسنج فعال شده با گاز، به دلیل پر شدن گاز بی اثر، مقدار اندازه گیری شده را می توان به راحتی از طریق مویرگی منتقل کرد. در اینجا می توان از مویرگ های راه دور برای نصب دماسنج های گازی تا فاصله 60 متری از محل اندازه گیری استفاده کرد. دماسنج های انبساط را می توان از طریق مویرگ های از راه دور نیز نصب کرد، اما به جای گاز بی اثر، از یک محیط پرکننده برای سیستم اندازه گیری استفاده می شود، به عنوان مثال روغن زایلن یا سیلیکون.

تصمیم نهایی در مورد استفاده از دماسنج صفحه ای به عوامل مختلفی بستگی دارد. متخصصان ما خوشحال خواهند شد که شما را در انتخاب دماسنج مناسب راهنمایی کنند.

 

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.