Thermoelektrische Sensoren - Thermoelemente - werden ausschließlich in Gaskesseln und Warmwasserbereitern eingesetzt, die mit nichtflüchtigen Sicherheitsautomaten ausgestattet sind. Die Aufgabe des Elements besteht darin, das Vorhandensein einer Brennerflamme zu überwachen, indem das Magnetventil der Steuereinheit SIT 630 (oder dergleichen) kontinuierlich mit Spannung versorgt wird. Unser Ziel ist es, Ihnen zu sagen, was ein Thermoelement ist, wie es funktioniert und sich im Falle einer Fehlfunktion ändert.
Thermoelektrisches Flammensensorgerät
Ein Thermoelement ist ein Sicherheitsmerkmal eines Gaskessels, der beim Heizen Spannung erzeugt und das Brennstoffzufuhrventil offen hält, während das Zündgerät eingeschaltet ist. Der auf dem Foto gezeigte Sensor arbeitet autonom, ohne eine externe Stromquelle anzuschließen. Der Anwendungsbereich von Thermoelementen sind gasbetriebene nichtflüchtige Anlagen: Öfen, Küchenherde und Warmwasserbereiter.
Lassen Sie uns das Funktionsprinzip des Thermoelements für den Kessel anhand des Seebeck-Effekts erläutern. Wenn Sie die Enden von 2 Leitern aus verschiedenen Metallen löten oder schweißen, wird beim Erhitzen dieses Punktes eine elektromotorische Kraft (EMF) im Stromkreis erzeugt. Die Potentialdifferenz hängt von der Sperrschichttemperatur und dem Material der Leiter ab und liegt üblicherweise im Bereich von 20 ... 50 Millivolt (für Haushaltsgeräte).
Der Sensor besteht aus folgenden Teilen (das Gerät ist unten in der Abbildung dargestellt):
- eine Hot-Junction-Thermoelektrode aus zwei unterschiedlichen Legierungen, die mit einer Mutter an der Montageplatte neben dem Zündbrenner des Kessels angeschraubt ist;
- Verlängerungskabel - ein Leiter, der in einem Kupferrohr eingeschlossen ist und gleichzeitig die Rolle eines negativen Kontakts spielt;
- Pluspol mit einer dielektrischen Unterlegscheibe, die in die Buchse des automatischen Gasventils eingesetzt und mit einer Mutter befestigt ist;
- Es gibt verschiedene Thermoelemente, die mit herkömmlichen Schraubklemmen an die Automatisierung angeschlossen werden.
Hinweis. Eine Kupferröhre wird benötigt, um den positiven Leiter vor externen Störungen durch das 220-V-Hausnetz und andere Elektrogeräte zu schützen. Denken Sie daran: Die minimale Thermoelementspannung beträgt nur 20 mV.
Zur Herstellung von Elektroden, die EMF erzeugen, werden spezielle Metalllegierungen verwendet. Die häufigsten Wärmepaare:
- Chromel-Alumel (Typ K gemäß der europäischen Klassifikation, Bezeichnung - TXA);
- Chromel - Copel (Typ L, Abkürzung - THC);
- Chromel - Konstantan (Typ E, bezeichnet als THKn).
Referenz. Alumel ist eine Nickellegierung mit Aluminium, Mangan und Silizium. Die Zusammensetzung von Chromel ist 90% Nickel, 10% Chrom. Copel enthält auch Nickel in Kombination mit Kupfer und Silizium.
Funktionsprinzip als Teil des Kessels
Das Anschlussschema des thermoelektrischen Sensors in verschiedenen gasverwendenden Geräten ist ungefähr gleich. Die Messelektrode befindet sich im Bereich des Dochtes oder des Hauptbrenners, der Leiter ist mit einem Elektromagneten verbunden, der die Gasversorgung öffnet.
Referenzinformationen. In turbogeladenen und atmosphärischen Wärmeerzeugern, die an das Heimnetz angeschlossen sind, kann anstelle eines Thermoelements ein fotoelektrischer Sensor verwendet werden. Es erkennt das Vorhandensein von Feuer ohne direkte Erwärmung.
Wie funktioniert ein Thermoelement bei Standkesseln wie AOGV und ähnlichen Geräten:
- Der Benutzer drückt den Knopf mit einer Hand und öffnet gewaltsam das Magnetventil für die Gasversorgung.
- Mit dem Sekundenzeiger schaltet der Hausbesitzer die Piezozündung ein, während er den ersten Schlüssel gedrückt hält. Der Zünder blinkt.
- Gemäß der Bedienungsanleitung muss der Knopf (je nach Gerätemodell) 5 bis 30 Sekunden lang gedrückt gehalten werden, währenddessen der Docht die Messelektrode erwärmt.
- Ein Gleichstrom entsteht aus den Thermoelektroden im Stromkreis des Elektromagneten. Der Benutzer gibt den Schlüssel frei, aber die Kraftstoffzufuhr stoppt nicht - das Ventil hält jetzt die Thermoelementspannung.
Wenn aus verschiedenen Gründen das Feuer erlischt und die Erwärmung des Thermoelements endet, verschwindet die EMF. Der Elektromagnet schaltet ab, die Feder schließt das Ventil und blockiert den Kraftstoffweg.
Referenz. Stromfreie Gaswarmwasserbereiter sind mit Automatisierung verschiedener Hersteller ausgestattet - EuroSIT, Zhukovsky Plant, Arbat, Orion usw. Ein Thermoelement arbeitet überall nach dem gleichen Prinzip - während die Elektrode durch eine Flamme erwärmt wird, ist die Gasversorgung offen.
Unterschiede zum Temperatursensor
Zusätzlich zu einem Thermoelement ist eine Thermobirne an das automatische Brennstoffventil des Kessels angeschlossen, das für das Ausschalten des Hauptbrenners verantwortlich ist, wenn die eingestellte Temperatur des Kühlmittels erreicht ist. Äußerlich sind die Kolben der Elemente und die Kupferverbindungsrohre etwas ähnlich. Ein ignoranter Hausbesitzer kann diese Sensoren leicht verwirren.
Wir listen die Hauptunterschiede zwischen einem Temperaturmesser und einem Thermoelement auf:
- Sensordesign - ein zylindrischer Balg in Form eines Kupferkolbens mit abgedichtetem Ende;
- Der Thermoball ist mit einem dünneren Kapillarröhrchen als ein Stromerzeugungssensor an die Gasautomatisierung angeschlossen.
- Der wärmeempfindliche Kolben selbst ist in der Tauchhülse installiert oder unter dem Gehäuse in der Nähe des Wassermantels verborgen und nicht in der Nähe des Zünders montiert.
- Der Temperaturmesser trennt sich überhaupt nicht von der Automatisierung oder unterscheidet sich in der Größe der Befestigungsmutter.
Hinweis. Die Thermobirne arbeitet nach einem anderen Prinzip: Beim Erhitzen dehnt sich eine spezielle Flüssigkeit im Kolben aus. Der Kapillardruck wird auf ein Automatisierungsventil übertragen, das den Hauptbrenner ausschaltet. Die Zündflamme erlischt nicht.
So überprüfen und ersetzen Sie ein Thermoelement
Das Hauptsymptom einer Fehlfunktion des Flammensensors ist, dass der Docht gleichzeitig ausgeht, wenn der Knopf losgelassen wird. Manchmal tritt das Problem anders auf - das Licht am Zünder bleibt bestehen, aber nach dem Zünden des Hauptbrenners wird die Brennstoffzufuhr wieder unterbrochen und der Kessel erlischt vollständig. Die Ursachen solcher Probleme:
- Die thermische Elektrode ist mit Ruß bedeckt und erwärmt sich nicht gut, was bedeutet, dass die Spannung im Stromkreis unter ein Minimum fällt.
- Ausbrennen des Messgeräts;
- Kontaktverletzung an der heißen Kreuzung;
- Die Befestigungsmutter wurde abgeschraubt, die Arbeitsstange war schief und erwärmte sich mit dem Zünder nicht gut.
- Der Traktionssensor ist unbrauchbar geworden oder es ist ein offener Stromkreis aufgetreten.
Klärung. Eine Fehlfunktion des Traktionssensors führt zu ähnlichen Symptomen, da dieser „Anhänger“ in Reihe mit dem Thermoelement (im Leerlauf) geschaltet ist. Um den Einfluss des Sensors zu beseitigen, schließen Sie seine Drähte vorübergehend kurz.
Für die Diagnose benötigen Sie ein Multimeter oder ein anderes Gerät, das Niederspannung (bis zu 100 mV) messen kann. Wie wird die Prüfung durchgeführt:
- Schließen Sie die Gaszufuhr zum Wärmeerzeuger oder zum Durchlauferhitzer mit einem Hahn am Einlassrohr. Entfernen Sie die Abdeckung oder die Frontplatte des Geräts.
- Lösen Sie mit einem Gabelschlüssel die Muttern, mit denen die Thermoelektrode und das Verbindungsrohr befestigt sind. Entfernen Sie den Flammensensor.
- Überprüfen Sie die Arbeitselektrode sorgfältig und reinigen Sie sie mit einer Bürste und Lappen von Ruß. Wenn bei der Sichtprüfung ein Burnout festgestellt wird, muss das Thermoelement unbedingt ausgetauscht werden.
- In der Küche den Gasherd anzünden. Verbinden Sie die Klemmen des Multimeters mit dem Mittelstift und dem Kupferrohr. Stellen Sie die niedrigste Messgrenze ein - 0,1 oder 1 V.
- Erhitzen Sie das Thermoelement mit einem Gasherdbrenner und beachten Sie dabei die Voltmeterwerte.
Hauptbedingung: Ein funktionierendes Thermoelement für den Kessel sollte eine Spannung von mindestens 0,02 Volt liefern. Wenn das Gerät Nullen anzeigt, die Spannung springt oder 20 mV nicht überschreitet, muss das Element gewechselt werden. Moderne Sensoren können nicht durch Löten repariert werden.
Trinkgeld.Lassen Sie sich beim Kauf eines neuen Thermoelements immer von der Marke und dem spezifischen Modell des Kessels leiten, damit die Markierungen und Bezeichnungen nicht verwechselt werden.
Wenn Sie das Element nicht vorzeitig entfernen möchten, kann die Diagnose direkt am Kessel erfolgen. Nachdem Sie die Mutter abgeschraubt haben, trennen Sie das Thermoelementrohr von der Automatisierung und schließen Sie das Multimeter wie oben beschrieben an. Während Sie den Schlüssel gedrückt halten, zünden Sie den Zünder an und messen Sie. Der Nachteil dieses Verfahrens ist die Unmöglichkeit einer Sichtprüfung und Reinigung der Elektrode von Ruß.
Passen Sie beim Einbau eines neuen Thermoelements in einen Gaskessel die Position des beheizten Stabes an. Im Idealfall steht die Elektrode horizontal, weicht nicht nach oben oder unten ab und wird von der Dochtflamme gut gewaschen.