Может ли сломаться термопара

Как правильно проверить термопару мультиметром

Термопары (ТП) функционируют во многих тепловых процессах в качестве первичных датчиков температуры автоматической системы безопасности и регулирования. На объектах бытовой теплоэнергетики они устанавливаются для защиты горелок от отрыва пламени на газовых котлах, колонках и плитах, для приготовления пищи.

Они работают в высокотемпературной зоне газового факела, в связи с чем могут выходить из строя. При этом автоматика безопасности мгновенно отключает газоиспользующее оборудование. Для того, чтобы обеспечить безаварийную и продолжительную работу газовых плит, колонок и котлов, необходимо исключить ложное срабатывание защиты, а так же требуется знать, как проверить термопару мультиметром. В домашних условиях это возможно выполнить без проблем.

Что такое термопара

Термопара — это устройство, состоящее из спаянных разнородных проводников или полупроводников, образующих единую электроцепь. ТП работает на базе термоэлектрического эффекта, известного как «эффект Зеебека».

Эффект, когда два спаянных разнородных металла при определенной температуре генерируют напряжение, пропорциональное полученной тепловой энергии. Чем выше температурный напор в точке спая, тем больше термопара вырабатывает Э.Д.С.

Конструкция

Эффективность работы и высокая точность срабатывания данного первичного датчика температур базируется на простом принципе.

Его работа обеспечена такими основными элементами конструкции:

1. Спай термопары из 2-х разнородных проводников. Иногда вместо проводников могут быть установлены полупроводники.
2. Изолированные проводники, составляющие цепь от места спайки до точки вывода сигнала к внешним токоприемникам.
3. Экранирующее защитное покрытие — металлическая трубка, закрывающая провода цепи от воздействия открытого огня в газовом факеле.

Важно! В состав спая могут быть включены как цветные, так и благородные металлы. В зависимости от этого термопары группируются по нескольким модификациям, характеристика которых представлена ниже.

Принцип работы

Термопара устанавливается в измеряемую зону с высокой температурой. Сплав металлов нагревается до рабочей температуры. Между холодными и горячими соединениями в цепи образуется напряжение. К холодным выводам термопары подключается токоприемник или измерительный прибор, тем самым замыкая цепь. Возникшее напряжение в катушке газового клапана-отсекателя электромагнитного типа создает индукцию, в связи чем он открывается и пропускает газ к горелке.

Для того, чтобы запустить котел или газовую колонку, вначале в ручном режиме потребуется нажать на шток. Начнется пропуск газа к горелке и пьезозапальник подожгет факел. В течении 30 сек будет происходить разогрев термопары. При выработке термопарой рабочего напряжения, электромагнитный клапан будет удерживаться этим напряжением в открытом положении. После того, как газ перестанет попадать в топку или произойдет аварийный отрыв факела от горелки, спай термопары остывает и прекращается подача напряжения на газовый клапан, который закрывается, тем самым отсекая подачу топлива в котел или газовую колонку.

Справка. По этому принципу функционирует система безопасности не только в бытовых газовых установках, но и на мощных энергетических станциях от ТЭЦ до АЭС, а также на металлургических, химических и других видах производств, которые используют газ в технологических процессах.

Для чего нужно проверять термопары

Любой энергетический агрегат будет отключен аварийно, если не сработает датчик температур. Замена термопары дорогостоящий процесс, тем более что она нужна не во всех случаях. Чтобы исключить ложное срабатыватывание автоматики безопасности по факелу пламени, лучше провести проверку ТП. Восстановление его работоспособности начинают с визуального осмотра термопары.

Как правило, она выходит из строя по причине перегорания термального индикатора, что случается довольно часто в котлах. В этом случае на поверхности датчика можно обнаружить черную вмятину либо даже сквозную дыру. В таком случае такой измеритель отбраковывается сразу и потребуется установить новый.

Важно! В некоторых случаях термопара не имеет внешних отклонений. В этом случае ее работоспособность можно проверить только с помощью мультиметра.

Какой прибор выбрать для измерения

Для выполнения тестирования термопары подойдет самый простой мультиметр, который обычно имеется в арсенале у домашнего мастера. В том случае, если потребуется купить новый, то лучше взять модель способную решать многие задачи, в том числе и замер температур.

Также нужно обратить внимание на то, чтобы мультиметр, кроме стандартных замеров напряжения, сопротивления и проводимости электроцепей, обладал такими функциями:

• «HOLD» — функция фиксации результатов измерения на дисплее;
• «REL» — функция выполняющая измерение относительно базового значения;
• ●))) — функция тестирования электроцепей с подачей звукового сигнала.

Важно! Мультиметр обязан быть безопасным для пользования. Данные по его электробезопасности указывается в инструкции завода-изготовителя и наносятся на корпус прибора. Для тестирования термопары достаточно приборов класса CAT II / IIІ, соответствующим электробезопасности для внутридомовых распредсетей и локальных сетей питания.

Также можно проверить термопару авометром — это прибор комбинированного принципа действия. В основном измеряет постоянные характеристики тока, сопротивления и напряжения. В сущности, название «авометр» собрано из названий 3-х приборов, которые традиционно используют для замера отмеченных параметров: амперметра, вольтметра, омметра.

Пошаговая инструкция проверки термопары

Проверка термопары тестером не является сложной. Тем не менее, она связана с определенными рисками из-за наличия высокой температуры, газа и опасного напряжения. Поэтому пользователь должен придерживаться при работе следующих правил:

1. Рабочая зона должна быть хорошо освещена.
2. Запрещается пользоваться мультиметром вблизи легкогорючих и взрывоопасных веществ, а также в помещении с повышенной влажностью.
3. Мультиметр должен находиться на ровной плоскости. В процессе тестирования, щупы необходимо держать за изолированные части.
4. Запрещено перегружать мультиметр в процессе работы.

Внимание! При тестировании термопары ее корпус может сильно нагреваться до середины длины корпуса, поэтому работу проводят в защитных перчатках.

Принцип проверки термопары мультиметром одинаков, но могут быть некоторые отличия в зависимости от конструкции газоиспользующего оборудования, например, для котла или газовой плиты.

Отопительный газовый котел

Если газовый котел остановлен аварийно, а диагностика котла сообщает владельцу, что отсутствует пламя на горелке, то первым делом потребуется проверить работоспособность термопары мультиметром:

1. В целях безопасности отключают котел от электрической и газовой сети.
2. Термопара имеет незакрепленный конец, который размещен в факеле горелки, а второй закреплен к электромагнитному клапану с помощью гайки.
3. Для снятия ТП с котла откручивают гайку.
4. Свободный конец ТП нагревают над источником открытого огня. Подойдут горящая свеча или газовая конфорка. При этом важно выдерживать минимальный уровень размещения ТП — 1 см от пламени.
5. После того, как ТП нагрелась, начинают тестирование мультиметром.
6. Мультиметр установить в режим замера минимального постоянного электрического напряжения.
7. В трубке имеется токопроводящий контакт, к нему необходимо присоединить «+» щуп мультиметра.
8. Щуп «минус» соединить с корпусом элемента.
9. Нагреть наконечник на открытом пламени.
10. Если показания будут в пределах 20–25 мВ, то термопара исправна, а сбои в работе котла по данному параметру защиты могут быть вызваны плохими контактами между проводами ТП и газовым клапаном-отсекателем.
11. Даже в том случае, если напряжение ТП не достигает 20 мВ, чтобы исключить ошибку потребуется несколько раз прозвонить термопару, дополнительно нагревая ее. Если все замеры покажут результаты ниже 20 мВ, то термопара подлежит замене, поскольку современные датчики этого класса ремонту не подлежат.

Для того чтобы правильно выбрать новую ТП для замены, нужно ориентироваться по марке котла, так как термопара может производиться по классификации ЕС, а не по отечественным стандартам, и это создает определенную путаницу.

Газовая плита

Все современные газовые плиты имеют систему газ-контроль, которая работает с термопарой. В том случае, когда плита не запускается из-за срабатывания защиты по данному показателю, скорее всего, засорилась либо вышла из строя термопара.

Важно! Перед началом тестирования нужно закрыть подачу газа на конфорки и духовку, отключить плиту от электросети и убрать все приспособления, посуду.

Пошаговая инструкция проверки работоспособности термопары мультиметром в газовых плитах:

1. Снимают дверцу с духовки.
2. Находят ТП. Обычно она расположена вблизи рассекателя пламени.
3. Если при внешнем осмотре на поверхности корпуса термопары была обнаружена грязь и копоть, то осторожно мелкой наждачной бумагой ее убирают.
4. Выносят образовавшийся мусор из духовки. Повторно проверяют работоспособность датчика.
5. Если газовая плита по-прежнему отключается системой защиты, то приступают к проверке ТП мультиметром.
6. Для этого нужно найти электролинию соединения датчика с электрической защитой плиты. Как правило, она расположена под лицевой панелью либо под верхней крышкой в месте расположения газового клапана-отсекателя и переключателя температур.
7. Проверяют целостность контактной группы, которые также могут давать сбой в работе ТП.
8. Устанавливают настройку предела измерения прибора в районе десятков мВ.
9. Подключают щупы к выводам термопары и нагревают измерительный участок.
10. Если мультимер покажет напряжения на выводах ТП до 20 мВ, устройство не исправно. Для точности определения замеры выполняют несколько раз.

Советы по проверке термопары

В том случае, если пользователь не хочет прежде времени снимать ТП с котла, то можно ее протестировать на действующем оборудовании. Для этого отключают трубку ТП от системы автоматики и подсоединяют мультиметр. Удерживая клавишу клапана-отсекателя, разжигают запальное устройство и через 30–40 сек. снимают показания напряжения первичного датчика.

Преимуществом этого метода является простота измерений, а недостатком — отсутствие визуального обследования датчика и невозможность очистки его поверхности от сажи, что также может быть причиной аварийного срабатывания котла.

В целом считается, что термопары менее точные и чувствительные датчики температуры, чем, например, термисторы. Но благодаря своей низкой стоимости и высокой надежности эти термопары десятилетиями успешно использовались в нагревательных процессах.

Невзирая на то, что конструкция термопары довольно простая, она считается исключительно важным элементом современной защиты газового оборудования. Выполняя роль первичного измерителя температуры в системе «газ-контроль», термопара создает надежную защиту газового оборудования от возможных аварийных ситуаций. Работоспособность термопары — залог безопасности в доме и контролировать ее можно с помощью простых замеров, выполняемых мультиметром.

Видео по теме

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):

• термоэлектрод с «горячим» спаем из двух разнородных сплавов, прикрученный гайкой к монтажной пластине рядом с пилотной горелкой котла;
• удлинитель – проводник, заключенный внутрь медной трубки, одновременно играющей роль минусового контакта;
• плюсовая клемма с диэлектрической шайбой, вставляемая в гнездо автоматического газового клапана и фиксируемая гайкой;
• существуют разновидности термопар, подсоединяемые к автоматике с помощью обычных винтовых клемм.

В данной модели нагреваемый электрод крепится к пластине котла без гайки — вставляется в специальный паз

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:

• хромель – алюмель (тип K по европейской классификации, обозначение – ТХА);
• хромель – копель (тип L, аббревиатура – ТХК);
• хромель – константан (тип E, обозначается ТХКн).

Принцип действия термической пары из двух различных сплавов

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:

1. Пользователь одной рукой нажимает кнопку и принудительно открывает электромагнитный клапан подачи газа.
2. Второй рукой домовладелец включает пьезорозжиг, удерживая первую клавишу. Вспыхивает запальник.
3. Согласно инструкции по эксплуатации, кнопку необходимо держать 5—30 секунд (зависит от модели агрегата), в течение которых фитиль прогревает измерительный электрод.
4. В цепи электромагнита возникает постоянный ток, идущий от термоэлектродов. Пользователь отпускает клавишу, но подача топлива не прекращается – теперь клапан удерживает напряжение термопары.

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:

• конструкция датчика – цилиндрический сильфон, сделанный в виде колбы из меди с запаянным концом;
• термобаллон подключается к газовой автоматике более тонкой капиллярной трубкой, нежели электрогенерирующий датчик;
• сама термочувствительная колба устанавливается внутрь погружной гильзы либо прячется под обшивкой возле водяной рубашки, а не крепится около запальника;
• измеритель температуры не отсоединяется от автоматики вовсе либо отличается размером крепежной гайки.

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:

• термический электрод покрылся сажей и плохо прогревается, отчего напряжение в цепи падает ниже минимума;
• прогар корпуса измерителя;
• нарушение контакта в точке «горячего» спая;
• открутилась гайка крепления, рабочий стержень перекосился и плохо прогревается запальником;
• пришел в негодность датчик тяги либо случился обрыв его электрической цепи.

Нагреваемый запальником электрод нужно периодически чистить от нагара. Проблема в том, что загрязнение детали плохо видно снаружи, приходится снимать планку либо всю панель с горелкой

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:

1. Закройте подачу газа к теплогенератору либо проточному водонагревателю краном, расположенным на подводящей трубе. Снимите кожух или переднюю панель агрегата.
2. Пользуясь рожковыми ключами, открутите гайки крепления термоэлектрода и соединительной трубки. Снимите датчик пламени.
3. Внимательно осмотрите рабочий электрод, очистите его от сажи кистью и ветошью. Если при визуальной проверке обнаружены прогары, термопара безоговорочно подлежит замене.
4. Переместившись на кухню, зажгите горелку газовой плиты. Подсоедините зажимы мультиметра к центральному контакту и медной трубке. Выставьте низший предел измерения – 0.1 либо 1 В.
5. Нагревайте термоэлемент конфоркой газовой плиты, наблюдая за показаниями вольтметра.

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