Термостат устройство и принцип работы


Термостат: принцип работы,виды,устройство,фото,видео. | АВТОМАШИНЫ

Автомобильные двигатели охлаждаются во время работы тосолом или антифризом. Важным элементом такой системы охлаждения служит термостат. Он расположен между мотором и радиатором, и благодаря ему температура двигателя остается в заданных пределах.

Содержание статьи

Принцип работы термостата

После того как двигатель завели, ему нужно прогреться до рабочей температуры. Чтобы ускорить, этот процесс, охлаждающая жидкость не поступает в радиатор, а циркулирует по малому кругу через рубашку охлаждения и радиатор печки. Блокирует ее поток именно термостат.

Когда же двигатель нагреется до 95 градусов, клапан термостата сработает, и тосол начнет циркулировать уже по большому кругу через радиатор, охлаждая таким образом мотор. Когда открывается клапан основной циркуляции, малый круг перекрывается. Принцип работы термостата основан на физических свойствах воска, который находится у него внутри. При температуре в 82˚С воск плавится.

В жидком состоянии он увеличивается в объеме и выталкивает штырь, который и открывает клапан. При охлаждении двигателя воск в термостате застывает, штырь возвращается на место, клапан закрывается. Воск плавится быстро, благодаря примесям из порошка графита, меди и алюминия.

Из чего состоит термостат

Делают автомобильные термостаты из меди или латуни. Устроены они достаточно просто. Стандартный термостат состоит из таких деталей:

  • корпуса;
  • клапана малого круга охлаждения;
  • выходного патрубка, соединенного с насосом;
  • воскового шарика;
  • входного патрубка, подключенного к радиатору;
  • клапана основного круга охлаждения;
  • двух пружин;
  • поршня.

Другими словами, все устройство автомобильного термостата – это цилиндр, возвратный штырь, два клапана и шарик воска. Именно проста и надежность конструкции объясняет тот факт, что она не изменяется на протяжении многих лет, и такие термостаты ставят даже на самые современные модели автомобилей.

В различных марках машин термостаты настраивают на разный температурный режим открывания. Ее обычно указывают на самом устройстве. Бывают бескорпусные термостаты. Их ставят прямо в блок двигателя.

Наполнитель термостата

Термостат может иметь различные виды наполнителя в основе своей конструкции. Мы уже упоминали, что выделяют жидкостной наполнитель и твердотельный. Принцип работы и устройство этих решений практически одинаково. Отличия заключаются только в повышенной герметизации жидкостной конструкции, а также в индивидуальных физических свойствах самого наполнителя и его чувствительности к температурным колебаниям зависимо от состава.

Современные двигатели получили такой тип устройства, который имеет в основе твердый наполнитель. Под таким наполнителем стоит понимать основной термоэлемент, который внутри термостата находится изначально в твердом физическом состоянии.

Функции и место расположения

 

После того как мотор выходит на оптимальную  рабочую температуру, становится необходимым поддерживать этот показатель в строгих рамках до самого момента остановки двигателя, а в ряде случаев и некоторое время после прекращения работы  ДВС. Главной задачей устройства является контроль и распределение потока нагретой жидкости охлаждения внутри системы по отводу тепла от двигателя.

Термостат может быть расположен в различных местах, зависимо компоновки двигателя в подкапотном пространстве, а также место его установки напрямую зависит от модели силового агрегата. Также на место установки устройства влияют и конструктивные особенности реализации самой охлаждающей жидкостной системы. В большинстве случаев термостат находится в месте выхода охлаждающей жидкости из головки блока цилиндров. Вторым наиболее распространенным местом его установки считается вход центробежного насоса охлаждающей жидкости (помпы).

ВИДЫ

  • Двухклапанный. Именно принцип работы двухклапанного термостата был рассмотрен выше. Такой вид термочувствительных клапанов популярен у производителей отечественной грузовой и легковой техники.
  • Одноклапанный. Имеет наиболее простую конструкцию, в которой не предусмотрен перепускной клапан. Именно такой вид чаще всего можно встретить на авто иностранного производства.
  • Одноклапанный двухступенчатый. Из-за высокого давления в контуре охлаждения некоторых двигателей клапану достаточно сложно открыться, что увеличивает инерционность при срабатывании. Для лучшей работы конструкция одноклапанного двухступенчатого термостата предполагает наличие двух тарелок разных размеров. Первоначально открывается малая тарелка, освобождая доступ небольшой части потока охлаждающей жидкости, после чего открывается основная тарелка.

Термостат с электронным управлением

Электронные термостаты устанавливаются на современные двигатели для более точного регулирования температурного режима в тех либо иных условиях работы двигателя.

Для получения наибольшего КПД температура двигателя должна поддерживаться примерно на отметке в 110 ºС. Поскольку обычный механический термостат пропускает жидкость к большому контуру уже при температуре около 95ºС, то двигатель так и не выходит в режим оптимальной температуры и максимальной эффективности. Механизм с электронным управлением позволяет уменьшить инерционность срабатывания, что позволяет двигателю больше времени работать в высокотемпературном диапазоне. Электронное управление помогает повысить эффективность мотора, уменьшить вредные выбросы в атмосферу.

В целом конструкция напоминает обычный механический термостат, в который дополнительно вмонтирован нагревательный элемент. Электронный термостат рассчитан на большую температуру двигателя. В момент пиковых нагрузок для предотвращения перегрева в работу включается нагревательный элемент. Ускоренный нагрев твердого наполнителя позволяется уменьшить время открытия клапана. Нагревательным элементом управляет ЭБУ двигателя, который с датчиковой аппаратуры считывает количество оборотов коленчатого вала, температуру поступающего воздуха, степень нажатия педали акселератора и другие необходимые данные.

КАК ПРОВЕРИТЬ ТЕРМОСТАТ

Не снимая термостат с автомобиля, проверить его работу можно приблизительно условно. Исключения составляют случаи, когда он заклинил в полностью открытом или закрытом положении. В таком случае по температуре патрубков, времени прогрева и датчику температуры можно сделать вывод о возможной неисправности термостата.

В горячей воде термостат должен открыться

Можно проверить термостат и своими силами, сняв его с автомобиля. Для этого его или поливают кипятком, визуально наблюдая открытие, или греют в емкости с водой на электроплитке, контролируют температуру градусником и замеряют длину выдвижения штока. Оба эти метода дают весьма неточный результат, не позволяя отобразить петлю гистерезиса работы термостата и сравнить ее с образцовой, полученной в лаборатории завода-изготовителя.

Профессионально проверить термостат можно только в специализированных точках диагностирования, так как неправильная его работа бывает связана с другими неполадками двигателя, которые нужно уметь различать. Если у вас нет нареканий на работу двигателя, который зимой «удерживает» стрелку термометра в нормальной зоне, а летом не перегревается, то с вашим термостатом все в порядке. Точная диагностика работы термостата подразумевает участие опытного специалиста и специального оборудования.

КАКИЕ БЫВАЮТ НЕИСПРАВНОСТИ ТЕРМОСТАТА?

Если термостат заклинил в полностью закрытом положении — возможен перегрев двигателя в любом режиме движения при любой температуре воздуха и даже в небольшой мороз. Если термостат открывается, но не до конца, двигатель перегревается, но может и не «закипеть» — все зависит от режима эксплуатации машины.

Если клапан термостата «завис» в полностью или частично открытом состоянии — до рабочей температуры двигатель будет прогреваться долго, а в зимнее время рабочая температура может быть и не достигнута. С исправной системой охлаждения при температуре воздуха ноль градусов двигатель должен прогреваться до рабочей температуры при движении за 5–10 минут. В случае неполного открытия — температура двигателя не будет подниматься выше 70 градусов.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ, РАБОТАЕТ ТЕРМОСТАТ ИЛИ НЕТ?

Нужно прогреть двигатель, чтобы температурная стрелка немного не доходила до красной зоны. Затем выключить двигатель, открыть капот, найти верхний шланг радиатора. Он крепится сверху и представляет черный резиновый шланг примерно 5 см в диаметре. Найти нижний шланг, он выглядит как и верхний.
Дотроньтесь до шлангов, но осторожно, так как они могут быть горячими. Если датчик температуры двигателя показывает, что он нагрелся, а один шланг горячий, а другой холодный, вероятнее клапан термостата закрыт и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор. Термостат нужно заменить на новый.
Есть «народный способ» проверки на работоспособность. Нужно положить термостат в сосуд с горящей (температура около 100 градусов) водой. Далее смотрим визуально, если клапан открывается — рабочий. Если нет — нерабочий термостат, меняем на новый. Данный способ предусматривает снятие термостата с машины.

При замене термостата следует узнать температуру открывания клапана (если покупаете неоригинал) — она может варьироваться в широком диапазоне. Как понимаете, нельзя ставить термостат с высокой температурой открывания, ведь в этом случае мотор начнет перегреваться.

5 признаков неисправного термостата

  1. Мотор автомобиля долго набирает рабочую температуру.
  2. Двигатель быстро перегревается.
  3. Стрелка температуры двигателя падает на скорости меньше чем обычно, а поднимается после остановки.
  4. Когда нижний патрубок теплый уже после нескольких минут работы, что свидетельствует о постоянно открытом термостате.
  5. Если нижний патрубок холодный, в то время как температура на панели приборов говорит о закипании (при этом мотор работает длительное время), кроме случаев выхода из строя датчика вентилятора радиатора, то это говорит о заклинившем термостате в закрытом положении.

Такие признаки неисправности термостата могут возникнуть как через механическое повреждение вроде заклинивания штока, так и при использовании некачественной ОЖ.

В результате нарушения температурного режима страдает двигатель. Он интенсивно изнашивается при перегреве (в плоть до клина, при выкипании жидкости) и потребляет больше топлива при недостаточном разогреве.

Чтобы проверить работу термостата и принимать решение о его замене, стоит произвести простейшую проверку методом кипячения. Так как на корпусе детали пишется температура срабатывания, вы наглядно можете убедится как работает термостат поместив его в горячую воду с термометром.

ТЕРМОСТАТ С ЖИДКИМ НАПОЛНИТЕЛЕМ.

Таких устройств давно нет в природе (отечественных с 1983 г), но все же для ознакомления мы затроним эту тему.

Изделие, в основе которого лежит латунный цилиндр. Внутри последнего находится жидкость, которая состоит из дистиллированной воды и эфирного спирта

Крепление цилиндра осуществляется на специальном штоке, а к второму краю, которого приварен специальный клапан.

Последний опирается на седло и фиксируется в кожухе устройства. В корпусной части есть четыре окна, которые позволяют жидкости поступать из охладительной рубашки к насосу даже при запертом клапане.

Принципа работы термостата, имеющего жидкостный наполнитель, выглядит следующим образом.

В момент пуска силового узла происходит прижатие клапана к седлу, благодаря упругой структуре гофрированного цилиндра.

 

Как следствие, доступ к основному радиатору блокирован, и охлаждающая жидкость не идет по большому кругу.

Через специальные окна жидкость попадает в насос, а после снова возвращается в рубашку системы.

 

Подобный принцип позволяет ОЖ быстрей набирать рабочую температуру.

Как только уровень последней достигает 67-70 градусов, происходит закипание жидкости в системе термостата и увеличение давления.

Гофрированный цилиндр расширяется и оказывает давление на шток. Одновременно с этим открывается клапан, и перекрываются окна, через которые жидкость поступает к насосу.

Далее охлаждающая жидкость направляется через клапан к основному баку радиатора, распределяясь по его трубкам и одновременно охлаждаясь до безопасной температуры.

После охлажденная жидкость возвращается к насосу и в общую систему. Цикл повторяется.

ТЕРМОСТАТ С ТВЕРДЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ.

Всегда устанавливается на отечественных и импортных легковых и грузовых авто.

В основе устройства — церезин (специальный воск), который смешивается с медным порошком и устанавливается в специальном баллоне (выполняется из латуни или меди).

Между крышкой и баллоном установлена мембрана, выполненная из резины. В последнюю упирается шток (также резиновый).

В верхней части баллон объединяется с клапаном, который упирается в седло. Под клапаном монтируется пружина, которая упирается в подковообразную направляющую, соединенную с корпусом (фланцем) и удерживающая клапан в закрытом положении.

 

В процессе работы силового узла и нагрева ОЖ происходит прогрев баллона и повышение температуры находящегося внутри воска.

Когда воск прогревается до 65-70 градусам Цельсия, начинается процесс плавления и его увеличения в объеме.

Как следствие, состав действует на мембрану, а последняя через специальный шток воздействует на клапан, открывая его. Благодаря этому, нагретая жидкость поступает в радиатор.

 

Открытие клапана происходит при температуре 78-82 °С. А вообще температуры начала открытия клапана для разных двигателей и условий эксплуатации лежат в диапазоне от 70 до 92 °С с допуском ±2°С.

В случае снижения температуры до уровня 65-67 градусов Цельсия происходит обратный процесс преобразования воска — он становится твердым и уменьшается в объеме.

Как следствие, пружина разжимается и перекрывает проход в термостате (жидкость направляется по меньшему кругу). Далее ОЖ идет к насосу и снова в систему охлаждения.

Одноклапанный, двухклапанный и двухступенчатый термостат

Решение с одним клапаном  отличается простотой конструкции и связанной с этим надежностью. Автопроизводители по всему миру отдают предпочтение такому виду конструкции и оборудуют большинство своих автомобилей именно таким устройством.

Отдельным видом термостата с одним клапаном является двухступенчатая конструкция. Установка такого решения обусловлена тем, что некоторые системы охлаждения в процессе работы создают очень высокое давление охлаждающей жидкости. Клапану термостата сложно преодолеть такое давление. По этой причине конструкция двухступенчатого терморегулятора получила решение, которое подразумевает наличие двух тарелок клапана, которые называют малой и большой. Первой в термостате открывается малая тарелка, которой необходимо заметно меньшее усилие для преодоления созданного в системе давления. Малая тарелка открывается легче, а уже при открытии взаимодействует с большой тарелкой и попросту тянет её за собой. Открытие большой (основной) тарелки термостата до конца открывает канал прохода охлаждающей жидкости.

Если в первом случае термостат имеет один клапан с двумя тарелками, то двухклапанный регулятор получил два отдельных клапана, которые находятся в едином корпусе. Первый клапан является основным и служит для перекрытия большого круга при движении охлаждающей жидкости в системе. Второй клапан является перепускным и отвечает за циркуляцию жидкости по малому кругу. Работа клапанов синхронизирована. Когда один из них перекрывает канал ОЖ, другой осуществляет открытие нужного контура. Указанная конструкция термостата нашла широкое применение в конструкции легковых авто и грузовиков, которые являются продуктами автоиндустрии из стран СНГ.

Диагностика поломки

На серьезные неполадки в системе охлаждения Вам укажет явное отклонение от нормальных показаний указателя температуры ОЖ на панели приборов в салоне. При нормальной работе системы охлаждения ДВС и температуре воздуха  за бортом около ноля градусов Цельсия, силовой агрегат должен выходить на рабочую температуру под нагрузкой в движении за 5–10 минут.

Единственное условие-исправность самого температурного датчика, указателя на панели прибоов и системы охлаждения.  Если герметичность системы и функциональность других элементов не нарушена,  уровень ОЖ в расширительном бачке находится на нужной отметке, тогда явными признаками неисправности  термостата являются:

  • долгий прогрев двигателя;
  • неспособность ДВС выйти на рабочую температуру под нагрузкой;
  • отсутствие теплого воздуха из отопителя;
  • постоянный перегрев двигателя независимо от окружающей температуры наружного воздуха;
  • периодическое возникновение указанных симптомов и последующее их исчезновение;

Выявить неисправность термостата достаточно просто. После запуска холодного мотора верхний патрубок радиатора должен быть холодным и оставаться таковым определенный период времени. Если все в норме, значит ОЖ циркулирует только по «рубашке охлаждения» мотора (малый круг) и доступ в режиме прогрева в радиатор для нее перекрыт клапаном термостата.

Когда верхний патрубок теплеет практически сразу, тогда налицо нарушенная циркуляция. Это означает, что главный клапан устройства открыт и охлаждающая жидкость сразу идет по большому кругу. В результате ДВС не способен прогреться до оптимальной рабочей температуры.  Такое явление означает, что присутствует  ускоренный износ деталей силовой установки. Трущиеся пары агрегата не получают смазки в должной мере, так как непрогретый мотор имеет отличные от нормы тепловые зазоры. Масло также остается слишком загущенным и теряет свойства, что приводит к повышенному расходу горючего и преждевременному износу ДВС.

Если клапан термостата постоянно находится в закрытом положении, тогда закономерно возникает перегрев и последующее закипание охлаждающей жидкости. Водители условно говорят, что двигатель «закипел». Это грозит не только сильным ростом давления в системе охлаждения и поломкой её отдельных функциональных элементов, но и  выходом из строя самого двигателя.

Случается и так, когда клапаны термостата подклинивают только периодически. Неисправность исчезает сама по себе, потом проявляется вновь. В таких случаях говорят, что термостат «залипает». Эта поломка более коварна, так как неисправность при таких симптомах  сложнее выявить. Следует проверить состояние системы охлаждения и произвести профилактическую замену термостата. Не следует дожидаться ухудшения ситуации.

Существует еще один способ проверки работоспособности термостата, но данное решение востребовано крайне редко. Речь идет о демонтаже и последующей проверке термостата в условиях, приближенных к реальной эксплуатации. Для этого термостат кладут в емкость с водой и начинают её нагревать. Когда температура воды достигнет порога открытия клапана термостата, тогда исправное устройство отреагирует должным бразом. Наполнитель расширится и откроет клапан приблизительно на 20 мм. Если этого не произошло совсем, клапан открылся только частично или не вернулся после охлаждения в исходное состояние, тогда можно говорить о неисправности устройства.

AC зимой и другие странные хитрости, чтобы продлить срок службы вашего автомобиля
Как провести замену поршневых колец своими руками?
Вентилятор охлаждения двигателя: типы,диагностика,назначение,устройство.
5 Советов как держать ваш Мерседес в форме зимой

Как проверить термостат, не снимая его с авто :

виды, устройство и принцип работы

Термостат системы охлаждения двигателя представляет собой устройство в виде клапана, реагирующее на температуру охлаждающей жидкости. Он позволяет автоматически поддерживать заданный тепловой режим работы мотора за счет направления потока жидкости по большому или малому кругу циркуляции. Это необходимо, чтобы двигатель при запуске разогревался быстрее, а при выходе на заданную температуру работы сохранял ее постоянной.

Устройство и принцип работы автомобильного термостата

Поскольку конфигураций двигателей и, соответственно, систем охлаждения достаточно много, то и место установки термостата может быть разным. Как правило, он монтируется во входном трубопроводе насоса системы охлаждения или на выходной магистрали головки блока цилиндров. В системе охлаждения двигателя предусмотрено два круга, по которым циркулирует рабочая жидкость, снижая его температуру. Малый круг включает в себя головку блока цилиндров, сами цилиндры и радиатор печки, а большой – всю систему с радиатором. Главной задачей термостата является блокирование процесса охлаждения двигателя (циркуляции охлаждающей жидкости по большому кругу), если температура последнего ниже рабочего уровня.

Устройство термостата

Конструкция типового автомобильного термостата состоит из следующих элементов:

  • Корпус. Он имеет три патрубка для подключения в систему охлаждения: входной (впуск рабочей жидкости от радиатора), входной от двигателя (из головки блока цилиндров или печки) и выходной (подачи на насос).
  • Цилиндр, внутри которого находится термочувствительный элемент.
  • Термочувствительный элемент. Он может быть жидким (смесь воды и спирта) или твердым (из технического воска, в состав которого входят порошковая медь, алюминий и графит).
  • Шток (поршень) – располагается внутри цилиндра.
  • Клапан малого круга – перепускной клапан, поддерживающий заданный уровень давления в системе.
  • Клапан большого круга (основной). Он представляет собой металлическую тарелку, которая открывает и закрывает путь по большому контуру.
  • Пружины, запирающие клапаны большого и малого кругов.

В момент пуска двигателя термостат находится в закрытом положении. Проходя по малому кругу, охлаждающая жидкость выходит из блока цилиндров и вновь возвращается в него. Отсутствие охлаждения во всей системе позволяет двигателю быстрее прогреваться до рабочей температуры. Когда температура блока цилиндров повышается и нагревает охлаждающую жидкость до уровня 80-90°С, термочувствительный элемент реагирует (воск расплавляется и увеличивается в объеме, оказывая воздействие на шток) и сдвигает тарелку, открывая доступ к большому кругу.

Если охлаждающая жидкость будет сразу циркулировать в большом контуре, прогрев двигателя станет более длительным, а в условиях пониженных температур окружающей среды может совсем не произойти.

На заметку автомобилистам. Двигатель прогреется значительно быстрее, если выключить печку. Потом ее можно будет снова включить.

Открытие клапана происходит постепенно, что позволяет с ростом температуры увеличивать количество охлаждающей жидкости, поступающей на радиатор. Максимальное открытие клапана достигается при температуре 95-105°С. Если происходит излишнее охлаждение двигателя, термочувствительный элемент начинает реагировать в обратную сторону, закрывая клапан и снижая количество рабочей жидкости, попадающей в большой контур.

Основные виды термостатов

Автомобильные термостаты

В современном автомобилестроении используется несколько видов термостатов:

  • Одноклапанный – классическая конструкция.
  • Двухступенчатый – это разновидность одноклапанного термостата, отличающаяся наличием двух тарелок (малой и большой). При срабатывании устройства, первой начинает движение малая тарелка, оказывая воздействие на большую. Это позволяет обеспечить корректное срабатывание термостата в системах с высоким уровнем давления охлаждающей жидкости.
  • Двухклапанный – в таком устройстве также использованы две тарелки, но одна запирает большой контур, а вторая – малый. При этом работа клапанов синхронизирована, и когда один круг закрыт, второй открывается.
  • Электронный (с электронным управлением) – представляет собой классический одноклапанный термостат, оснащенный нагревательным сопротивлением. Управление нагревом последнего реализуется электронным блоком управления двигателем. Таким образом, становится возможным достичь температуры 95-110°С на частичной мощности мотора и 85-95°С на максимальной мощности. В итоге это делает более экономичным расход топлива и повышает мощность благодаря дополнительному охлаждению всасываемого в цилиндры воздуха.

В двухконтурных системах охлаждения современных двигателей типа TSI устанавливается два термостата.

Проверка термостата и распространенные неисправности

Неисправности термостата чаще всего связаны с износом или коррозионными образованиями. Это может спровоцировать заклинивание клапана в открытом, закрытом или частично открытом положениях. Признаки постоянно открытого термостата, а также ситуации заклинивания в промежуточном положении, проявляются только при низких температурах (холодной погоде), когда прогрев двигателя становится слишком долгим. Постоянно закрытое положение – более серьезная проблема, которая вызывает перегрев двигателя, что может привести к необратимым поломкам.

Как проверить исправность термостата

Также термостат может быть изначально некачественным, что нередко проявляется как несвоевременное открытие. При более раннем срабатывании увеличивается расход топлива, поскольку для выхода на рабочую температуру двигателю потребуется больше времени. Когда же клапан на большом контуре срабатывает позже, повышается износ мотора.

Основной способ проверки термостата предполагает его снятие с двигателя:

  • Термостат демонтируется и помещается вначале в емкость с горячей (кипящей) водой. Если при этом клапан не раскрывается или происходит слишком медленное раскрытие, он потребует замены. Если клапан сработал, выполняют обратную проверку, поместив его в холодную воду и отследив процесс закрытия.

Автомобильные термостаты не подлежат ремонту и при обнаружении неисправностей требуют замены. Также следует знать, что разные марки имеют отличные температурные характеристики открытия и закрытия. Поэтому для обеспечения оптимального режима работы двигателя необходимо устанавливать модели, рекомендуемые производителем автомобиля.

Принцип работы термостата, устройство и видео схемы работы для автомобилей ВАЗ

Термостат — устройство, предназначенное для контроля температуры в системе охлаждения и ее регулирования. Цель — ускорение прогрева мотора после его запуска и предотвращение его перегрева в случае длительной работы.

Место установки устройства — в верхней части мотора, где осуществляется выход нагретой ОЖ (охлаждающей жидкости) в радиатор.

Термостаты, устанавливаемые на автомобилях, могут иметь два вида наполнителей — жидкие и твердые.

Назначение

Термостат — один из главных узлов системы охлаждения. Назначение — контроль температурных показателей ОЖ с последующим перенаправлением состава по большому или малому кругу.

Пока мотор прогревается, клапан находится в закрытой позиции, а жидкость идет по малому кругу. Как следствие, прогрев силового узла происходит быстрее.

При достижении требуемой температуры происходит открытие клапана и подача ОЖ через радиатор.

Другими словами, термостат — специальный прибор, который поддерживает температуру мотора в заданных параметрах посредством грамотной работы терморегулятора и правильности осуществления фазового перехода.

Блокируя работу радиатора, устройство позволяет двигателю набирать нормальную температуру. Как следствие, улучшаются характеристики силового узла, и снижается его износ.

Клапан термостата открывается при температурах от 70 до 92 градусов в зависимости от конструкции термостата (применяемого термоактивного наполнителя) и требуемого теплового режима двигателя.

Моментом открытия термостата считается перемещение клапана на величину 0,1 мм. Допуск на температуру начала открытия клапана составляет ±2°С. Температура полного открытия клапана как правило выше на 12 — 15 градусов, чем температура начала открытия.

Поэтому температура полного открытия основного клапана может варьироваться в пределах 82-107 градусов Цельсия.

После этого заслонка открывается и позволяет проходить жидкости по системе.

Виды термостатов

Сегодня есть несколько видов термостатов, каждый из которых имеет свои особенности (как по принципу действия, так и по цене).

К примеру, отечественные устройства обходятся в меньшую сумму, в то время как немецкие отличаются лучшим качеством, но и стоят дороже.

ВАЖНО: С 2006 года в России нет производителей автомобильных термостатов! Единственный завод «СтАТО» п. Ставрово, Владимирской обл., производивший с «нуля» термостаты для всех легковых и грузовых отечественных автомобилей был поглощен концерном «ПРАМО» и прекратил их выпуск, перейдя на закупку и переупаковку термостатов китайского производства и выпуск их под своей торговой маркой.

Позднее появилось еще несколько «производителей», работающих по той же схеме. Но, хочется отметить, что единственным предприятием, которое осуществляет 100% контроль качества и имеет испытательное оборудование для контроля параметров термостатов является ЗАО «ЭЛЕКТОН» г. Радужный Владимирской обл.

Востребованы и так называемые универсальные термостаты, которые могут подойти почти к любому типу мотора.

Итак, к основным видам термостатов можно отнести:

1. Одноклапанный.

Наиболее популярный вид устройства, который установлен на многих марках и моделях авто. Многие считают, что такой тип уже устарел и не способен обеспечить потребности мотора. Но это не так.

Этот тип термостатов не устарел и с успехом применяется в частности на двигателях УМЗ 4216 (Ульяновского моторного завода). Применение термостатов одноклапанного и двухклапанного зависит от компоновки системы охлаждения двигателя.

Но все же применение двухклапанных термостатов получило преимущественное распространение.

2. Двухклапанный или двухступечатый термостаты.

Данные устройства имеют множество общих черт с узлом одноклапанного типа. Преимущество лишь в расширенных возможностях, касающихся процесса охлаждения.

3. Термостат с электронным управлением.

Наиболее продвинутый тип устройства, отличающийся повышенным потенциалом.

Преимущества — точность работы и повышенная функциональность.

Благодаря эффективной работе системы, гарантируется нормальный цикл охлаждающей жидкости, а также своевременное открытие и закрытие клапана.

Работа может осуществляться в двух режимах — ручном или автоматическом.

Термостат с электронным управлением установлен лишь на самых новых авто. Обязательное условие для работы системы — наличие хорошего бортового компьютера, способного контролировать работу устройства.

Есть автомобили, в которых одновременно стоит два термостата. Их ставят для увеличения эффективности системы охлаждения на мощных двигателях, таких как двигатели производства ПАО Автодизель (Ярославский моторный завод), ПАО «КАМАЗ», а на двигатели Тутаевского моторного завода ставят даже 3 термостата в один контур системы охлаждения.

Устройство и принцип работы

Конструкция и принцип действия термостата во многом зависит от типа наполнителя.

Рассмотрим каждый из вариантов:

1. Термостат с жидким наполнителем.

Таких устройств давно нет в природе (отечественных с 1983 г), но все же для ознакомления мы затроним эту тему.

Изделие, в основе которого лежит латунный цилиндр. Внутри последнего находится жидкость, которая состоит из дистиллированной воды и эфирного спирта.

Крепление цилиндра осуществляется на специальном штоке, а к второму краю, которого приварен специальный клапан.

Последний опирается на седло и фиксируется в кожухе устройства. В корпусной части есть четыре окна, которые позволяют жидкости поступать из охладительной рубашки к насосу даже при запертом клапане.

Принципа работы термостата, имеющего жидкостный наполнитель, выглядит следующим образом.

В момент пуска силового узла происходит прижатие клапана к седлу, благодаря упругой структуре гофрированного цилиндра.

Как следствие, доступ к основному радиатору блокирован, и охлаждающая жидкость не идет по большому кругу.

Через специальные окна жидкость попадает в насос, а после снова возвращается в рубашку системы.

Подобный принцип позволяет ОЖ быстрей набирать рабочую температуру.

Как только уровень последней достигает 67-70 градусов, происходит закипание жидкости в системе термостата и увеличение давления.

Гофрированный цилиндр расширяется и оказывает давление на шток. Одновременно с этим открывается клапан, и перекрываются окна, через которые жидкость поступает к насосу.

Далее охлаждающая жидкость направляется через клапан к основному баку радиатора, распределяясь по его трубкам и одновременно охлаждаясь до безопасной температуры.

После охлажденная жидкость возвращается к насосу и в общую систему. Цикл повторяется.

2. Термостат с твердым наполнителем.

Всегда устанавливается на отечественных и импортных легковых и грузовых авто.

В основе устройства — церезин (специальный воск), который смешивается с медным порошком и устанавливается в специальном баллоне (выполняется из латуни или меди).

Между крышкой и баллоном установлена мембрана, выполненная из резины. В последнюю упирается шток (также резиновый).

В верхней части баллон объединяется с клапаном, который упирается в седло. Под клапаном монтируется пружина, которая упирается в подковообразную направляющую, соединенную с корпусом (фланцем) и удерживающая клапан в закрытом положении.

В процессе работы силового узла и нагрева ОЖ происходит прогрев баллона и повышение температуры находящегося внутри воска.

Когда воск прогревается до 65-70 градусам Цельсия, начинается процесс плавления и его увеличения в объеме.

Как следствие, состав действует на мембрану, а последняя через специальный шток воздействует на клапан, открывая его. Благодаря этому, нагретая жидкость поступает в радиатор.

Открытие клапана происходит при температуре 78-82 °С. А вообще температуры начала открытия клапана для разных двигателей и условий эксплуатации лежат в диапазоне от 70 до 92 °С с допуском ±2°С.

В случае снижения температуры до уровня 65-67 градусов Цельсия происходит обратный процесс преобразования воска — он становится твердым и уменьшается в объеме.

Как следствие, пружина разжимается и перекрывает проход в термостате (жидкость направляется по меньшему кругу). Далее ОЖ идет к насосу и снова в систему охлаждения.

Описание и схемы работы на ВАЗ 2106, 2107, 2109, 2114

В автомобилях ВАЗ система охлаждения имеет ряд особенностей. В частности, перед насосом монтируется специальный 2-клапанный термостат (дополнительный и основной), имеющий твердый (восковый) наполнитель.

Пока двигатель еще не прогрелся, большая часть ОЖ будет проходить по малому кругу, то есть с охватом насоса системы, рубашки охлаждения силового узла и цилиндров, а также термостата.

Далее жидкость снова возвращается к насосу. Вместе с этим ОЖ циркулирует через рубашку трубопровода впуска и камеры для смешивания в карбюраторе.

Если же кран отопителя салона открыт, то жидкость проходит и через его радиатор.

В случае, когда мотор прогрет не до конца, то есть температура ОЖ еще не достигла нужной отметки (90 градусов Цельсия), частично открывается основной клапан, другой (перепускной или байпасный) частично прикрывается, и часть горячей жидкости идет к основному радиатору.

Это позволяет быстрей прогреться силовому узлу. Как только температура доходит до уровня 90 градусов Цельсия, открытие клапана происходит полностью, что позволяет весь поток направить через радиатор.

Основные металлы, из которых выполнены элементы термостата — медь и латунь.

Принцип работы схож с тем, что уже рассматривался выше.

Особенности проверки устройства

Сегодня есть три основных метода диагностики термостата. Кратко рассмотрим каждый из них:

  1. Пускайте мотор и выдерживайте 7-10 минут. После поднимайте капот и касайтесь нижнего патрубка, отходящего от радиатора. При нормальной работе устройства температура шлангов должна быть идентичной. Если же температура разная, то термостат неисправен. Но важно понимать, что возможно наличие воздушных пробок в системе, мешающих циркуляции жидкости. Наличие воздушных пробок может привести к перегреву и неправильной диагностике. Годный термостат может быть признан браком.
  2. Заводите мотор и прикасайтесь к трубке, подводящей ОЖ к верхней части радиатора. В случае корректной работы термостата трубка должна быть холодной до момента, пока мотор не прогреется до нужной температуры.
  3. Наиболее эффективный и сложный метод — со снятием термостата. В данном случае необходим демонтаж устройства с последующим окунанием его в жидкость.

Последняя прогревается в специальной емкости до момента срабатывания клапана. Но температуру открытия и закрытия так не определить. В кастрюле можно проверить только принципиально факт работы термостата , но не его фактические параметры.

Для определения фактических показателей термостат нужно установить на штатив с индикатором часового типа (например ИЧ-10), шток индикатора должен упираться в основной клапан или другой элемент конструкции жестко связанный с ним.

После этого поднимая температуру и контролируя ее по термометру с ценой деления 0,1 °С фиксируем начало открытия, соответствующее ходу клапана 0,1 мм. Дальше поднимая температуру определяем по индикатору величину открытия клапана. 

  1. Если мотор через 10-12 минут после заводки так и не набрал 90 градусов Цельсия (при условии температуры на улице около 0), то можно говорить о поломке рассматриваемого нами устройства.

Скорее всего клапан заклинило и ОЖ постоянно идет по большому кругу.

Более подробно читайте как проверить термостат.

Итоги

Термостат — один из ключевых узлов, отвечающих за качественный прогрев и охлаждение силового узла.

Выход устройства из строя неизбежно влечет к проблемам с мотором и необходимостью дорогостоящего ремонта.

Знание принципа его работы позволяет вовремя диагностировать проблему и устранить ее еще на раннем этапе. При этом сделать это несложно.

Термостат двигателя. Устройство, принцип работы и возможные поломки

Поддержание оптимальной температуры двигателя важно не столько для эффективной работы печки (хотя её водитель ощущает в первую очередь), сколько для полного сгорания рабочей смеси, снижения токсичности отработанных газов и увеличения ресурса двигателя. На некоторых моторах даже устанавливают несколько термостатов и/или термостаты с электронным управлением, чтобы более точно регулировать температуру в каждом контуре системы охлаждения.

Причины и признаки неисправности термостата

Иногда термостат выходит из строя, попросту заклинивая. Чаще всего это происходит из-за коррозии внутри радиатора, некачественного или старого антифриза: частицы накипи или ржавчины оседают на термоэлементе термостата, из-за чего тот становится нечувствительным к изменению температуры жидкости в системе и перестаёт двигать клапан. Но иногда термостат заклинивает и механически.

Термостат может заклинить в разных положениях: в полностью открытом, закрытом или промежуточном. Если термостат полностью закрыт, антифриз циркулирует только по малому кругу, что вызовет перегрев двигателя практически в любом режиме работы, при этом радиатор останется холодным. Полностью открытый заклинивший термостат тоже нетрудно вычислить: с ним двигатель будет прогреваться очень долго, а зимой даже не достигнет рабочей температуры.

А вот заклинивший в промежуточном положении термостат вычислить непросто. Поэтому, в случае проблем с системой охлаждения, термостат часто меняют превентивно, на всякий случай — просто чтобы исключить его из списка возможных причин. Благо, стоит он недорого.

Другая распространённая проблема — утечка охлаждающей жидкости — связана не с самим термостатом, а с его прокладкой, которая со временем перестаёт обеспечивать герметичность. Если вы меняете термостат, обязательно смените и прокладку, чтобы не пришлось сливать антифриз и разбирать систему охлаждения заново, обнаружив утечку.

Как проверить термостат

Снятый с машины термостат можно проверить в домашних условиях. Для этого его помещают в закипающую воду и смотрят, открывается ли клапан. Выглядит эффектно, но такая проверка, к сожалению, мало что даёт — лишь подтверждение, что термостат сохранил подвижность. Но при какой температуре он открывается? Чтобы тест был действительно полезным, нужно использовать термометр и контролировать температуру воды, сравнивая её с номинальной температурой начала открытия термостата.

Термостаты. Что такое термостат и как он работает? Статья компании Элемаг

Термостаты

Вам слишком жарко? Тогда вам захочется охладиться. Вам слишком холодно? Значит нужно согреться. Наши тела - это удивительные саморегулирующиеся механизмы, которые могут постоянно приспосабливаться, чтобы поддерживать температуру в пределах 37 ° C. Но остальной мир не так устроен. Если мы хотим, чтобы в наших домах поддерживалась более или менее постоянная температура, мы должны постоянно включать и выключать обогреватели - или, в качестве альтернативы, полагаться на умные устройства, называемые термостатами, которые сделают эту работу за нас. Что они собой представляют и как работают? Заглянем внутрь!

 

На фото: простой механический термостат, устанавливаемый в шкафах управления и автоматики для контроля температуры нагрева воздуха от обогревателей ОША. На нем демонстрируется текущая температура  в градусах Цельсия. После того, как вы установили температуру, термостат должен включать и выключать обогрев по мере необходимости, чтобы поддерживать в шкафу нужную температуру. На практике такой термостат не включается и не выключается при одной температуре, а переключается между небольшим диапазоном температур по обе стороны от установленного вами значения.

Что такое термостат?

Наверняка вы где-либо уже видели терморегулятор, размещенный на стене или бытовой технике для управления системой отопления . И  хотя на самом устройстве указывается температура, это не термометр . Это называется термостатом , современным словом на основе два древних греческих: термо- (значение тепла ) и Статос (что означает стоячие и связанный с такими словами , как стаз, статус - кво, и статическим электричеством, означающим оставаться таким же). Уже по названию мы можем сказать, что термостат - это то, что «сохраняет тепло одинаково»: когда температура контролируемого отопления или технологического процесса слишком низкая, термостат включает отопление, поэтому температура быстро повышается; как только температура достигает установленного нами уровня, термостат отключает нагрев. Для контроля охлаждения термостат работает аналогично: пока температура больше установленной, охладители работают, как только достигается граничное значение, они отключаются.

Давайте просто проясним разницу: термометр - это то, что измеряет температуру; термостат - это то, что пытается поддерживать температуру (поддерживать ее примерно такой же).

На фото: электронный  термостат STC-1000 с цифровым показанием температуры. Этот работает немного иначе, чем механический на верхнем фото. Дисплей является частью программатора. Данные о температуре поступают с термопары, которая постоянно измеряет температуру в контролируемой среде, а затем терморегулятор включает и выключает нагрев или охлаждение, чтобы поддерживать его в пределах 1 ° C от установленной вами температуры.

Как работают термостаты

Так как же работает термостат? Большинство вещей становятся больше при нагревании и меньше при остывании (заметным исключением является вода : она расширяется при нагревании и при замерзании). Механические термостаты используют эту идею (которая называется тепловым расширением) для включения и выключения электрической цепи. В двух наиболее распространенных типах используются биметаллические ленты и газонаполненные сильфоны.

Биметаллические термостаты

Традиционный термостат состоит из двух частей, состоящих из разных металлов, скрепленных вместе, образуя так называемую биметаллическую полосу (или биметаллическую пластину). Пластина работает как мост в электрической цепи, подключенной к вашей системе нагрева. Обычно «мост не работает», пластина пропускает электричество по цепи, и нагрев включен. Когда пластина нагревается, один из металлов расширяется больше, чем другой, поэтому вся полоса очень немного изгибается. В конце концов, он так сильно изгибается, что разрывает цепь. «Мост установлен», мгновенно отключается электричество, отключается нагрев, и температура начинает снижаться.

Но что происходит потом? По мере охлаждения пластина тоже остывает и возвращается к своей первоначальной форме. Рано или поздно он снова включается в цепь и снова заставляет электричество течь, и нагрев снова включается. Регулируя шкалу температуры, вы изменяете температуру, при которой контур включается и выключается. Поскольку металлической полосе требуется некоторое время для расширения и сжатия, нагрев не включается и выключается постоянно каждые несколько секунд, что было бы бессмысленно (и весьма раздражающе). К примеру, при отоплении дома, в зависимости от того, насколько хорошо изолирован ваш дом и насколько холодно на улице, может потребоваться час или больше, чтобы термостат снова включился после того, как он выключился. А встроенные терморегуляторы в обогревателях шкафов управления ОША, которые служат для поддержания температуры нагревателя в безопасном диапазоне, могут включаться чаще.

Как биметаллический термостат включается и выключается

  1. Внешний диск позволяет установить температуру, при которой термостат включается и выключается.
  2. Циферблат соединен цепью с датчиком температуры (биметаллическая полоса, показанная здесь красным и синим), который включает и выключает электрическую цепь путем изгиба.
  3. Биметаллическая («двухметаллическая») пластина состоит из двух отдельных металлических полос, скрепленных между собой: кусок латуни (синий) прикручен к железному элементу (красный).
  4. При нагревании железо расширяется меньше, чем латунь, поэтому биметаллическая полоса изгибается внутрь при повышении температуры.
  5. Биметаллическая пластина образует часть электрической цепи (серый путь). Когда полоска остыла, она прямая, поэтому она действует как мост, по которому может течь электричество. Включен контур и нагрев. Когда полоса более горячая, она изгибается и разрывает цепь, поэтому электричество не может течь. Теперь цепь отключена.

Газонаполненный сильфон

Проблема с биметаллическими пластинами заключается в том, что они долго нагреваются или охлаждаются, поэтому они не быстро реагируют на изменения температуры. Альтернативная конструкция термостата определяет изменения температуры быстрее с помощью пары металлических дисков с газонаполненным сильфоном между ними. Диски имеют большую площадь поверхности, поэтому они быстро реагируют на тепло, и они гофрированы (на них есть выступы), что делает их упругими и гибкими. Когда контролируемая среда нагревается, газ в сильфоне расширяется и раздвигает диски. Внутренний диск нажимает на микровыключатель в центре термостата, выключающий электрическую цепь (и нагрев). По мере охлаждения помещения газ в сильфоне сжимается, и металлические диски снова сжимаются. Внутренний диск отходит от микровыключателя, включение электрической цепи и повторное включение нагрева. Вы также можете найти термостаты с гофрированными сильфонами в других областях применения (например, в старых автомобилях), и вместо газа они иногда заполняются летучей (низкокипящей) жидкостью, такой как разбавленный спирт; точное химическое вещество внутри зависит от диапазона температур, в котором они должны работать.

Фото: термостат регулирует температуру с помощью пары металлических дисков, разделенных газонаполненными сильфонами, которые нажимают на микровыключатель. При повороте шкалы температуры диски перемещаются ближе или дальше от микровыключателя в центре. Это означает, что газовый сильфон должен более или менее расшириться, чтобы включить или выключить электричество, эффективно повышая температуру, при которой срабатывает переключатель (и комнатную температуру).

 

Восковые термостаты

Подводя итог тому, что мы уже определили, вы можете увидеть, что все механические термостаты (все неэлектронные) используют вещества, которые изменяют размер или форму с повышением температуры. Таким образом, битметаллические термостаты полагаются на расширение металлов по мере их нагрева, в то время как газовые сильфоны работают за счет расширения газов. Некоторые термостаты идут дальше и используют изменение состояния вещества с жидкости на газ. Восковые термостаты, вероятно, являются наиболее распространенным примером, и вы найдете их в домашних радиаторных клапанах, автомобильных двигателях и душевых смесителях.. Они используют маленькую пробку воска внутри запечатанной камеры. При изменении температуры воск плавится (меняет состояние с твердого на жидкое), сильно расширяется и выталкивает стержень из камеры, который включает или выключает что-то (управление системой охлаждения двигателя в автомобиле или регулирование смеси горячего и холодной воды в душе, чтобы тело не закипело, как омар). Восковые термостаты имеют тенденцию быть более надежными и долговечными в экстремальных условиях внутри двигателя автомобиля.

 

Фото1: Как работает восковой термостат. Воск (синий) находится внутри запечатанной камеры (серый), в которой находится металлическая игла (серебряная). При повышении температуры воск плавится, расширяется и выталкивает иглу из камеры (желтые стрелки). Поднимающаяся стрелка включает или выключает любое устройство, которым управляет термостат. Пружина (не показано) тянет весь механизм снова, когда температура падает. Фото2: вот внутренняя часть регулятора душа со смесителем, показывающая, как на самом деле выглядит восковой термостат. Маленький черный цилиндр посередине - это восковой термостат, который перемещается внутрь и наружу, регулируя подачу горячей и холодной воды, поддерживая более или менее постоянную температуру смешанной воды (выходящей из душевой лейки). На этой фотографии показана пружина, которая отводит термостат назад, когда температура падает, а восковой термостат снова сжимается.

Термостатические радиаторные клапаны

На фото: этот термостатический клапан регулирует поток горячей воды через радиатор, предотвращая перегрев помещения. Если в комнате становится слишком жарко, срабатывает восковой термостат, который приводит в действие клапан, перекрывая поток воды через радиатор до тех пор, пока температура снова не упадет.

Температурные клапаны, установленные на радиаторах центрального отопления, обычно используют восковые термостаты. Когда радиаторы нагреваются до установленного вами уровня, восковые клапаны расширяются и уменьшают поток воды через радиатор, пока температура снова не упадет. В сочетании с комнатными термостатами такие клапаны могут защитить ваш дом от перегрева - и это хороший способ как сэкономить энергию и деньги, так и внести свой вклад в борьбу с глобальным потеплением .

Цифровые электронные термостаты

Более современные цифровые терморегуляторы не имеют подвижных частей, измеряющих температуру, и вместо этого они опираются на данные электронных температурных датчиков сопротивления – термопар.

Электронные терморегуляторы имеют жидкокристаллический дисплей, на который выводится температура текущая и запрограммированные параметры. Некоторые из них имеют кнопки для настройки или же сенсорный экран.

Для управления нагревом и охлаждением в цифровых электронных терморегуляторах используется реле или полупроводник, к примеру, симистор. Датчики температуры (термопары) обычно идут в комплекте с цифровыми терморегуляторами.

Недорогим и в то же время достаточно качественным примером цифрового терморегулятора является популярный современный терморегулятор STC-1000. Он очень прост в настройке, имеет жк дисплей и 4 кнопки для программирования параметров. Данные температуры поступают от термопары, которая также входит в комплект.

Есть терморегуляторы, которые функционируют на основе не одного, а нескольких термодатчиков, анализируя показатели температуры с них. К примеру, если вам нужно контролировать температуру радиатора для отопления в комнате, один из термодатчиков может быть настроен на поддержание батареи на определенном уровне температуры, а второй на определенную температуру воздуха в самой комнате. Таким образом можно не допустить как перегрева батареи, так и оптимальной температуры воздуха.

На сайте компании Элемаг вы найдете большой выбор терморегуляторов как механического, так и цифрового типов. Для подбора наиболее подходящего термостата для вашей системы нагрева или охлаждения обращайтесь к нашим специалистам по телефону и получите бесплатную квалифицированную консультацию по данной теме.

как работает и разновидности устройств

В радиаторах и разного рода системах отопления с целью контроля температуры используются специальные электрические устройства. При проектировании или ремонте подобной системы нужно хорошо представлять себе, что такое терморегулятор, каковы его назначение и механизм действия,  как подобрать подходящий термостат.

Устройства для регуляции температуры

Необходимость и особенности терморегуляторов

Терморегулятор это средство регуляции температурного уровня, используемое в приборах, имеющих дело с теплом: в отопительном, охладительном оборудовании и системах контроля температуры в помещении. Регуляторы применяются и в сельском хозяйстве, например, в тепличных установках. Когда температура в помещении или установке в ту или иную сторону отклоняется от рамок, заданных в настройках, устройство дает команду включить или отключить нагревательные элементы. С его помощью можно контролировать степень нагрева не только воздуха и иных газообразных сред, но и жидкостей и твердых тел (например, поверхностей электроприборов).

Как устроен термостат

При подборе подходящего устройства потребители интересуются, как работает терморегулятор. Хотя эти приборы выпускаются с разными типами действующих блоков (электроника, механический узел и т.д.), принцип работы терморегулятора, независимо от его типа, базируется на считывании данных из среды, подлежащей температурному контролю. Базируясь на получаемых данных, устройство определяет, есть ли необходимость в задействовании дополнительных термических элементов или отключении имеющихся.

Важно! Для предотвращения выхода устройства из строя и минимизации вероятности ошибочных показаний термический датчик следует размещать как можно дальше от зоны непосредственного воздействия обогревателя, батарей и иного подобного оборудования.

Преимущества и недостатки

Свойства термостатических устройств, их сильные и слабые стороны напрямую зависят от типа конструкции. Наиболее важный показатель – минимизация погрешности считывания температурных данных. В принципе, высокая точность характерна для любых термостатов, имеющих электронные компоненты, тогда как в случае механических устройств именно меньшая точность (погрешность может достигать трех градусов) является основным минусом. Зато они просты в регулировке и обладают весьма демократичной ценой.

Важно! Наиболее сложными в управлении (и дорогостоящими) являются программируемые устройства. При всем при этом они весьма экономичны в отношении потребления электроэнергии, обладают большой гибкостью настроек. Приобретать такое устройство пользователю следует лишь при уверенности, что он сможет правильно программировать работу термостата.

Виды терморегуляторов

Приспособления, предназначенные для регуляции температуры, могут быть классифицированы по различным основаниям. Выпускаются изделия, рассчитанные на разные виды монтажа: на стену или на дин-рейку. Варьируются поддерживаемый диапазон измерений и число каналов. Однако в первую очередь они различаются по строению, в зависимости от того, какие механические узлы и электронные компоненты в них задействованы.

Механические термостаты

Это наиболее простые изделия, лишенные электронной «начинки», чаще всего они используются для контроля температуры жилых помещений. Их работа базируется на способности некоторых материалов изменять свои характеристики под воздействием меняющейся температуры. Задавать рамки полагается посредством вращения колеса. При выходе за них возникает замыкание или разрыв электроцепи, ведущие к подключению дополнительных нагревательных элементов или отрубанию имеющихся.

Плюсы такой конструкции – надежность, долговечность, простота управления, способность функционирования при минусовых температурах, стойкость к скачкам напряжения. Основным минусом является вероятность погрешности, в ряде случаев довольно значительной (до 3 градусов). Кроме того, изделия нельзя назвать бесшумными: при срабатывании они издают щелкающие звуки.

Механический регулятор

 

Биметаллические пластины

При нагревании такая пластинка деформируется и открывает сомкнутые контакты. Вследствие этого  к нагревательному элементу прибора перестает поступать ток. Остывая, пластинка возвращается в прежнюю позицию, и контакты соединяются снова. Тогда электроэнергия опять подается на соответствующий элемент, что влечет за собой нагревание. Такая конструкция вмонтирована в электрические чайники, плиты, утюги.

Работа биметаллической пластины

Газонаполненные датчики

Газовые термостаты включают в себя заполненную газом трубу и контактные элементы. При помещении в жидкость газ расширяется и провоцирует замыкание контакта. Размыкание происходит, когда жидкая среда охлаждается. Конструкция устанавливается в водонагреватели, отопительные приборы на масле.

Важно! Плюсами этого и предыдущего типов являются автоматическая регуляция и бюджетная цена, минус – отсутствие места для вариативных гибких настроек, что ограничивает сферу применения.

Восковые терморегуляторы

Эти аппараты состоят из герметически запаянной камеры, снабженной пробкой из воска, и стерженька из металла. При нагревании плавящийся воск вытесняет стержень наружу, и последний инициирует изменения в электрической цепи. Такие конструкции широко применяются в автомобилестроении, а также при проектировании смесителей.

Электронные термостаты

Их применяют в разного рода системах контроля климата, в конструкциях теплого пола. Они включают в себя датчик температуры, электронный ключ и блок контроля, генерирующий команды подключения и выключения нагревательных элементов. Приборы снабжены электронным табло, на котором репрезентируются температурные данные. Они бывают с закрытой и открытой логикой. Гибкость настроек и расширенные возможности управления присущи только второму типу, такие изделия выпускаются с кнопочным или сенсорным управлением.

Электронный прибор

 

Двухзонные термостаты

Двухзонный терморегулятор предоставляет возможность параллельного управления двумя отопительными системами, к примеру, кухни и жилой комнаты. Некоторые модели ограничиваются возможностью выбора из нескольких заданных программ, другие – дают возможность самостоятельного задания параметров. Термодатчики надо помещать в местах, куда не проникают влага и прямые лучи солнца.

Термостат 12 В

Использование терморегулятора 12 вольт практикуется в аквариумах, тепличных помещениях, при инкубации яиц. Прибор состоит из датчика и блока контроля. Температурные ограничения задаются самим пользователем. Как источник питания используется аккумулятор в 12 вольт. Преимущества такого устройства – несложное управление и низкая цена.

Применение регуляторов и датчиков температуры

Устройства устанавливаются как в жилых комнатах, так и в производственных помещениях. Если существует необходимость в регуляции работы теплого пола, можно купить прибор, снабженный двумя датчиками, один из которых монтируется на поверхность пола (будучи заточенным под считывание данных с твердых поверхностей), а другой – помещается на стену и работает с температурой воздуха. Терморегуляторы применяются и в бытовых приборах, работающих с температурными перепадами, а также в производстве автомобилей.

Без применения устройств контроля температуры не будет возможным слаженное функционирование систем и приборов, работающих с температурными перепадами. При выборе прибора нужно обращать внимание на то, насколько его конструкция и настройки подходят системе, в которой ему придется работать.

Видео

% PDF-1.4 % 4819 0 объект > endobj xref 4819 96 0000000016 00000 н. 0000002294 00000 н. 0000002676 00000 н. 0000002829 00000 н. 0000002887 00000 н. 0000004789 00000 н. 0000005202 00000 н. 0000005272 00000 н. 0000005404 00000 п. 0000005591 00000 н. 0000005750 00000 н. 0000005926 00000 н. 0000006075 00000 н. 0000006217 00000 н. 0000006347 00000 п. 0000006488 00000 н. 0000006667 00000 н. 0000006853 00000 н. 0000006974 00000 п. 0000007094 00000 п. 0000007232 00000 н. 0000007370 00000 н. 0000007565 00000 н. 0000007705 00000 н. 0000007829 00000 п. 0000008023 00000 н. 0000008170 00000 н. 0000008291 00000 п. 0000008442 00000 н. 0000008656 00000 н. 0000008814 00000 н. 0000008956 00000 н. 0000009101 00000 п. 0000009234 00000 п. 0000009397 00000 н. 0000009571 00000 н. 0000009678 00000 н. 0000009837 00000 н. 0000009959 00000 н. 0000010075 00000 п. 0000010191 00000 п. 0000010323 00000 п. 0000010498 00000 п. 0000010617 00000 п. 0000010739 00000 п. 0000010878 00000 п. 0000011031 00000 п. 0000011163 00000 п. 0000011277 00000 п. 0000011398 00000 п. 0000011529 00000 п. 0000011669 00000 п. 0000011807 00000 п. 0000011945 00000 п. 0000012091 00000 п. 0000012234 00000 п. 0000012413 00000 п. 0000012582 00000 п. 0000012738 00000 п. 0000012886 00000 п. 0000013052 00000 п. 0000013211 00000 п. 0000013330 00000 п. 0000013453 00000 п. 0000013587 00000 п. 0000013756 00000 п. 0000013882 00000 п. 0000014067 00000 п. 0000014201 00000 п. 0000014311 00000 п. 0000014423 00000 п. 0000014541 00000 п. 0000014673 00000 п. 0000014703 00000 п. 0000014734 00000 п. 0000015319 00000 п. 0000015342 00000 п. 0000015744 00000 п. 0000015962 00000 п. 0000016186 00000 п. 0000016506 00000 п. 0000017183 00000 п. 0000017409 00000 п. 0000017641 00000 п. 0000018327 00000 п. 0000018559 00000 п. 0000019128 00000 п. 0000031416 00000 п. 0000042166 00000 п. 0000079414 00000 п. 0000079622 00000 п. 0000079763 00000 п. 0000106357 00000 п. 0000129725 00000 н. 0000003062 00000 н. 0000004765 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 4820 0 объект ) >> >> / LastModified (+ G_? UC_) / MarkInfo> / PageLayout / SinglePage >> endobj 4821 0 объект *} T6l% LiX} J2) / U (oc # И? ͬWΞ @ 2j Դ Q) / П-12 / V 1 / Длина 40 >> endobj 4822 0 объект > endobj 4823 0 объект > endobj 4913 0 объект > поток 嵏} 西! ~>%] WF35 (HKs & Xo = w [& L% 8 \ MB "Ҭsd" O2lfz] , = & VBIH

.

Устройство и принцип работы трансформатора

Назначение и виды трансформатора.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, преобразующее преобразование переменного напряжения. Т.е. эта машина позволяет опускать или поднимать. Устанавливаемые на силовые трансформаторы осуществляют междугороднюю передачу электроэнергии высоким напряжением до 1150кВ. А непосредственно в местах потребления идет падающее напряжение в пределах 127-660В. При таких значениях обычно находятся различные электрические компоненты, которые устанавливаются на заводах, фабриках и в жилых домах.Электроизмерительные приборы, электросварка и другие элементы в цепи высокого напряжения также требуют применения трансформатора. Они бывают одно- и трехфазные, двух- и многообмоточные.

Существует несколько типов трансформаторов, каждый из которых определяется своими функциями и назначением. Силовой трансформатор преобразует электрическую энергию в сетях, которые предназначены для использования и приема этой энергии. Трансформатор тока предназначен для измерения больших токов в устройствах электрических систем.Трансформатор напряжения преобразует высокое напряжение в низкое. Автотрансформаторная электрическая и электромагнитная связь, за счет прямого соединения первичной и вторичной обмоток. Импульсный трансформатор преобразует импульсные сигналы. Изолирующий трансформатор отличается тем, что первичная и вторичная обмотки не связаны друг с другом электрически. Одним словом, во всех видах принцип работы трансформатора очень похож. Еще можно выбрать гидротрансформатор, принцип которого заключается в передаче крутящего момента на трансмиссию от двигателя.Это устройство позволяет плавно изменять скорость вращения и крутящий момент.

Рекомендовано

Происхождение славян. Влияние разных культур

Славяне (под этим названием), по мнению некоторых исследователей, появились в повести только в 6 веке нашей эры. Однако язык национальности несет в себе архаичные черты индоевропейского сообщества. Это, в свою очередь, говорит о том, что происхождение у славян ч ...

Устройство и принцип действия трансформатора.

Принцип работы трансформатора - это проявление электромагнитной индукции. Это устройство состоит из магнитопровода и двух расположенных на нем обмоток. Один - электричество, второй - подключение потребителей. Как упоминалось выше, эти обмотки называются первичной и вторичной соответственно. Магнитопровод из листовой электротехнической стали, элементы которого изолированы лаком. Часть, в которую входит катушка, называется сердечником. Причем такая конструкция была более распространенной, так как имела ряд преимуществ - простая изоляция обмоток, простота ремонта, хорошие условия охлаждения.Как видно, принцип работы трансформатора не так уж и сложен.

Трансформаторы имеют конструкцию брони, значительно уменьшающую их габариты. Чаще всего встречаются однофазные трансформаторы. В таком оборудовании боковые ярма выполняют защитную роль обмотки от механических повреждений. Это очень важный фактор, потому что небольшие трансформаторы не имеют корпуса и размещаются с другим оборудованием в общем пространстве. Трехфазные трансформаторы обычно изготавливаются с тремя стержнями.Конструкция банистерия также используется в трансформаторах большой мощности. Хоть это и увеличивает стоимость электроэнергии, но позволяет уменьшить высоту магнитопровода.

Трансформаторы различают по типу шатунов: стыковые и ламинированные. В стыках шатуны и коромысла собраны отдельно и соединены опорными деталями. И ламинированные листы накладываются внахлест. Ламинированные трансформаторы находят большее применение, потому что они имеют гораздо более высокую механическую прочность.

Принцип работы трансформатора также зависит от цилиндрических, круглых и концентрических обмоток.Оборудование на большую и среднюю мощность имеет газовое реле.

.

6.4. Инверторы: принцип работы и параметры

6.4. Инверторы: принцип работы и параметры

Теперь давайте увеличим масштаб и подробнее рассмотрим один из ключевых компонентов цепи согласования мощности - инвертор . Практически любая солнечная система любого масштаба включает инвертор того или иного типа, позволяющий использовать электроэнергию на месте для устройств с питанием от переменного тока или от сети. Различные типы инверторов показаны на Рисунке 11.1 в качестве примеров. Доступные модели инверторов теперь очень эффективны (КПД преобразования энергии более 95%), надежны и экономичны.В масштабах энергосистемы основные проблемы связаны с конфигурацией системы, чтобы обеспечить безопасную работу и снизить потери преобразования до минимума.

Рисунок 11.1. Инверторы: малогабаритный инверторный блок для бытового использования (слева) и инверторы Satcon для коммунальных служб (справа)

Три наиболее распространенных типа инверторов, предназначенных для питания нагрузок переменного тока, включают: (1) синусоидальный инвертор (для общих приложений), (2) модифицированный прямоугольный инвертор (для резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок) и (3) прямоугольный преобразователь (для некоторых резистивных нагрузок) (MPP Solar, 2015).Эти типы волн были кратко представлены в Уроке 6 (рис. 11.2). Здесь мы более подробно рассмотрим физические принципы, используемые инверторами для создания этих сигналов.

Рисунок 11.2. Различные типы сигналов переменного тока, создаваемые инверторами.

Кредит: Марк Федькин

Процесс преобразования постоянного тока в переменный основан на явлении электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция - это создание разности электрических потенциалов в проводнике, когда он подвергается воздействию переменного магнитного поля.Например, если вы поместите катушку (катушку с проволокой) рядом с вращающимся магнитом, в катушке будет индуцироваться электрический ток (рисунок 11.3).

Рисунок 11.3. Схематическое изображение электромагнитной индукции

Кредит: Марк Федькин

Затем, если мы рассмотрим систему с двумя катушками (рисунок 11.4) и пропустим постоянный ток через одну из них (первичную катушку), эта катушка с постоянным током может действовать аналогично магниту (поскольку электрический ток создает магнитное поле). Если направление тока часто меняется на противоположное (например,g., через переключающее устройство), переменное магнитное поле будет индуцировать переменный ток во вторичной катушке.

Рисунок 11.4. Инверторные циклы. Во время 1-го полупериода (вверху) постоянный ток от источника постоянного тока - солнечного модуля или батареи - включается через верхнюю часть первичной катушки. Во время 2-го полупериода (внизу) постоянный ток включается через нижнюю часть катушки.

Кредит: Марк Федькин

Простая двухцикловая схема, показанная на рисунке 11.4, выдает прямоугольный сигнал переменного тока.Это простейший случай, и если инвертор выполняет только этот шаг, это прямоугольный инвертор. Этот тип вывода не очень эффективен и может даже нанести вред некоторым нагрузкам. Таким образом, прямоугольную волну можно дополнительно модифицировать с помощью более сложных инверторов для получения модифицированной прямоугольной волны или синусоидальной волны (Dunlop, 2010).

Для получения модифицированного выходного сигнала прямоугольной формы, такого как показанный в центре рисунка 11.2, в инверторе можно использовать управление низкочастотной формой волны. Эта функция позволяет регулировать длительность чередующихся прямоугольных импульсов.Также здесь используются трансформаторы для изменения выходного напряжения. Комбинация импульсов разной длины и напряжения приводит к многоступенчатой ​​модифицированной прямоугольной волне, которая близко соответствует форме синусоидальной волны. Низкочастотные инверторы обычно работают на частоте ~ 60 Гц.

Для получения синусоидального выходного сигнала используются высокочастотные инверторы. В этих инверторах используется метод изменения ширины импульса: коммутируемые токи с высокой частотой и в течение переменных периодов времени. Например, очень узкие (короткие) импульсы имитируют ситуацию низкого напряжения, а широкие (длинные импульсы) моделируют высокое напряжение.Кроме того, этот метод позволяет варьировать интервалы между импульсами: расстояние между узкими импульсами моделирует низкое напряжение (рисунок 11.5).

Рисунок 11.5. Широтно-импульсная модуляция для аппроксимации истинной синусоидальной волны высокочастотным инвертором.

Кредит: Марк Федкин, модифицированный после Данлопа, 2010 г.

На изображении выше синяя линия показывает прямоугольную волну, изменяемую в зависимости от длины импульса и времени между импульсами; красная кривая показывает, как эти переменные сигналы моделируются синусоидальной волной.Использование очень высокой частоты помогает создавать очень постепенные изменения ширины импульса и, таким образом, моделировать истинный синусоидальный сигнал. Метод широтно-импульсной модуляции и новые цифровые контроллеры позволили получить очень эффективные инверторы (Dunlop, 2010).

.

Принцип работы

  • Ресурс исследования
  • Исследовать
    • Искусство и гуманитарные науки
    • Бизнес
    • Инженерная технология
    • Иностранный язык
    • История
    • Математика
    • Наука
    • Социальная наука
    Лучшие подкатегории
    • Продвинутая математика
    • Алгебра
    • Базовая математика
    • Исчисление
    • Геометрия
    • Линейная алгебра
    • Предалгебра
    • Предварительный расчет
    • Статистика и вероятность
    • Тригонометрия
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • Науки о Земле
    • Наука об окружающей среде
    • Науки о здоровье
    • Физика
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Антропология
    • Закон
    • Политология
    • Психология
    • Социология
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Бухгалтерский учет
    • Экономика
    • Финансы
    • Менеджмент
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Аэрокосмическая техника
    • Биоинженерия
    • Химическая инженерия
    • Гражданское строительство
    • Компьютерные науки
    • Электротехника
    • Промышленное проектирование
    • Машиностроение
    • Веб-дизайн
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Архитектура
    • Связь
    • Английский
    • Гендерные исследования
    • Музыка
    • Исполнительское искусство
    • Философия
    • Религиоведение
    • Письмо
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Древняя история
    • Европейская история
    • История США
    • Всемирная история
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Хорватский
.

Что такое система HVAC?

Акроним HVAC означает отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха. Иногда также добавляется «R» для охлаждения, и оно становится «HVACR».

HVAC - это в основном климат-контроль замкнутого пространства с учетом потребностей людей или товаров в нем.

Система

HVAC предназначена не только для нагрева и охлаждения воздуха, но и для поддержания качества воздуха в помещении (IAQ).

Обычно воздух нагревается зимой, а охлаждение - летом.

Система

HVAC работает на принципах термодинамики, механики жидкости и теплообмена.

Все эти поля используются в различных компонентах HVAC. IAQ Качество воздуха в помещении - это качество воздуха внутри здания или строений, которое в основном связано со здоровьем и безопасностью находящихся в нем людей или размещенных предметов / товаров. IAQ меняется из-за включения или загрязнения газами и неконтролируемой массо- и энергетической передачей.

Системы

HVAC используются для отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха в домах, зданиях, промышленности, транспортных средствах, аквариумах и многом другом.С течением времени применение систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха увеличивается, и в этой области проводятся дополнительные исследования.

Бизнес

HVAC также растет такими же темпами, как и область применения.

Что такое система HVAC?

Система

HVAC - это, по сути, сборка различных типов оборудования, установленного вместе для обеспечения отопления и охлаждения, а также контроля микроклимата в помещении. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха включают в себя механические, электрические компоненты и компоненты КИПиА, чтобы обеспечить комфорт жителям здания / помещения или сохранить товары, продукты или предметы, размещенные в пространстве.

Системы охлаждения

HVAC могут быть интегрированы с системами отопления HVAC, или они могут быть установлены отдельно в зависимости от конструкции HVAC. Система HVAC также служит в промышленных масштабах для поддержания работы оборудования, поддерживая температуру помещения / зала / комнаты, где установлены машины. Водоохладители HVAC стали незаменимыми в любой отрасли для удовлетворения различных потребностей.

Основные компоненты системы HVAC

Система HVAC может включать следующие основные компоненты или блоки.

  • Чиллеры и водонагреватели HVAC
  • Генератор горячей воды (если чиллер производит только охлажденную воду) или печь
  • Насосы охлажденной воды
  • Насосы охлаждающей воды
  • Блок управления электропитанием или центр управления двигателем (ЦУД)
  • Градирни
  • Трубопровод для охлажденной воды и охлаждающей воды или воды со стороны конденсатора
  • Клапаны для сторон охлажденной и охлаждающей воды
  • Приточно-вытяжные установки, нагревательные змеевики и охлаждающие змеевики
  • Воздуховоды в системе вентиляции (приточные и возвратные)
  • Фанкойлы (FCU) и термостаты
  • Диффузоры и решетки HVAC
  • Элементы управления HVAC (контрольно-измерительные приборы и компоненты управления), установленные в различных местах
  • Программное обеспечение HVAC для построения системы управления HVAC или системы управления зданием (BMS)
  • Сборка всех вышеперечисленных компонентов образует систему HVAC.

Принцип работы системы HVAC

В основе системы HVAC, чиллер для воды HVAC производит охлажденную воду, которая затем циркулирует по всему зданию или пространству до охлаждающих змеевиков в установках кондиционирования воздуха. Воздуходувки перемещают воздух по охлаждающим змеевикам, который затем распределяется по различным частям пространства или здания для обеспечения комфорта или сохранения товаров / предметов в соответствии с конструкцией HVAC.

Воздух распределяется по приточным каналам, а возвратный воздух собирается в приточно-вытяжных установках с помощью возвратных каналов.Насосы охлажденной воды и охлаждающей воды обеспечивают энергию для поддержания движения охлажденной и охлаждающей воды.

Клапаны

HVAC также устанавливаются в различных точках трубопровода для облегчения обслуживания системы HVAC или для контроля системы. Нагрев воздуха можно производить с помощью теплового насоса HVAC, генератора горячей воды или просто печи. Некоторые промышленные чиллеры также служат обогревателями в зимний период. Нагревательные змеевики заменяют охлаждающие змеевики в режиме нагрева.

Стоимость системы

HVAC может варьироваться в зависимости от применения в зависимости от нагрева и охлаждения помещения или окружающей среды.Поиск дешевых систем HVAC может включать небольшое исследование типов систем HVAC и поставщиков HVAC, иначе вы будете сетовать на трату миллионов долларов из-за неправильного выбора проектировщика и подрядчика HVAC.

.

Основы, принцип работы и применение

MOSFET (Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор) - это полупроводниковое устройство, которое широко используется для коммутации и усиления электронных сигналов в электронных устройствах. МОП-транзистор - это либо сердечник, либо интегральная схема, где он спроектирован и изготовлен в виде единого кристалла, поскольку доступны устройства очень малых размеров. Введение устройства MOSFET внесло изменения в область коммутации в электронике .Давайте подробно объясним эту концепцию.

Что такое полевой МОП-транзистор?

МОП-транзистор - это четырехконтактное устройство с выводами истока (S), затвора (G), стока (D) и корпуса (B). Как правило, корпус полевого МОП-транзистора соединен с выводом истока, образуя трехконтактное устройство, такое как полевой транзистор. MOSFET обычно считается транзистором и используется как в аналоговых, так и в цифровых схемах. Это базовое введение в MOSFET . Общая структура этого устройства следующая:


MOSFET

Из приведенной выше структуры MOSFET функциональность MOSFET зависит от электрических изменений, происходящих в ширине канала вместе с потоком носителей (дырок или электронов).Носители заряда входят в канал через вывод истока и выходят через сток.

Ширина канала контролируется напряжением на электроде, который называется затвором и расположен между истоком и стоком. Он изолирован от канала очень тонким слоем оксида металла. Емкость MOS, которая существует в устройстве, является важной частью, в которой вся операция осуществляется через нее. Полевой МОП-транзистор

с клеммами

МОП-транзистор может работать двумя способами.

  • Режим истощения
  • Режим расширения

Режим истощения

Когда на клемме затвора нет напряжения, канал показывает максимальную проводимость.В то время как, когда напряжение на выводе затвора является положительным или отрицательным, проводимость канала уменьшается.

Например,

Режим расширения

Когда на клемме затвора нет напряжения, устройство не проводит ток. Когда на выводе затвора имеется максимальное напряжение, устройство показывает повышенную проводимость.

Режим расширения

Принцип работы полевого МОП-транзистора

Основным принципом полевого МОП-транзистора является возможность управления напряжением и током между выводами истока и стока.Он работает почти как переключатель, а функциональность устройства основана на МОП-конденсаторе. Конденсатор MOS является основной частью MOSFET.

Поверхность полупроводника в нижнем оксидном слое, который расположен между выводами истока и стока, может быть инвертирован из p-типа в n-тип путем приложения положительного или отрицательного напряжения затвора соответственно. Когда мы прикладываем силу отталкивания к положительному напряжению затвора, то дырки, находящиеся под оксидным слоем, толкаются вниз вместе с подложкой.

Область обеднения, заполненная связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами акцептора. Когда достигаются электроны, развивается канал. Положительное напряжение также притягивает электроны из n + областей истока и стока в канал. Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Если вместо положительного напряжения приложить отрицательное напряжение, под слоем оксида образуется дырочный канал.Блок-схема полевого МОП-транзистора

МОП-транзистор с Р-каналом

МОП-транзистор с Р-каналом имеет область Р-канала, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство, имеющее выводы как затвор, сток, исток и корпус. Сток и исток представляют собой сильно легированную p + область, а тело или подложка - n-типа. Ток идет в направлении положительно заряженных дырок.

Когда мы прикладываем отрицательное напряжение с силой отталкивания к выводу затвора, электроны, находящиеся под оксидным слоем, проталкиваются вниз в подложку.Область обеднения заселена связанными положительными зарядами, которые связаны с донорными атомами. Отрицательное напряжение затвора также притягивает дырки из области истока и стока p + в область канала.

Режим истощения P-канал P-канал расширенный режим
N-канальный MOSFET

N-канальный MOSFET имеет N-канальную область, расположенную между выводами истока и стока. Это четырехконтактное устройство, имеющее выводы как затвор, сток, исток и корпус. В этом типе полевого транзистора сток и исток имеют сильно легированную n + область, а подложка или тело относятся к P-типу.

Протекание тока в этом типе полевого МОП-транзистора происходит из-за отрицательно заряженных электронов. Когда мы прикладываем положительное напряжение с силой отталкивания к выводу затвора, отверстия, имеющиеся под оксидным слоем, проталкиваются вниз в подложку. Область обеднения населена связанными отрицательными зарядами, которые связаны с атомами акцептора.

При достижении электронами формируется канал. Положительное напряжение также притягивает электроны из n + областей истока и стока в канал.Теперь, если между стоком и истоком приложено напряжение, ток свободно течет между истоком и стоком, а напряжение затвора управляет электронами в канале. Вместо положительного напряжения, если мы приложим отрицательное напряжение, под оксидным слоем образуется дырочный канал.

Режим расширения N Канал

MOSFET Области работы

В наиболее общем сценарии работа этого устройства происходит в основном в трех регионах, а именно:

  • Cut-off Region - Это регион, где устройство будет в выключенном состоянии, и через него будет проходить нулевой ток.Здесь устройство функционирует как основной переключатель и используется, когда они необходимы для работы в качестве электрических переключателей.
  • Область насыщения - В этой области устройства будут иметь постоянное значение тока между стоком и истоком без учета увеличения напряжения между стоком и истоком. Это происходит только один раз, когда напряжение между стоком и истоком увеличивается больше, чем значение напряжения отсечки. В этом сценарии устройство функционирует как замкнутый переключатель, в котором протекает ток насыщения через сток к клеммам истока.Благодаря этому выбирается область насыщения, когда предполагается, что устройства должны выполнять переключение.
  • Линейная / омическая область - Это область, в которой ток на стоке к выводу истока увеличивается с увеличением напряжения на пути от стока к истоку. Когда полевые МОП-транзисторы работают в этой линейной области, они выполняют функции усилителя.

Давайте теперь рассмотрим характеристики переключения MOSFET

Полупроводник, такой как MOSFET или Bipolar Junction Transistor, в основном функционирует как переключатели в двух сценариях: один находится в состоянии ВКЛ, а другой - в состоянии ВЫКЛ.Чтобы рассмотреть эту функциональность, давайте взглянем на идеальные и практические характеристики устройства MOSFET.

Идеальные характеристики переключателя

Когда MOSFET должен функционировать как идеальный переключатель, он должен поддерживать следующие свойства, а именно:

  • В состоянии ВКЛ должно быть ограничение тока, которое он несет
  • В Состояние ВЫКЛ, уровни напряжения блокировки не должны иметь каких-либо ограничений
  • Когда устройство работает в состоянии ВКЛ, значение падения напряжения должно быть нулевым
  • Сопротивление в состоянии ВЫКЛ должно быть бесконечным
  • Не должно быть ограничений по скорости работы

Практические характеристики переключателя

Поскольку мир не ограничивается только идеальными приложениями, функционирование полевого МОП-транзистора применимо даже для практических целей.В практическом сценарии устройство должно обладать следующими свойствами.

  • В состоянии ВКЛ возможности управления мощностью должны быть ограничены, что означает, что необходимо ограничить протекание тока проводимости.
  • В выключенном состоянии уровни напряжения блокировки не должны ограничиваться
  • Включение и выключение на конечное время ограничивает ограничивающую скорость устройства и даже ограничивает функциональную частоту
  • В состоянии ВКЛ устройства MOSFET будет минимальные значения сопротивления, при которых это приводит к падению напряжения при прямом смещении.Кроме того, существует конечное сопротивление в выключенном состоянии, которое обеспечивает обратный ток утечки
  • Когда устройство работает с практическими характеристиками, оно теряет питание при включении и выключении. Это происходит даже в переходных состояниях.

Пример полевого МОП-транзистора в качестве переключателя

В приведенной ниже схеме схемы расширенный режим и N-канальный полевой МОП-транзистор используются для переключения пробной лампы в условиях ВКЛ и ВЫКЛ. Положительное напряжение на выводе затвора подается на базу транзистора, и лампа переходит в состояние ВКЛ, и здесь V GS = + v или при нулевом уровне напряжения устройство переключается в состояние ВЫКЛ, где V GS = 0 .

MOSFET As Switch

Если резистивная нагрузка лампы должна быть заменена индуктивной нагрузкой и подключена к реле или диоду, который защищен от нагрузки. В приведенной выше схеме это очень простая схема для переключения резистивной нагрузки, такой как лампа или светодиод. Но при использовании MOSFET в качестве переключателя с индуктивной или емкостной нагрузкой для устройства MOSFET требуется защита.

Если в случае, когда MOSFET не защищен, это может привести к повреждению устройства.Чтобы полевой МОП-транзистор работал как аналоговое переключающее устройство, его необходимо переключать между областью отсечки, где V GS = 0, и областью насыщения, где V GS = + v.

Описание видео

МОП-транзистор также может работать как транзистор, и его сокращенно называют полевым транзистором на основе оксида кремния и металла. Здесь само название указывало на то, что устройство может работать как транзистор. Он будет иметь P-канал и N-канал. Устройство подключается таким образом с помощью четырех клемм истока, затвора и стока, резистивная нагрузка 24 Ом подключается последовательно с амперметром, а измеритель напряжения подключается к полевому МОП-транзистору.

В транзисторе ток в затворе протекает в положительном направлении, а вывод истока соединен с землей. В то время как в устройствах с биполярным соединением транзисторов ток протекает по пути от базы к эмиттеру. Но в этом устройстве нет тока, потому что в начале затвора есть конденсатор, ему просто требуется только напряжение.

Это может быть выполнено путем продолжения процесса моделирования и включения / выключения. Когда переключатель находится в положении ON, ток через цепь не протекает, когда сопротивление 24 Ом и 0.29 амперметра, то мы находим пренебрежимо малое падение напряжения на источнике, потому что на этом устройстве есть + 0,21 В.

Сопротивление между стоком и истоком обозначается как RDS. Благодаря этому RDS, при протекании тока в цепи появляется падение напряжения. RDS различается в зависимости от типа устройства (он может варьироваться в пределах от 0,001, 0,005 до 0,05 в зависимости от типа напряжения.

Несколько понятий, которые следует изучить:

1). Как выбрать полевой МОП-транзистор в качестве коммутатора ?

При выборе полевого МОП-транзистора в качестве переключателя необходимо соблюдать следующие условия:

  • Использование полярности канала P или N
  • Максимальные номинальные значения рабочего напряжения и тока
  • Повышенное значение Rds ON, которое означает, что сопротивление на выводе от стока к источнику при полностью открытом канале
  • Повышенная рабочая частота
  • Тип упаковки - To-220, DPAck и многие другие.

2). Что такое КПД переключателя MOSFET?

Основным ограничением при использовании MOSFET в качестве переключающего устройства является повышенное значение тока стока, на которое может быть способно это устройство. Это означает, что RDS в состоянии ON является решающим параметром, определяющим коммутационную способность полевого МОП-транзистора. Он представлен как отношение напряжения сток-исток к току стока. Его следует рассчитывать только в состоянии ВКЛ транзистора.

3).Почему переключатель MOSFET используется в повышающем преобразователе?

Как правило, повышающему преобразователю необходим переключающий транзистор для работы устройства. Итак, в качестве переключающих транзисторов используются полевые МОП-транзисторы. Эти устройства используются для определения текущего значения и значений напряжения. Кроме того, учитывая скорость переключения и стоимость, они широко используются.

Таким же образом MOSFET можно использовать по-разному. и это

  • MOSFET в качестве переключателя для светодиода
  • remove_circle_outline
  • MOSFET в качестве переключателя для Arduino
  • MOSFET переключатель для нагрузки переменного тока
  • MOSFET переключатель для двигателя постоянного тока
  • MOSFET переключатель для отрицательного напряжения
  • MOSFET в качестве переключателя с Arduino
  • MOSFET
  • в качестве переключателя с микроконтроллером
  • MOSFET переключатель с гистерезисом
  • MOSFET в качестве переключающего диода и активного резистора
  • MOSFET в качестве уравнения переключения
  • MOSFET переключатель для страйкбола
  • MOSFET в качестве резистора затвора переключения
  • MOSFET переключающий соленоид
  • MOSFET переключатель с использованием оптопары
  • MOSFET переключатель с гистерезисом

Применение MOSFET в качестве переключателя

Одним из наиболее ярких примеров этого устройства является его использование в качестве переключателя для автоматической регулировки яркости уличного освещения.В наши дни многие огни, которые мы наблюдаем на шоссе, состоят из газоразрядных ламп высокой интенсивности. Но использование HID-ламп потребляет повышенный уровень энергии.

Яркость не может быть ограничена в зависимости от требований, поэтому должен быть переключатель для альтернативного метода освещения, и это светодиод. Использование светодиодной системы позволит преодолеть недостатки ламп высокой интенсивности. Основная идея, лежащая в основе конструкции, заключалась в том, чтобы управлять освещением непосредственно на шоссе с помощью микропроцессора.

Применение MOSFET в качестве коммутатора

Этого можно достичь, просто изменив тактовые импульсы. По необходимости это устройство используется для включения ламп. Он состоит из платы Raspberry Pi, на которой установлен процессор для управления. Здесь светодиоды могут быть заменены на HID, и они связаны с процессором через MOSFET. Микроконтроллер обеспечивает соответствующие рабочие циклы, а затем переключается на MOSFET, чтобы обеспечить высокий уровень интенсивности.

Преимущества

Некоторые из преимуществ:

  • Он обеспечивает повышенную эффективность даже при работе на минимальных уровнях напряжения
  • Отсутствует ток затвора, что создает больший входной импеданс, который дополнительно обеспечивает повышенную скорость переключения для устройства
  • Эти устройства могут работать при минимальных уровнях мощности и потребляют минимальный ток

Недостатки

К недостаткам относятся следующие:

  • Когда эти устройства работают при уровнях напряжения перегрузки, это создает нестабильность устройства.
  • Поскольку устройства имеют тонкий оксидный слой, это может привести к повреждению устройства при воздействии электростатических зарядов.

Приложения

Области применения полевого МОП-транзистора:

  • Усилители, изготовленные из полевого МОП-транзистора, широко используются в широком диапазоне частот.
  • обеспечивают эти устройства 900 23
  • Поскольку они имеют повышенную скорость переключения, они идеально подходят для создания усилителей с прерывателями.
  • Функционирует как пассивный компонент для различных электронных элементов.

В конце концов, можно сделать вывод, что транзистору требуется ток, тогда как MOSFET требует напряжения. Требования к управлению MOSFET намного лучше, намного проще по сравнению с BJT. А также знаю Как подключить Mosfet к переключателю?

Фото

.

Смотрите также