Bimetallplatte und ihre Verwendung in der Elektrotechnik
Eine Bimetallplatte ist eine Platte, die speziell aus einem Paar unterschiedlicher Metalle oder einem Bimetall hergestellt wird. Solche Platten werden traditionell in thermomechanischen Sensoren verwendet.
Bimetallische oder mechanisch verbundene zwei Teile aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungsgrad haben eine recht interessante Eigenschaft, die wie folgt aussieht.
Wenn ein Paar identischer Platten, also aus dem gleichen Metall und mit den gleichen Abmessungen, einer Erwärmung ausgesetzt wird, dehnen sie sich im gleichen Maße aus. Wenn die Platten jedoch aus unterschiedlichen Metallen bestehen (z. B. eine aus Kupfer und die andere aus Eisen), dehnen sich die Platten bei gemeinsamer Erwärmung aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung auf unterschiedliche Weise aus.
Zwei geschweißte, geschweißte oder genietete Platten bilden eine Bimetallplatte. Ein Ende einer solchen Platte ist in der Regel statisch in einer stationären Halterung im Inneren des Geräts fixiert, das andere Ende ist je nach aktueller Temperatur der Platte als Ganzes frei beweglich.
Solche Platten für verschiedene Zwecke bestehen üblicherweise aus Messing und Invar (Invar ist eine Legierung aus Nickel und Eisen).Durch die Erwärmung biegt sich die Platte mit geringerer Wärmeausdehnung zum Metall hin und das freie Ende der Platte bewegt sich infolge der Verformung. Die Platten sind in einem sehr weiten Temperaturbereich wirksam.
Der Einsatz von Bimetallplatten in der Elektrotechnik
In Sicherungen und Thermostaten kontrollieren Bimetallplatten den Zustand elektrischer Kontakte. Die Platte öffnet oder schließt den Stromkreis Heizkörper, unterbricht die Stromversorgung des Kessels usw.
Bei den einfachsten Ausführungen werden die Kontakte langsam zusammengeführt und getrennt, bei ausgefalleneren – um einige Millimeter in einem scharfen Sprung (charakteristische Klickgeräusche sind beim Bügeln vom Bügeleisen oder von einer auf eine bestimmte Temperatur eingestellten Haushaltsheizung zu hören).
Bei einem Wasserkocher schützen die Kontakte der Bimetallplatte ihn vor Überhitzung und im Inneren Leistungsschalter — Verdrahtung gegen Überschreitung des zulässigen Stromwertes.
Sogenannt Thermorelais oder Leistungsschalter, die manuell zurückgesetzt werden müssen, nachdem das Personal den Fehler behoben hat – hier und da eine Bimetallplatte.
V Starter für Leuchtstofflampen und in den Steuerkreisen von Elektromotoren werden Bimetallplatten verwendet, um den Betriebsmodus des Geräts nach dem Einschalten umzuschalten. Beim Starten des Gerätes startet die Platte und heizt weiter auf.
In diesem Fall sind die Bimetallplatten mit einer speziellen Heizung und Kontaktierung ausgestattet, es gibt eine Heizwendel aus hochohmigem Draht oder die Platte wird direkt durch den durch sie fließenden Strom erhitzt. So funktionieren einige Schutzrelais und Schaltimpulsgeber. Sollte der Motor während des Betriebs überhitzen, löst das Relais aus und trennt den Motor vom Netz.
V MessgeräteTatsächlich wird dieser Effekt auch bei Bimetallplattenthermometern mit Heizung genutzt. Um ein Voltmeter oder Amperemeter zu erhalten, wird die Platte auf unterschiedliche Weise eingeschaltet.
Ein solches Gerät ist natürlich energieintensiv, aber es enthält keine mechanisch reibenden Teile, es ist resistent gegen Vibrationen, resistent gegen Verschmutzung und erholt sich bei Feuchtigkeit.
Messgeräte dieser Art auf Bimetallplatten werden auch heute noch erfolgreich in der Automobilelektronik eingesetzt.