Термостат — устройство, позволяющее поддерживать температуру в заданных параметрах.
Ниже вы узнаете, как работает термостат, как он устроен и основной принцип его работы. Не замечая этого, мы часто в жизни сталкиваемся с термостатом: он следит за тем, чтобы холодильник поддерживал нужную температуру, не перегревался и не подмораживал, чайник благодаря нему подогревается до нужной температуры, а автомобиль быстро прогревается и не ломается из-за высокой температуры двигателя. Вы узнаете, для чего нужен термостат в разных приборах и что нужно сделать для определения неисправностей.
Что такое термостат
Термостат – это дискретный механический прибор, который при достижении заданной уставки по температуре, изменяет своё состояние или состояние своих электрических контактов.
Эти контакты, например, могут использоваться в релейных электросхемах, запуская или останавливая различные агрегаты или передавать информацию о достижении температуры в систему автоматизации АСУТП. Само слово происходит от двух греческих слов: «θερµο-», что означает тепло и «στατός» — стоячий, неподвижный.
В отличие от аналоговых датчиков температуры, таких как термопара или термометр сопротивления, термостат не покажет истинное значение температуры в определённый момент времени. Задача его заключается лишь в том, чтобы при выставленном заранее значении температуры «сработать», то есть изменить своё состояние. После этого в зависимости от типа термостата выполняются требуемые при регулировании действия.
Термостаты применяют в устройствах или системах, которые что-либо нагревают или охлаждают до заданных температурных значений. Например, в холодильниках, отопительных приборах, системах охлаждения автомобильных двигателей, промышленных печах и др.
Из чего состоит термостат и какой у него принцип работы
Устройство термостата и его принцип работы зависят от используемого типа чувствительного элемента. Это могут быть биметаллические пластинки или металлические капсулы с капиллярными трубками, заполненные жидкостью или газом.
Биметаллическая пластина представляет собой две разнородные металлические полоски с разными коэффициентами теплового расширения, которые сваривают вместе. Во время нагрева одна из металлических пластин расширяется больше, что приводит, при достижении заданной температуры, к её изгибанию или выпрямлению.
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).
Как проверить работу термостата
Для проверки термостата можно использовать следующий метод: при изменении температурной уставки должны быть слышны характерные щелчки при прохождении значения температуры, равной температуре окружающей среды – замыкание и размыкание контактов.
Если термостат съёмный, то можно попробовать нагреть его чувствительный элемент и проверить срабатывание.
Если, например, рассмотреть термостат в духовке, то задав определенную температуру, после прогрева можно понаблюдать за пламенем горелки: если оно уменьшилось и остается на одном уровне, то все в порядке. Точности полученного результата можно достигнуть, используя термометр.
Правильность срабатывания уставочного значения термостата можно при помощи термометра или мультиметра с термопарой. Такой способ подойдет, например, для стиральной машины. Также поможет тестер, который подсоединив к контактам термостата покажет их замыкание и размыкание.
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.
Типичные признаки неисправности
Автомобилисты могут заметить проблемы с этим узлом по следующим признакам.
- Слишком быстро мотор нагревается.
- Температурный показатель растет до нормы чересчур долго.
- В ходе поездки двигательная стрелка опускается, наблюдается ее подъем при торможении.
Для выявления дефектов рекомендуется следить за всеми параметрами каждой детали, вовремя приезжать на профессиональную диагностику. Компьютерная методика поможет выявить на ранних стадиях малейшие проблемы, не допуская замены прибора и продлевая срок службы любимой «ласточке». Стоит прислушиваться к рекомендациям специалистов в сервисных центрах, обращаться в серьезные автомастерские с лицензией, хорошей материальной и технической базой, опытными мастерами, разбирающимися в тонкостях техустройств.
Температурные поломки
- Основная поломка – перегрев. Это первый «звонок». Можете не снимать деталь с машины. Просто прогрейте немного движок. Если окажется, что шланг, ведущий к радиатору, горячий (а при нормальном функционировании он должен быть холодным), то можно заключить, что это поломка.
- Также признаком может стать то, что при наборе скорости стрелка резко падает, а при остановке – поднимается.
- Он постоянно открыт, что не есть правильным способом. Тогда нижний палубок очень быстро нагревается.
- Двигатель начинает закипать, хотя он закрыт. В таких случаях возникает необходимость открыть его. Температура открытия регулятора – это единственная его характеристика. Её обычно указывают на самой детали. Сложно сказать, влияет ли состояние окружающей среды на открытие. Но достоверно известно, что влияние оказывают температура охлаждающей жидкости и установленная – открытия. Она зависит от климата, для которого предназначен автомобиль. Производитель сам устанавливает должное открытие для каждой конкретной модели.
Краткий экскурс по брендам
Как вам и могут посоветовать специалисты, покупать лучше оригинальные термостаты известных производителей. Иначе их называют OEM запчасти. Цены на них высоки, однако сама запчасть может служить долгие годы без единых осечек.
Продукцию высочайшего уровня имеют следующие фирмы: Mahle, Behr, Wahler (Германия), Valeo (Франция).
Одни из самых популярных брендов: Gates (США), Febi, Meyle, SWAG (Германия), Facet (Италия), Calorstat by Vernet (Франция). Качество продукции очень высоко, цены — не кусаются. К слову, в Украине и Россие эти марки широко известны и очень востребованы.
Из бюджетных решений стоит отметить две следующие фирмы: Starline (Чехия), JP Group (Дания). Цены очень демократичны, однако сама продукция удовлетворяет всем стандартам качества.
Стоит избегать термостатов от малоизвестных фирм, недавно вышедших на рынок. Причина проста: высок риск наткнуться на поддельные изделия, которые внешне почти не отличаются от термостатов крупных фирм, но уступают им абсолютно во всем.
Плановая замена
Термостат относится к той категории запчастей, которая не имеет регламентированного срока замены. Качественное изделие служит до нескольких лет. В случае поломки термостата более всего страдает мотор — не соблюдается температурный режим. Здесь возможно два варианта, которые рассматривают относительно того, в каком положении “заело” термостат. Это может быть или перегрев двигателя, или, наоборот, недогрев вследствие интенсивного охлаждения. На памяти работников СТО много случаев, когда термостат на автомобиле работал то исправно, то выходил из строя — отдельные экземпляры этой детали ведут себя самым интересным образом.
Частыми причинами поломки является использование неподходящих жидкостей для охлаждения и нежелание их вовремя менять. Худший вариант — использование воды. Мы же поговорим о том, когда термостат подлежит замене, какие компании-производители достойны внимания, а также какие хитрости есть у бывалых автолюбителей.
Устройство
Автомобильный термостат изготавливается из металлов, не поддающихся коррозии – меди, латуни, алюминия, или пластика. Главным его элементом выступает клапан, регулирующий поток охлаждающей жидкости. Он соединен со штырем, связанным с цилиндром, внутри которого находится воск. По типу корпуса различают следующие разновидности термостатов:
1. Корпусные, представляющие собой устройства, помещенные вовнутрь корпуса, имеющего 2 и более вывода, или оснащенного двухуровневым контуром.
2. Бескорпусные. Устанавливаются непосредственно в блок двигателя.
Выводы
Замена термостата может быть осуществлена самостоятельно. При этом неисправную деталь стоит менять как можно скорее — это позволяет избавиться от возможных трат на ремонт двигателя. Также отметим, что термостат стоит проверять в канун наступления холодов. Исправно работающая деталь не только позволит уменьшить расход ресурса двигателя, но улучшить прогрев салона автомобиля, нормализует расход топлива.
Термостатов разных ценовых категорий на рынке достаточно много. Вышеуказанные бренды считаем приоритетными, их качество было проверено временем. Единоразовой замены хватит, чтобы потом не вспоминать о термостате в течение нескольких лет.
Проводим диагностику самостоятельно.
Не снимая термостат с автомобиля, можно легко проследить за его работой. Прогреваем двигатель, после чего трогает шланг от термостата к радиатору. Штатным его состоянием является: невысокая температура, сравнимая с температурой воздуха. Если он горячий, то стоит или ехать на СТО, или попробовать провести демонтаж и дальнейшую диагностику самостоятельно.
Снимаем термостат и проводим его “проварку”. Делается это очень просто: в кастрюлю с чистой водой помещаем термометр и термостат. Подогреваем воду, стараясь зафиксировать ее температуру на отметке термометра в 90°C. Если клапан термостата начнет медленно открываться, причин для волнения нет. Этого не произошло или же клапан не полностью открылся- придется провести срочную замену.
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 .
Можно ли справиться с заменой самому
С развитием интернет-ресурсов нет проблем с тем, чтобы найти руководства по замене отдельных запчастей. Если вы хотите заменить термостат самостоятельно, нужно обзавестись герметиком, крестообразной отверткой, тазом для слива охлаждающей жидкости, ключам на “12” и “13”. По сути, замена предусматривает следующее: слить антифриз, снять декоративный кожух двигателя, отсоединить корпус термостата, снять термостат и поставить новый. Зачастую термостаты устроены так, что имеет значение сторона, с которой вы его будете устанавливать. Для простоты определения производитель делает пометки, вроде “Front” и “Rad”, или же стрелку, указывающую на радиатор. Советуем по ходу установки также поменять хомута и уплотнители. После замены советуется долить антифриз и проследить за отсутствием его утечек.
Несколько советов при покупке
Если решено купить механический, электронный или электромеханический комнатный термостат для котла, желательно придерживаться следующих рекомендаций:
- Стоит подобрать терморегулятор той же фирмы, которая произвела котел. Так удастся добиться большей совместимости, и проще установка
- При покупке прибора следует принимать во внимание площадь помещения и желаемый температурный режим
- Для уменьшения теплопотерь необходимо провести теплоизоляцию помещения
