Relé térmico

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Relé térmico (eng. relé térmico ) - un relé que responde a cambios en las cantidades térmicas ( temperatura , flujo de calor, etc.).

Existen relés térmicos basados ​​en principios de funcionamiento mecánicos, eléctricos, ópticos y acústicos.

Los relés térmicos basados ​​en un principio mecánico utilizan la expansión lineal o volumétrica, o la transición de sustancias de un estado sólido a líquido o de un líquido a un estado gaseoso , o un cambio en la densidad o viscosidad de los gases. Los relés térmicos que utilizan expansión lineal consisten en dos varillas (o un tubo y una varilla interna) hechas de materiales con diferentes coeficientes de temperatura de expansión lineal . La diferencia de alargamiento de las varillas (o tubo y varilla) aumenta con la palanca 4, que acciona el contacto móvil del grupo de contacto 2 (ver Fig.)

Están muy extendidos los relés térmicos bimetálicos , en los que una placa formada por dos capas de metal con diferentes coeficientes de dilatación lineal, y fijada en un extremo, se dobla con su extremo libre hacia el metal de menor coeficiente de dilatación lineal . El extremo libre de la placa está conectado a un contacto móvil, que cierra el circuito eléctrico a una temperatura dada. Se utilizan un montón de diferentes metales: latón-invar, acero-invar, etc. Una placa bimetálica se fabrica con mayor frecuencia en forma de placa plana y, a veces, en forma de espiral plana o helicoidal.


Los relés térmicos que utilizan expansión volumétrica tienen un depósito ( ampolla ) lleno de líquido (por ejemplo, mercurio ) o gas. El mercurio , en expansión, sube por un tubo conectado a la ampolla, llega a un contacto fijo soldado en el tubo a una temperatura determinada y cierra el circuito controlado. Cuando el elemento calefactor del tanque calienta el gas, el mercurio sale y abre los contactos.


En los relés térmicos que utilizan la transición de sustancias (generalmente metales) de un estado sólido a un estado líquido, el extremo de una varilla con una hoja, bajo la acción de un resorte, se inserta en un cierto volumen de una sustancia fusible. Cuando la temperatura en la cámara sube hasta el punto de fusión de la sustancia, el resorte tira (o gira) la varilla y cierra el contacto.

En los relés térmicos que utilizan la transición de sustancias líquidas a gaseosas, hay un cilindro lleno de un líquido volátil (por ejemplo, cloruro de etilo - para temperaturas de 40 ° a 160 ° C y cloruro de metilo - de 0 ° a 150 ° C) y tubo capilar conectado (hasta 10 m de largo) con un elemento manométrico (caja de diafragma o fuelle). El tubo capilar se llena con un líquido de transferencia de baja evaporación y baja compresibilidad: una mezcla de glicerina, alcohol etílico y agua o glicol y alcohol de vino. Cuando la temperatura del cilindro aumenta, el líquido contenido en él, al evaporarse, provoca un aumento de la presión de vapor, que se transfiere al fuelle a través del líquido que llena el tubo capilar. Este último se mueve y actúa así sobre el contacto de mercurio.

Los relés térmicos, que utilizan la dependencia de la densidad del gas con la temperatura, consisten en una pequeña bomba que aspira una cantidad constante de aire por unidad de tiempo a través de una constricción ubicada en un lugar donde se controla la temperatura. El cambio en la caída de presión después de la constricción es proporcional a la temperatura controlada.

Los relés térmicos que utilizan principios ópticos se utilizan para medir la temperatura de cuerpos en movimiento o temperaturas muy altas. El flujo de energía que ingresa al órgano perceptor térmico es proporcional a donde está la temperatura del cuerpo controlado, es la temperatura del elemento perceptor. En el caso de un órgano de percepción óptica, se utiliza todo el espectro de radiación que incide sobre el órgano de percepción, o sólo una parte del mismo, pasa a través de un filtro de luz apropiado.

Los relés térmicos basados ​​en principios eléctricos utilizan un cambio en la resistividad de los materiales conductores o semiconductores, un cambio en la constante dieléctrica o permeabilidad magnética o termoEMF dependiendo de los cambios de temperatura.

Los relés térmicos que funcionan con un cambio en la resistividad tienen una resistencia conductora o semiconductora (resistencia térmica, termistor), generalmente incluida como un brazo de un circuito diferencial o puente.

En ocasiones se utiliza la no linealidad de las características corriente-tensión de las resistencias térmicas semiconductoras (termistores), lo que provoca un cambio brusco de corriente (efecto relé) en el circuito en el que se incluye la resistencia semiconductora.

Los relés térmicos basados ​​en un cambio en la constante dieléctrica tienen un capacitor con un dieléctrico que cambia bruscamente su constante dieléctrica cuando la temperatura cambia dentro de los límites especificados. El condensador está conectado al circuito de corriente alterna en serie con la carga o al circuito del generador de oscilaciones eléctricas. Cuando se alcanza la temperatura establecida, hay un cambio brusco en la corriente en el circuito de carga o una interrupción de las oscilaciones del generador.

Los relés térmicos que funcionan con un cambio en la permeabilidad magnética tienen un núcleo hecho de una aleación ferromagnética, cuyo punto de Curie corresponde (o está cerca) al valor establecido de la temperatura de respuesta. El devanado del núcleo está conectado al circuito de corriente alterna en serie con la carga o al circuito del generador de oscilaciones eléctricas. Cuando se alcanza la temperatura establecida en el circuito de carga, la carga cambia bruscamente o se interrumpen las oscilaciones del generador.

Los relés térmicos que utilizan el cambio en el valor termoEMF dependiendo de la temperatura de la unión caliente del termopar consisten en un termopar y un relé eléctrico altamente sensible que se activa cuando la temperatura (y, en consecuencia, el termoEMF) alcanza un valor predeterminado. Para amplificar la EMF suministrada a un relé eléctrico, se coloca un amplificador de CC o CA (con modulación previa y demodulación posterior), termopares hechos de materiales semiconductores o una unión caliente en un campo magnético.

Los relés térmicos que utilizan principios acústicos no han encontrado aplicación en la industria.

Literatura

Enlaces