Co je termočlánek pro plynový kotel – princip činnosti, zařízení

Termoelektrická čidla – termočlánky – se používají výhradně v plynových kotlích a teplovodních sloupech vybavených energeticky nezávislou bezpečnostní automatikou. Úkolem prvku je hlídat přítomnost plamene hořáku nepřetržitým přiváděním napětí na solenoidový ventil řídicí jednotky SIT 630 (nebo obdobného). Naším cílem je říci vám, co je termočlánek, jak funguje a mění se v případě poruchy.

Termoelektrický snímač plamene

Termočlánek je bezpečnostní prvek plynového kotle, který při zahřátí generuje napětí a při rozsvícení kontrolky udržuje ventil přívodu paliva otevřený. Senzor zobrazený na fotografii funguje autonomně, bez připojení externího zdroje napájení. Rozsah použití termočlánků je plyn využívající energeticky nezávislé instalace: trouby, kuchyňské sporáky a ohřívače vody.

Vysvětlíme si princip činnosti termočlánku pro kotel na základě Seebeckova jevu. Pokud připájete nebo svaříte konce 2 vodičů z různých kovů, pak když se tento bod v obvodu zahřeje, vznikne elektromotorická síla (EMF). Rozdíl potenciálů závisí na teplotě přechodu a materiálu vodičů, obvykle v rozmezí 20. 50 milivoltů (na domácích spotřebičích).

Senzor se skládá z následujících částí (zařízení je znázorněno na obrázku níže):

• termoelektroda s „horkým“ spojem ze dvou rozdílných slitin, přišroubovaná maticí k montážní desce vedle zapalovacího hořáku kotle;
• prodlužovací kabel – vodič uzavřený uvnitř měděné trubky, který současně hraje roli negativního kontaktu;
• kladná svorka s dielektrickou podložkou, zasunutá do nátrubku automatického plynového ventilu a zajištěná maticí;
• Existují typy termočlánků, které jsou připojeny k automatizaci pomocí konvenčních šroubových svorek.

Poznámka. Měděná trubice je potřebná k ochraně kladného vodiče před vnějším šumem vytvářeným domácí sítí 220 V a jinými elektrickými spotřebiči. Pamatujte: minimální napětí termočlánku je pouze 20 mV.

Pro výrobu elektrod, které generují EMF, se používají speciální kovové slitiny. Nejběžnější tepelné páry:

• chromel – alumel (typ K podle evropské klasifikace, označení – THA);
• chromel – copel (typ L, zkratka – THK);
• chromel – konstantan (typ E, označený THCn).

Odkaz. Alumel je slitina niklu s hliníkem, manganem a křemíkem. Složení chromelu je 90% nikl, 10% chrom. Copel také zahrnuje nikl kombinovaný s mědí a křemíkem.

Použití slitin v konstrukci termočlánků je způsobeno lepší generací proudu. Pokud vytvoříte tepelný pár z čistých kovů, výstupní napětí bude příliš nízké. Většina generátorů tepla používaných v soukromých domech má nainstalovaná čidla TCA (chromel – alumel). Další informace o konstrukci termočlánků naleznete ve videu:

Princip činnosti kotle

Schéma zapojení termoelektrického senzoru v různých zařízeních využívajících plyn je přibližně stejné. Měřicí elektroda je umístěna v oblasti působení knotu nebo hlavního hořáku, vodič je připojen k elektromagnetu, který otevírá přívod plynu.

Základní informace. V přeplňovaných a atmosférických generátorech tepla připojených k domovní elektrické síti lze místo termočlánku použít fotoelektrické čidlo. Detekuje přítomnost ohně bez přímého ohřevu.

Jak funguje termočlánek na stojacích kotlích typu AOGV a podobných zařízeních:

1. Uživatel jednou rukou stiskne tlačítko a násilně otevře elektromagnetický ventil přívodu plynu.
2. Sekundovou ručičkou majitel domu zapne piezo zapalování, přičemž drží první klíček. Pilot se rozsvítí.
3. Podle návodu k obsluze je třeba tlačítko držet po dobu 5-30 sekund (v závislosti na modelu jednotky), během kterých knot zahřívá měřicí elektrodu.
4. V obvodu elektromagnetu se objevuje stejnosměrný proud vycházející z termoelektrod. Uživatel uvolní klíč, ale přívod paliva se nezastaví – ventil nyní drží napětí termočlánku.

Pokud z různých důvodů oheň zhasne, ohřev termočlánku skončí a EMF zmizí. Elektromagnet se vypne, pružina uzavře ventil a zablokuje cestu paliva.

Odkaz. Plynové jednotky pro ohřev vody, nezávislé na elektřině, jsou vybaveny automatizací od různých výrobců – EuroSIT, Zhukovsky plant, Arbat, Orion a tak dále. Termočlánek funguje všude na stejném principu – zatímco se elektroda zahřívá plamenem, přívod plynu bude otevřený.

Rozdíly od teplotního čidla

Kromě termočlánku je k automatickému palivovému ventilu kotle připojen tepelný válec, který je zodpovědný za vypnutí hlavního hořáku při dosažení nastavené teploty chladicí kapaliny. Externě jsou základní baňky a měděné spojovací trubky poněkud podobné. Neinformovaný majitel domu může tyto senzory snadno splést.

Uveďme si hlavní rozdíly mezi měřičem teploty a termočlánkem:

• konstrukce snímače – válcový měch vyrobený ve formě měděné baňky s utěsněným koncem;
• tepelný válec je spojen s plynovou automatikou tenčí kapilárou než snímač generující elektřinu;
• samotná baňka citlivá na teplo je instalována uvnitř ponorného pouzdra nebo skryta pod pláštěm v blízkosti vodního pláště a není připevněna v blízkosti zapalovače;
• Teploměr se vůbec neodpojuje od automatiky nebo se liší velikost upevňovací matice.

Poznámka. Termální balónek funguje na jiném principu: při zahřívání uvnitř baňky expanduje speciální kapalina. Tlak přes kapiláru se přenese na automatický ventil, který vypne hlavní hořák. Plamen zapalovače nezhasne.

Jak zkontrolovat a vyměnit termočlánek

Hlavním znakem nefunkčního snímače plamene je, že knot zhasne současně s uvolněním tlačítka. Někdy se problém projevuje jinak – kontrolka na zapalovači zůstane, ale po zapálení hlavního hořáku se opět vypne přívod paliva a kotel zhasne úplně. Důvody takových problémů:

• tepelná elektroda je pokryta sazemi a špatně se zahřívá, což způsobuje pokles napětí v obvodu pod minimum;
• vyhoření těla měřiče;
• porucha kontaktu v místě horkého spoje;
• upevňovací matice byla odšroubována, pracovní tyč je zkosená a je špatně zahřívána zapalovačem;
• trakční snímač se stal nepoužitelným nebo došlo k přerušení jeho elektrického obvodu.

Vyjasnění. Porucha snímače tahu způsobuje podobné příznaky, protože tento „koncový spínač“ je zapojen do série s termočlánkem (v otevřeném okruhu). Pro vyloučení vlivu snímače dočasně zkratujte jeho vodiče.

Pro diagnostiku budete potřebovat multimetr nebo jiné zařízení schopné měřit nízké napětí (do 100 mV). Jak probíhá kontrola:

1. Uzavřete přívod plynu do tepelného generátoru nebo průtokového ohřívače pomocí kohoutu umístěného na přívodním potrubí. Odstraňte kryt nebo přední panel jednotky.
2. Pomocí vidlicových klíčů odšroubujte matice zajišťující termoelektrodu a spojovací trubku. Demontujte snímač plamene.
3. Pečlivě zkontrolujte pracovní elektrodu, očistěte ji od sazí kartáčem a hadrem. Pokud se při vizuální kontrole zjistí vyhoření, musí být termočlánek bezpodmínečně vyměněn.
4. Přesun do kuchyně, zapalte hořák plynového sporáku. Připojte svorky multimetru ke středové svorce a měděné trubici. Nastavte nejnižší mez měření – 0.1 nebo 1 V.
5. Zahřívejte termočlánek hořákem plynového sporáku a přitom sledujte údaje na voltmetru.

Hlavní stav: Pracovní termočlánek pro kotel by měl produkovat napětí alespoň 0.02 voltu. Pokud zařízení ukazuje nuly, napětí kolísá nebo nepřesahuje 20 mV, je potřeba prvek vyměnit. Moderní snímače nelze opravit přepájením.

Poradenství. Při nákupu nového termočlánku se vždy řiďte značkou a konkrétním modelem kotle, abyste se nepletli ve značení a označení.

Pokud nechcete topné těleso vyndat předem, lze diagnostiku provést přímo na kotli. Po odšroubování matice odpojte trubici termočlánku od automatiky a připojte multimetr, jak je popsáno výše. Zatímco držíte klíč, zapalte zapalovač a odečtěte údaje ze zařízení. Nevýhoda metody: nemožnost vizuální kontroly a čištění elektrody od sazí.

Při instalaci nového termočlánku do plynového kotle upravte polohu vyhřívané tyče. V ideálním případě je elektroda vodorovná, nevychyluje se nahoru ani dolů a je dobře omývána plamenem knotu.

Závěr

Znáte-li strukturu termočlánku kotle a jak jej zkontrolovat, je snadné identifikovat problém a také vyměnit snímač doma. Zde je důležité izolovat další závady – poruchu trakčního snímače nebo cívky elektromagnetu. Poslední problém je typický pro modely domácí automatizace – Arbat, ZhMZ atd. Jak provést opravy pomocí improvizovaných prostředků, viz nejnovější video: