宇宙のすべての金属材料には、電気的特性、機械的特性、磁気的特性、化学的特性、熱的特性、光学的特性などの独自の特性があります。この記事では、熱膨張特性に基づくバイメタルストリップについて説明します。これは通常、アイロンボックス、ヒーター、ケトルなどのアプリケーションで観察されます。バイメタルストリップは変換します熱エネルギー機械的変位に。

バイメタルストリップとは何ですか？

定義： バイメタルストリップは、温度の変化に伴う金属の体積の変化として定義される熱膨張の原理に基づいて機能します。バイメタルストリップは、金属の2つの基本的な基礎に作用します。

最初の基本は熱膨張です。これは、温度の変化に基づいて金属が膨張または収縮することを示しています。
2番目の基本は温度係数であり、各金属（独自の温度係数を持つ）は一定の温度で異なる膨張または収縮を示します。

バイメタルストリップの特性

バイメタルストリップの重要な特性のいくつかは次のとおりです。

膨張係数：形状、面積、体積などの温度変化に応じた金属の物理的特性の変化として定義されます。
弾性モジュール：弾性変形領域の応力とひずみの比率として定義されます。
冷却の弾性限界：これは、金属が冷却時に通常の状態に戻る標準的な限界です。この特性は金属によって異なります。
電気伝導率：材料を通過する電流の量として定義されます。
延性
冶金能力。

バイメタルストリップの構築

バイメタルストリップは、通常は鋼（12 * 10）の2つの異なる薄い金属ストリップを結合することによって形成されます。^-6に^-1）＆真ちゅう（18.7 * 10^-6に^-1）、または銅（16.6 * 10^-6に^-1）、これらの金属の一端はそれらを溶接することによって固定され、他端は空けられたままになります。これらの材料に温度を加えると、膨張または変形によって物理的状態が変化し始めます。

“永久磁石DCモーター理論 ”

建設

次の2つの場合で説明できます。

ケース（i）： 温度が上昇すると、ストリップは温度係数の値が低い金属に向かって膨張します。これは下の図で確認できます。

片方の端で固定されたストリップ

住宅（ii）： 温度が下がると、以下に示すように、ストリップが温度係数の値が高い金属に向かって膨張します。

バイメタルストリップのたわみ

このことから、

たわみの範囲=使用される金属

金属のたわみ=（ストリップの長さ+温度変化）/ストリップの厚さ

数学的表現

2つの異なる温度「T1」と「T2」でのAとBのような2つの金属について考えてみます。バイメタルストリップの曲率半径は、以下の式から数学的に決定できます。

R = t {3（1 + m）^二+（1 + m * n）[m^二+ 1 / m * n]} / 6（α ‘_に-α ‘_B）（T_二-T₁）（1 + m）^二……1

どこ、

R =温度「T2」での曲率半径

t =（t1 + t2） =バイメタルストリップの厚さの合計

n = E_に/ IS_B = 2つの金属の弾性比

m = t1 / t2 =（より薄い厚さ–金属の膨張）/（より厚い–金属の膨張）

a '_に、 ’_B =膨張金属AおよびBの熱係数

T₁ =初期温度

T_二 =最終温度。

低温係数を持つ金属に向かって曲がる金属ストリップの式は次のように与えられます。

r = 2 t / [6 *（α_に-α_B）（T_二-T₁）] ……………（二）

実際の世界では、適用される温度が変化したときに金属が通常の位置に戻るように、金属の弾性係数とその厚さの比率を等しく維持する必要があります。金属の厚さがt / 2の場合、

[r +（t / 2）] / r =拡張ストリップAの拡張長さ/拡張ストリップBの拡張長

= L [1 +α_に（T_二-T₁）] / L [1 +α_B（T_二-T₁）]

= t / 2 [[1 +α_B（T_二-T₁）] / [（a_に-α_B）（T_二-T₁）]]

“ブール代数を形成する積の合計 ”

r = t / [2α_に（T_二-T₁）]…………..（3）

上記の式から、金属ストリップの一方の端が固定されている場合、ストリップのもう一方の端はさまざまな温度で膨張または収縮すると結論付けることができます。この種の原理は通常、低感度温度計で見られます。

バイメタルストリップの種類

バイメタルストリップには2つのタイプがあります。

スパイラルストリップタイプ

スパイラル状の構造で構成されており、温度をスケーリングするために使用されるポインターが取り付けられています。このばね構造が加熱されると、金属は熱膨張特性を示し、温度が下がると変形します。この段階で、ポインターはスケールに温度を記録します。これらの種類の温度計は通常、周囲温度の記録に使用されます。

スパイラルストリップタイプ

らせんタイプ

それは、操作がバイメタルストリップと同様のらせん状の構造で構成されています。ストリップの自由端がポインターに接続されている場所。ストリップが加熱されるたびに、熱膨張特性が発生し、冷却すると収縮します。この段階で、ポインターは温度の読み取り値を記録します。通常、これらの種類の温度計は産業用アプリケーションで使用されます。

らせんタイプ

利点

バイメタルストリップの利点は次のとおりです

外部電源は必要ありません
使い方が簡単で堅牢
より少ないコスト
±2〜5％の精度を提供します

短所

バイメタルストリップの欠点は次のとおりです

“12V安定化電源回路図 ”

彼らは4000Cまで測定することができます
通常の使用では金属の品質に変化があり、測定中にエラーが発生する可能性があります。
低温では、感度と精度は基準に達していません。

バイメタルストリップの用途

以下は、バイメタルストリップの用途です

時計
サーミスタ
鉄の箱
熱機関
ヒーター

よくある質問

1）。どのデバイスがバイメタルストリップを使用していますか？

バイメタルストリップは、火災警報器、ファンなどのデバイスで使用されます。

2）。バイメタルストリップを加熱するとどうなりますか？

バイメタルストリップが加熱されると、金属は熱係数特性に基づいて膨張または変形します。
ケース1：温度の上昇に伴い、ストリップは温度係数の値が低い金属に向かって膨張します。これは下の図と
ケース2：温度が下がると、以下に示すように、ストリップが温度係数の値が高い金属に向かって膨張します。

3）。ファンにはバイメタルストリップが使用されていますか？

はい、それらは温度を機械的変位に変換するためにファンで使用されます。

4）。バイメタルストリップが曲がるのはなぜですか？

バイメタルストリップは、金属の熱膨張特性により曲がります。

5）。真ちゅうと銀で作られたバイメタルストリップをサーモスタットに使用できますか？

いいえ、真ちゅうと銀で作られたバイメタルストリップはサーモスタットには使用できません。熱膨張特性の違いはごくわずかなので。

したがって、これはすべてについてですバイメタルストリップの概要これは、2つの主要な基本的な熱膨張と温度係数に作用します。それは通常です温度計装置それは温度を測定します。それは2つの異なる金属ストリップで構成されており、両方が溶接され、一方の端が固定され、もう一方の端が解放されています。これらの金属は、さまざまな温度で膨張または変形します。それらは、らせん状とらせん状の2つの形態で利用できます。らせん状のバイメタルストリップ温度計が工業地域で使用され、らせん状のバイメタル温度計が感度の低い地域で使用される場合。主な利点は、±2〜5％の精度を提供することです。ここにあなたへの質問があります、バイメタルストリップの機能は何ですか？