Bimetallthermoschalter

Bei einem Bimetallthermoschalter bedient man sich einfacher Physik, um Schaltungen zu steuern. Durch das Verbinden, ob nun Verkleben oder Verschweißen, zweier Streifen aus unterschiedlichen Metallen erhält man einen Bimetallstreifen. Dieser bildet die Grundlage und den wichtigsten Teil des Bimetallthermoschalters

Physikalisches Gesetz zunutze gemacht

Jedes Metall spricht auf thermische Einwirkungen anders an. Der Ausdehnungskoeffizient ist je nach Material unterschiedlich. Wenn man zwei unterschiedliche Metallstreifen nun miteinander verbindet und der eine sich stärker ausdehnt als der andere, weil er auf die Temperatur anders anspricht, kommt es zur Biegung des gesamten Streifens. Sinkt die Temperatur wieder, geht die Biegung zurück in die Ausgangsposition. Diese Temperaturpunkte nennt man Schaltpunkt oder Rückschaltpunkt.

Man setzt solche Streifen in Bimetallthermoschaltern ein. Hier sorgen die Bimetallstreifen dafür, dass der Stromkreis geschlossen oder geöffnet wird. Eine optimale Temperatureinstellung und -überwachung wird somit möglich.

Je nachdem welche Temperaturempfindlichkeit man haben möchte, variiert man in der Materialwahl und kann durch physikalische Berechnungen den genauen Schließ- oder Öffnungspunkt festlegen.

Öffner oder Schließer

Es gibt zwei unterschiedliche Varianten an Schaltmöglichkeiten.

Der als Öffner bezeichnete Bimetallthermoschalter öffnet einen Stromkreis bei entsprechender Wärmezufuhr, hier wird zum Beispiel beim Bügeleisen oder Heizkissen die Stromversorgung unterbrochen. Ein Überhitzen ist nicht mehr möglich, da die Heizleistung abgeschalten wird. Ist die Temperatur gesunken, geht der Bimetallthermoschalter in seine Ausgangsposition zurück, und es wird erneut Strom zugeführt. Die Aufwärmung erfolgt erneut, bis die Schalttemperatur erreicht wird und der Zyklus von vorn beginnt.

Der Schließer findet seine Anwendung beispielsweise in Kühlhäusern. Wird hier eine Höchsttemperatur, die mit der Schalttemperatur des Bimetallthermoschalters übereinstimmt, erreicht, schließt sich der Stromkreislauf, und Kühlaggregate oder Klimaanlagen können anlaufen und die Temperatur wird gesenkt. Ist eine bestimmte Temperatur - die Rückstelltemperatur - ereicht, geht der Bimetallthermoschalter zurück in seine Ausgangsposition und der Stromkreis wird unterbrochen. Ein Unterkühlen ist somit nicht möglich, genauso wenig wie ein Überhitzen.

Rückstelltemperatur

Die Rückstelltemperatur, bei der der Bimetallthermoschalter reagiert, hat immer eine bestimmte Abweichung zur Betriebstemperatur. Somit wird verhindert, dass ein ständiges Ein- und Ausschalten erfolgt, sondern ein vordefinierter Toleranzbereich genutzt wird.

Automatisch oder manuell

Die Rückstellung der meisten Bimetallthermoschalter erfolgt bei entsprechend erreichter Rückstelltemperatur automatisch. Es gibt aber auch Schalter, bei denen manuell zurückgestellt werden muss.

Strom erwärmt Metall - der Überspannungsschutz

Durch Stromanlegung und Stromfluss wird Metall erwärmt. Wird der Stromdurchfluss höher als der Nennstrom - der Strom der genutzt werden soll - erwärmt der überschüssige Strom den eingebauten Bimetallstreifen stark, dass die Schaltung analog zur thermischen Variante erfolgt. Ein Überspannungsschutz durch Ausnutzung thermischer Gegebenheiten ist gewährleistet.

Auswahlkriterien

Wählen Sie die entsprechende Schalttemperatur die Sie benötigen, um die gewünschte Temperaturregelung zu erreichen. Eine Toleranz von +/- 5 °C ist hier immer mit einzukalkulieren. Vom Hersteller wird der Toleranzbereich eindeutig mit angegeben.

Wählen Sie einen Öffner oder Schließer. Damit wird festgelegt, ob der Thermoschalter bei der genannten Schalttemperatur einen Stromkreis öffnet oder schließt. Das Einsatzgebiet wird somit definiert.

Der Nennstrom, der angegeben ist, bildet den Wert, bei dem der Schalter gegen Strom unempfindlich reagiert. Wird die Angabe überschritten, schaltet der Bimetallthermoschalter als Schutzmechanismus durch thermische Ausdehnung als Überlastungsschutz.

Preiswerte Alternative mit begrenzter Lebensdauer

Ein Bimetallthermoschalter ist einfach aufgebaut, und genauso einfach lässt er sich auch einbauen. Die Schalter sind im Vergleich zu Sensoren extrem preiswert und erfüllen bei von Temperaturabweichungen abhängigen Regelungen den gleichen Zweck. Bimetallthermoschalter haben eine begrenzte Lebensdauer. Die Lebensdauer wird in Schaltzyklen angegeben, sie definieren, wie oft ein Bimetallthermoschalter sich öffnet und schließt, bis das Material ermüdet. Ist ein Bimetallthermoschalter im Material ermüdet, ersetzen Sie ihn bitte schnellstmöglich, um den Schutz vor Temperaturschwankungen aufrecht zu erhalten.

Einsatzgebiete

Es gibt tausende von Einsatzgebieten, in denen ein Bimetallthermoschalter genutzt werden kann. Vom Haushaltsgerät wie Wäschetrockner, Bügeleisen, Kühlschrank bzw. Heizungsthermostaten bis zur industriellen Nutzung in Kühlhäusern, an Transformatoren oder Motoren und Klimaanlagen. Überall, wo es darauf ankommt, bestimmte Temperaturen zu vermeiden oder zu halten, findet er sein Einsatzgebiet.