バイメタル ストリップとは?
バイメタル ストリップは、熱エネルギーを機械的運動に変換するシンプルなデバイスです。熱作動スイッチまたは熱インジケータとして使用され、加熱された異種金属の膨張差の原理に基づいて機能します。バイメタル ストリップは、2 つの異なる金属を接合して、まっすぐなフラット ストリップまたは同心コイルを形成します。ストリップが加熱されると、金属の 1 つが加熱され、他の金属よりも速く膨張し、ストリップが曲がります。この機械的たわみをさまざまな方法で利用して、電気回路を切り替えたり、ダイヤルを動かして特定の発熱量を表示したりします。
固体、流体、または気体が加熱されると、その分子は互いに離れ始め、膨張につながります。加熱された物質がどこかに含まれていない限り、バランスよく膨張します。何らかの理由で、材料がその表面の 1 つに沿って含まれているか、膨張が妨げられている場合、材料の残りの無制限の膨張により、材料がたわんだり曲がったりします。明らかに、一部の材料は、分子構造に応じて、他の材料よりも急速に熱くなったり膨張したりします。このような 2 つの異なる材料が結合すると、加熱の遅い方が他方の面に沿った膨張を制限し、このたわみ現象が発生します。
異種材料の熱変形のこの原理は、幅広い電気および測定機器で熱に関連する機械的運動を提供するために利用されます。バイメタル ストリップは一般に、真鍮と鋼、銅と鋼の典型的な組み合わせの 2 つの異なる金属で構成されます。 2 つの材料は、通常、溶接、ろう付け、またはリベットで接合され、2 つの接触面が均一で確実に接合されます。バイメタル ストリップは、直線状または同心状のコイル スプリング タイプの要素として形成することができます。加熱されたときの物理的なたわみは、さまざまな機能を実現するためにさまざまな方法で利用されます。
バイメタル ストリップのたわみを利用する最も一般的な方法の 1 つは、回路を作成または遮断するための電気接点としてストリップを使用することです。ヒーター サーモスタットは、このタイプのアプリケーションの良い例であり、加熱されていないストレート ストリップを使用してスイッチ ポイントとの接触を維持し、ヒーター回路をアクティブに保ちます。温度が所定のポイントまで上昇すると、ストリップが加熱されて曲がり、それによって回路が遮断され、ヒーターのスイッチがオフになります。ストリップが再び冷えると、ストリップは真っ直ぐになり、ヒーター回路が再び作動します。これにより、一定の温度範囲を維持できます。
コイルタイプのバイメタルストリップは、加熱されるとほどける傾向があり、ダイヤルタイプの温度計の針を回して温度値を示します。バイメタル ストリップは、過剰な電流が流れたり、物理的に過熱したりしたときに、電気機器への電源を遮断するための熱過負荷デバイスとしても使用されます。バイメタル ストリップ内のさまざまな金属の既知の膨張特性により、これらのデバイスを正確な温度で動作するように非常に正確に調整できます。これにより、ストリップは熱を制御または測定入力として使用する信頼性が高く手頃な方法になります。
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