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Bimetall-Schalter sind elektromechanische Sensoren, die bei einer bestimmten Schalttemperatur ihre Schaltposition ändern. Diese automatischen Temperaturschalter werden zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen, als Überstromschutz oder als thermische Sicherung verwendet. Im Ratgeber stellen wir unter anderem verschiedene Arten von Bimetallschaltern vor und geben Tipps zur Montage.

Wissenswertes zu Bimetallschaltern

Wie funktionieren Bimetallschalter?

Temperatur-Bimetallschalter für den Bereich von 65° bis 75°C

Ein Bimetallschalter (siehe Bild) besteht aus zwei Metallen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Diese werden fest miteinander verbunden.

Bei Erwärmung oder Abkühlung ändern beide Schichten des Bimetalls durch den jeweils spezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienten ihre Längenausdehnung unterschiedlich stark. Da sich ein Metall stärker ausdehnt als das andere, verbiegt sich das gesamte Bimetallkonstrukt. Geht die Temperatur zurück, findet das Bimetall wieder in seine Ausgangsposition.

Bimetallplättchen weisen ein Sprungverhalten auf. Sie ändern ihre Form schlagartig von konkaver Krümmung zu konvexer Krümmung.  Deswegen sind viele Bimetall-Temperaturschalter als Plättchen konstruiert.


Tipp:
Bimetalle reagieren sowohl auf elektrische Wärme als auch auf Veränderungen der Umgebungstemperatur.

Selbstöffnende und -schließende Bimetall-Temperaturschalter

Selbstöffnende Bimetallschalter

.. leiten den Strom im unverformten Zustand.

Selbstöffnende Temperaturregler werden oft als Temperatursicherung oder als Überspannungsschutz eingesetzt. Ist die Maximaltemperatur entweder in der Umgebung oder durch die anliegende Stromspannung erreicht, unterbricht der Bimetall-Temperaturschalter die elektrische Verbindung und schaltet damit den Kreislauf ab. So werden Schäden durch Überhitzung verhindert.

Selbstschließende Bimetallschalter

.. halten den Stromkreis im Normalzustand unterbrochen.

Erst beim Erreichen der Schließ-Temperatur stellt der Schaltkontakt im Bimetall-Temperaturschalter die elektrische Verbindung her, um andere elektrische Verbraucher in Gang zu setzen. Selbstschließende Temperaturschalter werden zum Beispiel zum Einschalten von elektrischen Heizgeräten, Kühlungen, Lüftern und Kühlerlüftern verwendet.

Bimetall-Thermostate sind sowohl selbstöffnend als auch selbstschließend.

Automatische und manuelle Rückstellung von Bimetallschaltern

Viele Bimetallschalter dienen der automatischen Temperaturkontrolle. Sie verformen sich bei Erreichen der spezifischen Temperatur des Schaltpunkts und nehmen bei Abkühlung wieder ihre ursprüngliche Schaltposition an. Dieser Vorgang wird als automatische Rückstellung von Bimetallschaltern bezeichnet.

Bimetallthermostate arbeiten automatisch rückstellend, sowohl selbstöffnend als auch selbstschließend. Sie eignen sich für die zyklische Schaltung temperaturkritischer Vorgänge. So können sie zur automatischen Temperaturkontrolle zum Beispiel immer bei einer bestimmten Temperatur die Heizung anstellen und bei Erreichen einer zweiten Toleranzgrenze die Heizung vom Stromnetz trennen.

Selbstöffnender Schalter, der manuell rückgestellt werden kann

Die manuelle Rückstellungsfunktion ist bei einigen Temperaturreglern zusätzlich integriert und hat vielfältigen praktischen Nutzen:

  • Selbstöffnende Bimetallschalter mit manueller Rückstellung setzen den Prozess bei Abkühlung nicht selbstständig wieder in Gang, sondern bedürfen einer manuellen Betätigung. Zu finden sind sie zum Beispiel in Toastern, denn hier soll nicht immer wieder erneut gegrillt werden, ohne dass zwischendurch neues Brot eingelegt wurde.

  • Selbstschließende Bimetallschalter mit manueller Rückstellung schließen den Stromkreis bei einer bestimmten Temperatur und unterbrechen ihn anschließend nicht ohne fremdes Zutun. Ein Anwendungsbeispiel hierfür wäre der Einsatz solcher Thermoschalter im Notstromaggregat für Kühlerlüfter, welches erst außer Betrieb genommen wird, wenn die wiederhergestellte Hauptversorgung durch einen Techniker vollständig eingerichtet ist.

Einsatzgebiete von Bimetallschaltern

Als Überhitzungsschutz eingesetzte Bimetallschalter unterbrechen den Schaltkreis bei Übertemperatur. Ebenso arbeiten Bimetallschalter als Temperaturfühler für den Überstromschutz. Als elektronischer Temperaturschalter erwärmt sich das Bimetall aufgrund der anliegenden Stromquelle und trennt den Schaltkreis bei Erreichen einer bestimmten Temperatur durch seine sprunghafte Verformung.

  • Bimetall-Thermostate sind temperaturempfindliche Schalter für den zyklischen Betrieb. Steigt die Temperatur zu hoch oder fällt sie zu tief ab, unterbricht beziehungsweise verbindet das Bimetall-Thermostat den elektrischen Schaltkreis.

  • Bimetallschalter mit manueller Rückstellung werden bei Prozessen eingesetzt, die nach jeder Trennung oder Verbindung des Kreislaufs menschlichen Eingreifens bedürfen.

Montage von Bimetallschaltern

Bimetallschalter mit Keramik-Körper und entsprechenden Ösen

Bimetellschalter werden als Temperatursensoren in Schaltschränken oder direkt an Transformatoren, Motoren, Halbleiter-Kühlkörpern und ähnlichen Bauteilen angebracht.

Der Bimetallschalter muss möglichst nah am Kontrollpunkt installiert werden, wenn die Umgebungstemperatur als Indikator für den Schaltvorgang genutzt werden soll, damit er denselben Temperaturbedingungen unterliegt wie das zu regulierende System.

Herkömmliche Bimetallschalter mit Plättchen haben an den Seiten zwei Kontaktösen zum Anbringen von eingehenden und ausgehenden Stromkabeln mittels Steck-, Niet-, Löt- oder Schweißverbindung.

Die Temperaturfühler für die thermischen Sensorfunktionen befinden sich meist unten am Gehäuse.

FAQ - häufig gestellte Fragen zu Bimetallschalter

Was bedeutet die Temperaturangabe in Klammern?

Die Temperaturangabe in den Klammern gibt die thermische Toleranzspanne des Schalters an. Achten Sie bei der Auswahl von Bimetall-Temperaturschaltern auf diese Toleranzspanne und wählen Sie sie diese so, dass Ihre Prozesse unter Einbeziehung der vollen Toleranzabweichung reibungsfrei funktionieren.

Was gibt es bezüglich Nennspannung und Schaltstrom zu beachten?

Verwenden Sie die Bimetallschalter nur unter den im jeweiligen Handblatt angegebenen Rahmenbedingungen, um Schäden am Bauteil zu verhindern und eine zuverlässige Temperatursteuerung zu gewährleisten.

Welche Öffnungs- beziehungsweise Schließ-Temperatur benötigt mein Bimetallschalter?

Das hängt von Einsatzzweck Ihrer Temperaturregelung ab. Beachten Sie bei der Auswahl der richtigen Temperaturwerte für Ihre Schaltung auch die in Klammern angegebenen Toleranzspielräume.

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