Bimetallstreifen

Bei vielen technischen Geräten, z. B. bei Bügeleisen, Kühlschränken, Heizkissen oder Waschmaschinen, muss die Temperatur geregelt werden. Vielfach nutzt man für die Temperaturregelung Bimetallschalter. Der wichtigste Bestandteil eines solchen Schalters ist ein Bimetallstreifen.

Aufbau und Wirkungsweise eines Bimetallstreifens

Ein Bimetallstreifen (bi bedeutet zwei) besteht aus zwei Streifen aus verschiedenen Metallen. Die beiden Metallstreifen sind fest miteinander verschweißt, verklebt oder vernietet. Ändert sich die Temperatur, so ändert sich die Länge der Metallstreifen. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung der verschiedenen Metalle bei gleicher Temperaturänderung biegt sich der Metallstreifen in Richtung desjenigen Metalls, das den kleineren Längenausdehnungskoeffizienten hat. Verwendet man z. B. Zink und Eisen, so biegt sich der Bimetallstreifen bei Temperaturerhöhung zum Eisen hin, da sich Eisen bei einer bestimmten Temperaturänderung weniger stark ausdehnt als Zink.

Anwendungen von Bimetallstreifen

Bimetallstreifen werden in Bimetallschaltern genutzt. Ein solcher Bimetallschalter besteht aus einem fest stehenden Kontakt und einem Kontakt am Bimetallstreifen. Der Strom fließt bei geschlossenem Schalter durch den Bimetallstreifen und über die Kontakte. Mithilfe eines Reglers (Einstellschraube) kann ein unterschiedlicher Abstand zwischen den Kontakten eingestellt werden.

Bei Zimmertemperatur ist der Kontakt geschlossen. Wird das Bügeleisen mit einer Steckdose verbunden, so kann über die Kontakte ein Strom fließen. Die Heizspirale erwärmt sich, das Bügeleisen wird heiß. Ist die eingestellte Temperatur erreicht, so verbiegt sich der Bimetallstreifen und der Kontakt wird geöffnet. Damit fließt auch kein Strom mehr durch die Heizspirale. Die Temperatur sinkt, der Bimetallstreifen biegt sich in seine ursprüngliche Lage zurück. Ab einer bestimmten Temperatur schließt er wieder den elektrischen Kontakt. Durch dieses Ein- und Ausschalten des elektrischen Stromes mit dem Bimetallschalter wird die Temperatur des Bügeleisens annähernd konstant gehalten. In entsprechender Weise funktioniert auch die Temperaturregelung bei Kühlschränken, Waschmaschinen oder Geschirrspülern.

Bimetallschalter kann man auch bei einer Temperaturwarnanlage ( Feuermelder ) nutzen. Eine solche Temperaturwarnanlage dient dazu, eine erhöhte Temperatur in einem Raum, z. B. bei Ausbruch eines Feuers, zu signalisieren. Sie besteht im einfachsten Fall aus einem Bimetallschalter (Bimetallstreifen, Kontakt), einem Relais und einer Signallampe oder einer Alarmklingel.
Bei normaler Raumtemperatur ist der Bimetallschalter geschlossen. Die Signallampe leuchtet nicht.
Erhöht sich die Temperatur in dem überwachten Raum, so biegt sich der Bimetallstreifen so, dass der Kontakt geöffnet und der Stromfluss unterbrochen wird. Dadurch wird durch das Relais der Stromkreis, in dem sich die Signallampe oder die Alarmklingel befindet, geschlossen. Die Signallampe leuchtet auf oder die Alarmklingel beginnt zu läuten. Mithilfe der Stellschraube kann die Temperatur eingestellt werden, bei der der Stromfluss unterbrochen wird. Je nach der Art des überwachten Raumes stellt man Temperaturen zwischen 40 °C und 90 °C ein.

Eine weitere Anwendung von Bimetallstreifen sind Bimetallthermometer. Genauere Informationen dazu findet man unter dem Stichwort „Thermometer“.