为什么电水壶水烧开了以后会自己断电?原理是什么?
▍为什么电水壶水烧开了以后会自己断电?原理是什么?
1⃣️电水壶和电饭锅的断电原理类似,开关是采用一种对热特别敏感的金属片,当水温被加热到百度后就被传导,金属片热胀拱起自动分离断电,当温度低了又变形通电(起到保温效果),这种感热片常见于空开的开关触点处,老日光灯启辉器中的氖管触片,蒸汽炉上的表头指针刻度变化,都是因为采用了感热金属片而拱起弹片断电的。
2⃣️电水壶有两个地方安装了感热片(如同电饭锅),一个在底盘,一个在壶把中。烧水如同煮饭,只要把壶底电热盘的传热片调整感应到一百多度,壶内的水就达到一百摄氏度,感热片便热胀而分离。
3⃣️水壶把子中有一个感热片是属于蒸汽感热,当水壶内沸腾时感热片能感到一百摄氏度就分离。这两个感热分离开关是串联的,起到两处双保险工作,只要其中一个开关断了就不再通电烧水,如果你将烧开的水温降低了,这里的感热片冷却了又会复位通电,从而达到保温作用。
▍为什么电水壶水烧开了以后会自己断电?原理是什么?
热水壶其实早在1891年时就有了,现在的它已经走进千家万户,给人们的家庭生活带来了很大的便利。在使用过程中一些朋友就会好奇这个热水壶也没什么控制设施,它又是如何实现水开后自动断电呢?
热水壶自动断电原理
对于热水壶自动断电首先想到的就是它是否是温度控制断电,然而通过实际的实验来看它并不是通过壶内水的温度断电。
笔者曾经做过的相关测试
1、热水壶装入清水盖上盖子,通上电源按动开关需要大概5分钟左右水壶就把水烧开自动断电。
2、热水壶内加入清水不盖盖子(注意是没有把盖子盖上)会发现壶内热水一直处于沸腾,但是水壶一直没有自动断电。
3、热水壶内加入清水不盖盖子通电加热直到壶内的清水变得沸腾,让它沸腾一会发现热水壶还是不会自动断电。然后盖上热水壶的盖子,停留一小会热水壶就自动断电。
并且一旦水烧开后,热水壶手柄处的开关就不能立刻按下去,需要等待温度降低下去它才能按压下去。这三个小小的实验也是可以证实热水壶自动断电靠的是蒸汽,而实际控制开关装置就是带有双金属片的蒸汽开关。
自动断电关键部件蒸汽开关
估计这里大部分朋友都没见过这个蒸汽开关长什么样,下图所示就是热水壶最常见也是最容易出问题的部件蒸汽开关,目前市面上一个蒸汽开关价钱在2-5元不等,质量好的价格贵一点。
▲市面上最常见的蒸汽开关
这个蒸汽开关内部有一个双金属片,什么意思呢?很容易理解就是双金属片就是由两片金属片组成,但这两个不是一模一样金属片,金属基本都是具有热胀冷缩特性,专业术语上给它们定义的也是有一个热膨胀系数说法。热膨胀系数越大的随着温度变化它的形变比较大,热膨胀系数小的随着温度变化形变小一点。
而这蒸汽开关的两片金属片的热膨胀系数相差非常的大,当壶内热水出现沸腾时,壶内蒸汽就会通过特定的通道进入到蒸汽开关中。由于蒸汽开关内部两片金属片热膨胀系数相差非常的大,热膨胀系数大的金属片会向着热膨胀系数小的弯曲变形,这就产生了形变,从而可以带动开关机械结构实现自动断电。
▲这个图仅是代表一部分热水壶,不同热水壶它的结构是不同的
而上面也做了相关实验:在热水壶没有盖上盖子给水通电加热,热水壶不会自动断电就是因为壶内蒸汽都通过壶口溜走了,没有通过通道到达蒸汽开关部位,从而不能实现自动断电。
而对于现在的一些高级热水壶来说,它用的不是这种蒸汽开关控制,而是采用控制更加精准的NTC热敏电阻控制方案,目前来说采用这种方案成本比较高一点,大部分热水壶采用的还是蒸汽开关控制。
补充:热水壶几乎每天都要使用,热水壶壶底就会做比较多的水垢。这些水垢不仅仅会影响烧的热水,同时水垢的存在也是会影响烧水速度。只需要加入小苏打和白醋,让它们在水壶内部侵泡一会,用刷子刷刷基本就可以彻底清除这些烦人的水垢。
关于双金属片一些其它相关的知识拓展
其实在普通的热水壶底部也是有一个双金属片控制开关,只不过这个相比较热水壶手柄处那个来说温度设置更加高一点,它的主要作用就是防止干烧的,从而最大程度上保护水壶。
▲热水壶底部防干烧装置
当热水壶出现把水烧干情况,如果没有这个开关作用,水壶就会被烧坏或者引发一些火灾事故等。而当壶内热水烧干后,壶底温度比较高就会触发这个开关动作切断电源。
其实双金属片不单单在热水壶上面使用,在一些工业应用上面,双金属片也可以被拿来做温度计。它不是我们平常使用的身体红外测温仪,它主要用于工业上面的一些特定场合测温使用。像一些早期的电熨斗调温用的也是这个双金属片实现,不过目前用的已经基本不太多了。
工业上也会有一些热继电器,这也是用到了双金属片,主要用于保护工业生产的电动机正常运行,它形成的早期对工业上面的电动机保护起到了重大作用。
结语
以上就是关于热水壶自动断电原理以及一些相关的拓展知识,这里还要提一点的就是这个热水壶电源线长短的问题。
设置那么短的电源线并不是厂家那么做,而是国家对此有相关的规定,这个标准就是GB 4706.19-2008《 家用和类似用途电器的安全 液体加热器的特殊要求》GB代表就是国家强制性标准,这里对此规定热水壶的电源线长度不能超过75厘米,否则是不能上市售卖。
太长的电源线不利于安全性,同时也带来一定的危险性,因为平常使用的热水壶属于大功率电器,功率基本都在1800W左右,太长的电源线工作过程发热就会比较明显,同时也会容易因为碰住水壶电源线而引发壶内热水烫伤人。
而不得不说的就是热水壶的存在是极大的便利了我们的日常生活,只需要五分钟左右的时间就能喝到开水。相比较之前那种插入水瓶内部的热得快来说,它更加的安全可靠。
▍为什么电水壶水烧开了以后会自己断电?原理是什么?
一般的电热水壶都是利用蒸汽开关来进行自动断电的,高端点的是利用热敏电阻来检测温度停止加热的。下面我分别说下这这两种的原理。
蒸汽开关原理
上图中就是一个普通电热水壶的蒸汽开关,注意看上面有一个金属弹片,这个弹片在温度升高的时候会向内变形,从而触动弹片下面的顶杆,使开关断开,切断热水壶的电源停止加热。只要你注意观察就可以看到水壶内的上方有一个小孔,如下图中间的那个孔就是蒸汽孔,当水开沸腾的时候,会产生大量的水蒸气,蒸汽会通过蒸汽孔的通道喷到金属弹片上,由于蒸汽温度高,使金属片变形,从而断开开关,停止加热。
电热水壶中的温度传感器原理
这
种就是电热水壶中的温度传感器,就是一个热敏电阻,将此物件紧贴底部发热盘,水壶中的温度变化会造成热敏电阻的阻值变化,单片机通过采集这上面的变化信号来实现对发热盘是否加热的控制,一般用于高端智能型电热水壶中,不过水壶中的水垢需要经常清理,要不然水垢会引起壶底干烧,造成检测的温度偏高,烧不开水就会停止加热。
以上是两种电热水壶的自动断电原理,看完别忘了点赞
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