燃气灶双线圈电磁阀防干烧定时关阀工作原理及可靠性浅析

李登仲 陈静 曾丽

摘要：本文以某型带防干烧定时功能的燃气灶为试验样机，通过实验来探究双线圈电磁阀燃气灶防干烧定时关阀的工作原理，以及分析关阀电流大小、电磁阀一致性、热电偶一致性和施加关阀电流持续时间、次数对防干烧定时关阀的可靠性影响，为防干烧定时燃气灶的检测和研发做相关的实验探索。研究表明：双线圈电磁阀防干烧定时动作机理是当副线圈产生的磁感应强度和弹簧反作用力等效的磁感应强度之和大于等于主线圈产生的磁感应强度时，防干烧和定时功能可以可靠关火。

关键词：燃气灶;防干烧;定时;电磁阀;关阀电流;磁感应强度

1 引言

随着生活水平的提高，近年来，带防干烧功能或定时功能的燃气灶越来越多。防干烧功能和定时功能关阀的可靠性对用户人身财产安全的保护至关重要。

为此，本文以某型带防干烧和定时功能的燃气灶为试验样机，通过实验来探究双线圈电磁阀燃气灶防干烧定时关阀的工作原理，以及分析各关键参数对关阀的可靠性影响，为防干烧和定时功能燃气灶可靠性的检测和研发做相关参考。

2 防干烧和定时功能关阀工作原理及验证

2.1工作原理设想

燃气灶工作时，热电偶产生的电动势方向根据右手定则在电磁阀主线圈磁芯侧产生S极磁场，当定时或防干烧功能触发时，需要由脉冲器给电磁阀副线圈输入一个反向电流，根据右手定则在副线圈磁芯侧也产生S极磁场。在主副线圈的两个磁芯表面S磁场因同性相斥方向相反，由磁场叠加原理可知，两个磁芯之间区域合磁感应强度变小。当副线圈产生的磁感应强度和弹簧反作用力等效的磁感应强度之和等于主线圈产生的磁感应强度时，电磁阀自动关阀断火。

2.2验证方法

以某型帶防干烧和定时功能的燃气灶为试验样机，电磁阀具体参数：主线圈为14匝，副线圈为75匝，主线圈内阻为25.33mΩ，副线圈内阻为2.461Ω，主线圈吸阀电流为43mA，副线圈吸阀电流为8mA，主线圈掉阀电流为28mA，副线圈掉阀电流为5mA。首先拆除燃气灶热电偶，通过直流稳压电源模拟热电偶产生的热电势，给电磁阀主线圈施加电压使其呈工作吸合状态，然后用电磁阀性能测试仪给电磁阀副线圈施加反向电流，缓慢调节输出电流大小，直至燃气灶关阀断火，使用指针式毫伏表测量记录此时直流稳压电源输出电压值和电磁阀性能测试仪输出电流值，最后代入设想关系计算，探究防干烧和定时功能关阀条件是否成立。

2.3实验数据

忽略仪器测量精度所带来的计算误差，由表1实验结果证实：在不同热电势下，当副线圈产生的磁感应强度和弹簧反作用力等效的磁感应强度之和等于主线圈产生的磁感应强度时，电磁阀可以可靠关阀断火。

3多因素参数对关阀可靠性的影响分析

3.1副线圈关阀电流大小、持续时间、动作次数对关阀可靠性的影响分析

由2.3推导结论，经实验验证：当主线圈热电势为3.5mV，副线圈输出电流分别为25mA、60mA、80mA、160mA、490mA时，电磁阀均可以可靠自动关阀断火。同时发现在副线圈产生的磁感应强度小于主线圈产生的磁感应强度前提下，当副线圈产生的磁感应强度和弹簧反作用力等效的磁感应强度之和大于等于主线圈产生的磁感应强度时，副线圈在该范围内的输出电流大小在任一时刻均可以触发电磁阀关阀断火，即在该范围内副线圈关阀电流持续时间对防干烧定时功能关阀的可靠性呈正影响，持续时间越长，关阀可靠性越高。

当副线圈产生的磁感应强度大于等于主线圈产生的磁感应强度、弹簧反作用力等效的磁感应强度和副线圈吸阀磁感应强度之和时，副线圈关阀电流持续时间对防干烧定时功能关阀的可靠性无直接影响，电磁阀仅在副线圈输入电流或断开电流瞬间可以触发关阀断火，即脉冲电流动作次数对防干烧定时功能关阀的可靠性呈正影响，脉冲电流次数越多，关阀可靠性越高。

3.2电磁阀和热电偶一致性对关阀可靠性的影响分析

由表2、表3实验结果可知，同一气种，不同电磁阀、不同热电偶对燃气灶防干烧定时关阀可靠性影响较小。

4结论

本文通过设想及相关实验验证了防干烧定时功能关阀的工作原理，并得出以下结论，为检测和研发做相关参考：

①副线圈磁感应强度小于主线圈磁感应强度前提下，副线圈磁感应强度+弹簧等效磁感应强度≥主线圈磁感应强度时，关阀电流持续时间越长，关阀可靠性越高。

②副线圈磁感应强度≥主线圈磁感应强度+弹簧等效磁感应强度+副线圈吸阀磁感应强度时，关阀动作次数越多，关阀可靠性越高。

③电磁阀和热电偶参数一致性对关阀可靠性影响较小。

参考文献

[1]李佐周，易正湘，等.物理学（第五版）.北京：高等教育出版社，2018。