燃氣灶雙線圈電磁閥防干燒定時關閥工作原理及可靠性淺析

李登仲 陳靜 曾麗

摘要：本文以某型帶防干燒定時功能的燃氣灶為試驗樣機，通過實驗來探究雙線圈電磁閥燃氣灶防干燒定時關閥的工作原理，以及分析關閥電流大小、電磁閥一致性、熱電偶一致性和施加關閥電流持續時間、次數對防干燒定時關閥的可靠性影響，為防干燒定時燃氣灶的檢測和研發做相關的實驗探索。研究表明：雙線圈電磁閥防干燒定時動作機理是當副線圈產生的磁感應強度和彈簧反作用力等效的磁感應強度之和大于等于主線圈產生的磁感應強度時，防干燒和定時功能可以可靠關火。

關鍵詞：燃氣灶;防干燒;定時;電磁閥;關閥電流;磁感應強度

1 引言

隨著生活水平的提高，近年來，帶防干燒功能或定時功能的燃氣灶越來越多。防干燒功能和定時功能關閥的可靠性對用戶人身財產安全的保護至關重要。

為此，本文以某型帶防干燒和定時功能的燃氣灶為試驗樣機，通過實驗來探究雙線圈電磁閥燃氣灶防干燒定時關閥的工作原理，以及分析各關鍵參數對關閥的可靠性影響，為防干燒和定時功能燃氣灶可靠性的檢測和研發做相關參考。

2 防干燒和定時功能關閥工作原理及驗證

2.1工作原理設想

燃氣灶工作時，熱電偶產生的電動勢方向根據右手定則在電磁閥主線圈磁芯側產生S極磁場，當定時或防干燒功能觸發時，需要由脈沖器給電磁閥副線圈輸入一個反向電流，根據右手定則在副線圈磁芯側也產生S極磁場。在主副線圈的兩個磁芯表面S磁場因同性相斥方向相反，由磁場疊加原理可知，兩個磁芯之間區域合磁感應強度變小。當副線圈產生的磁感應強度和彈簧反作用力等效的磁感應強度之和等于主線圈產生的磁感應強度時，電磁閥自動關閥斷火。

2.2驗證方法

以某型帶防干燒和定時功能的燃氣灶為試驗樣機，電磁閥具體參數：主線圈為14匝，副線圈為75匝，主線圈內阻為25.33mΩ，副線圈內阻為2.461Ω，主線圈吸閥電流為43mA，副線圈吸閥電流為8mA，主線圈掉閥電流為28mA，副線圈掉閥電流為5mA。首先拆除燃氣灶熱電偶，通過直流穩壓電源模擬熱電偶產生的熱電勢，給電磁閥主線圈施加電壓使其呈工作吸合狀態，然后用電磁閥性能測試儀給電磁閥副線圈施加反向電流，緩慢調節輸出電流大小，直至燃氣灶關閥斷火，使用指針式毫伏表測量記錄此時直流穩壓電源輸出電壓值和電磁閥性能測試儀輸出電流值，最后代入設想關系計算，探究防干燒和定時功能關閥條件是否成立。

2.3實驗數據

忽略儀器測量精度所帶來的計算誤差，由表1實驗結果證實：在不同熱電勢下，當副線圈產生的磁感應強度和彈簧反作用力等效的磁感應強度之和等于主線圈產生的磁感應強度時，電磁閥可以可靠關閥斷火。

3多因素參數對關閥可靠性的影響分析

3.1副線圈關閥電流大小、持續時間、動作次數對關閥可靠性的影響分析

由2.3推導結論，經實驗驗證：當主線圈熱電勢為3.5mV，副線圈輸出電流分別為25mA、60mA、80mA、160mA、490mA時，電磁閥均可以可靠自動關閥斷火。同時發現在副線圈產生的磁感應強度小于主線圈產生的磁感應強度前提下，當副線圈產生的磁感應強度和彈簧反作用力等效的磁感應強度之和大于等于主線圈產生的磁感應強度時，副線圈在該范圍內的輸出電流大小在任一時刻均可以觸發電磁閥關閥斷火，即在該范圍內副線圈關閥電流持續時間對防干燒定時功能關閥的可靠性呈正影響，持續時間越長，關閥可靠性越高。

當副線圈產生的磁感應強度大于等于主線圈產生的磁感應強度、彈簧反作用力等效的磁感應強度和副線圈吸閥磁感應強度之和時，副線圈關閥電流持續時間對防干燒定時功能關閥的可靠性無直接影響，電磁閥僅在副線圈輸入電流或斷開電流瞬間可以觸發關閥斷火，即脈沖電流動作次數對防干燒定時功能關閥的可靠性呈正影響，脈沖電流次數越多，關閥可靠性越高。

3.2電磁閥和熱電偶一致性對關閥可靠性的影響分析

由表2、表3實驗結果可知，同一氣種，不同電磁閥、不同熱電偶對燃氣灶防干燒定時關閥可靠性影響較小。

4結論

本文通過設想及相關實驗驗證了防干燒定時功能關閥的工作原理，并得出以下結論，為檢測和研發做相關參考：

①副線圈磁感應強度小于主線圈磁感應強度前提下，副線圈磁感應強度+彈簧等效磁感應強度≥主線圈磁感應強度時，關閥電流持續時間越長，關閥可靠性越高。

②副線圈磁感應強度≥主線圈磁感應強度+彈簧等效磁感應強度+副線圈吸閥磁感應強度時，關閥動作次數越多，關閥可靠性越高。

③電磁閥和熱電偶參數一致性對關閥可靠性影響較小。

參考文獻

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