溫控開關原理以及應用

雙金屬溫度傳感器，是用來作開關使用的，常稱為溫控開關。該傳感器的構成，主要是將兩種不同的金屬片熔接在一起。因為金屬的熱膨脹系數(shù)不同，當加熱時，膨脹系數(shù)大的一方，因迅速膨脹而使得材料的長度變長；而膨脹系數(shù)小的一方，因膨脹系數(shù)小，而使得材料的長度略為伸長。但由于二金屬片是熔接在一起的，因此．兩金屬片上作用的結果，使得材料彎曲。

下面以雙金屬溫度傳感器在電熨斗、電飯鍋兩種電器中的應用電路為例，介紹雙金屬溫度傳感器的工作原理。

用電熨斗熨衣服，若溫度過高會燙壞衣服，而且對于不同的衣料，熨衣時所需溫度也不同，因此需要調溫裝置。圖1是電熨斗調溫原理示意圖。
電熨斗調溫電路主要組件是雙金屬片，電熨斗工作時，動、靜觸點接觸，電熱組件通電發(fā)熱。當溫度達到選定溫度時，雙金屬片受熱下彎，使動觸點離開靜觸點，自動切斷電源；當溫度低于選定溫度時，雙金屬片復原，兩觸點閉合。再接通電路，通電后溫度又上升，達到選定溫度時又再斷開，如此反復通斷，就能使熨斗的溫度保持在一定范圍內。通過調節(jié)螺絲選定溫度的高低，越往下旋，靜觸點越下移，選定的溫度就越高。
為什么雙金屬片受熱會彎曲呢?這是由于它是兩種不同的金屬片緊鉚在一起的，若在室溫時，它是平直的，那么當它受熱溫度升高時，由于兩種金屬的熱膨脹程度不同，雙金屬片便逐漸向熱膨脹較小的一邊彎曲，如上圖1(b)所示。溫度降低時，它又逐漸恢復原狀。
電飯鍋是常用的炊具，它能把米燒成飯，還能保溫，全過程自動化，使用很方便。電飯鍋的溫度控制電路圖如上圖2所示。
電飯鍋內部有一個磁鋼限溫開關S1和一個雙金屬片保溫開關S2。開始燒飯時，按下開關S1，電路接通，電熱絲通電燒飯。鍋中有水時，飯鍋的溫度不會超過100℃；飯熟后，水干了，飯鍋溫度將超過100℃。當溫度上升到103℃時，限溫開關S1就會自動斷開，電路斷電，達到自動控溫目的。這時溫度較高，S2處于斷開狀態(tài)。當溫度下降至60℃時，S2接通；加熱至80℃時，S2又斷開。S2的不斷開合，使鍋內溫度保持在60-80℃之間。
為什么磁鋼限溫開關在103℃時會自動斷開呢?通過參照圖2(b)所示的磁鋼限溫組件工作示意圖就可以明白了。按下按鍵后，動觸點接觸靜觸點而通電，同時，永久磁鋼與感溫軟磁體接觸，軟磁體被磁化而吸住永久磁鋼，這時手不需要按著按鍵，電路仍然接通。感溫軟磁體有一獨特性質，當溫度達到103℃時，磁性便消失，不能吸住永久磁鋼。因此，當鍋底溫度達到103℃時，永久磁鋼便因重力作用而下落，動觸點離開靜觸點而斷開電源，從而達到保護。