路口小路燈

我是一名家電產品研發工程師，我來談談電熱水壺的工作原理。

簡單點說，其工作原理就是通過蒸汽開關來實現水沸騰後跳掣的，並不是靠溫度計來控制。

其具體實現步驟是，當水燒開沸騰時，水壺內就會產生大量的蒸汽體，水壺內設計有蒸汽通道，該蒸汽通道通往水壺內部的蒸汽開關，當壺內的蒸汽越來越多，併產生一定氣壓時，蒸汽就會經由蒸汽通道湧向蒸汽開關，此時便會觸發蒸汽開關動作，從而切斷加熱電源。這就是整個控制過程，而從水燒開至跳掣是有一段時間的，不會沸騰後就立即斷電，一般在沸騰後約10秒時間左右才跳掣，這是因為只有壺內產生足夠多的蒸汽，並且蒸汽經由蒸汽通道湧向蒸汽開關後才會觸發其動作的，而這個過程一般在10秒左右。

再來聊聊蒸汽開關的工作原理，此開關並不是一個溫度計，也不是NTC（熱敏電阻），其感應溫度的地方是一塊雙金屬片，它由兩種不同熱膨脹係數的金屬材料焊接在一起，表面看起來就像只有一片金屬，就是這塊金屬起作用，當受熱時，熱膨脹係數大的那一塊金屬片受熱後熱脹冷縮非常明顯，而熱膨脹係數小的那塊金屬片則熱脹冷縮不明顯，這樣就會導致這塊雙金屬片向熱膨脹係數小的一側發生翹曲變形，從而觸發這個開關動作而切斷電源。

以上就是傳統機械式電熱水壺的工作原理，而電子式電熱水壺其控溫方式則有很大不同，也比傳統機械式電熱水壺控溫更靈敏，其感應溫度的元件就是NTC，也叫熱敏電阻，熱敏電阻的電阻值，隨著溫度的變化而變化，正是利用這一特點製成熱敏元件，然後通過信號線反饋給電路板MCU，就可以精確地控制電熱水壺的通斷電。

設計製造迷

首先，我之前試過自己的電熱水壺，發現如果電熱水壺燒開了水之後立馬把水壺的蓋子打開，那麼這個電熱水壺是不會斷電的，所以我當時就推測可能是利用蒸汽來控制電路的開閉的，比如說用蒸汽的溫度還有氣壓，達到某一個數值之後就斷開電路。

後來知道這種電熱水壺很多用的是雙金屬片的方式來控制溫度的。

↑雙金屬片控溫裝置↑

這種結構用的是金屬的熱障冷縮的性質。用兩種不同材料的金屬片貼在一起，然後固定在一個地方，當兩片金屬受熱膨脹的時候，由於上下兩片金屬的熱膨脹係數不一樣，也就是受熱之後膨脹的程度不一樣，所以這個薄片片就會發生彎曲，溫度高到一定程度的時候，電路就自動斷開來了。

那麼有人要問了，那麼等到溫度冷卻下來，豈不是電路又合上了？其實這個也是非常好解決的，那就是在電熱水壺開關的地方設計一個電磁繼電器之類的機構，當你按下開關之後電磁繼電器還有金屬片都是通路，並且由於開關受到電磁繼電器的吸引，所以不會跳閘。而當雙金屬片斷路之後，電磁繼電器斷開，開關復位，即便雙金屬片再次復位，因為開關已經斷開了，所以電熱水壺依然不會打開【這段開關的設計是我自己想的，如果讓我設計電熱水壺我就這麼設計】。

實際上這種結構非常簡易，很廉價，但是可靠性還比較高。不過按理來說還是有很多不確定的因素，比如說我一開始說的，如果把壺蓋打開了，那麼即便是水開了也會繼續幹燒——這樣就會產生潛在的危險了。還有一個就是這個結構實際上對溫度不是那麼敏感，水溫有可能達不到100℃就自動斷開了。所以先進一點兒的電熱水壺會有更加精密和複雜的結構，比如說用熱敏電阻和半導體結構之類的，這個我也沒有具體查過。

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一般的電熱水壺都是利用蒸汽開關來進行自動斷電的，高端點的是利用熱敏電阻來檢測溫度停止加熱的。下面我分別說下這這兩種的原理。

蒸汽開關原理

上圖中就是一個普通電熱水壺的蒸汽開關，注意看上面有一個金屬彈片，這個彈片在溫度升高的時候會向內變形，從而觸動彈片下面的頂杆，使開關斷開，切斷熱水壺的電源停止加熱。只要你注意觀察就可以看到水壺內的上方有一個小孔，如下圖中間的那個孔就是蒸汽孔，當水開沸騰的時候，會產生大量的水蒸氣，蒸汽會通過蒸汽孔的通道噴到金屬彈片上，由於蒸汽溫度高，使金屬片變形，從而斷開開關，停止加熱。

電熱水壺中的溫度傳感器原理

這
種就是電熱水壺中的溫度傳感器，就是一個熱敏電阻，將此物件緊貼底部發熱盤，水壺中的溫度變化會造成熱敏電阻的阻值變化，單片機通過採集這上面的變化信號來實現對發熱盤是否加熱的控制，一般用於高端智能型電熱水壺中，不過水壺中的水垢需要經常清理，要不然水垢會引起壺底乾燒，造成檢測的溫度偏高，燒不開水就會停止加熱。

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熱水壺自動斷電有很多種,你可以看看您家的是下面哪種原理。

　　1、銅片的熱漲冷縮原理

用銅的金屬片製作成觸點.因為銅對熱漲冷縮比較敏感所以在溫度沒有到達設定值的時候,銅金屬片是彎曲的形狀,這時它的觸點是閉合接通的.在水加熱到設定的溫度時水的熱量會傳導到溫控器中的銅片上面銅片因為受熱伸直就將觸點彈開成斷電狀態.在溫度下降的時候銅片又恢復到原來的狀態使觸點接通成通電加熱狀態.雙金片的兩面是不同物質的導體，在變化的溫度下由於漲縮程度不一樣而使雙金片彎曲，碰到設定的觸點或開關，使設定的電路開始工作。這樣更直接更及時，可以準確的感應水溫情況。

　　2、自動溫度控制電路

　　3、水發出的蒸汽溫度

　　自動斷電功能一般是由位於水杯上部、手柄內部（或杯底，這時候需要一根較長的導氣管了）的雙金屬片形式的溫度控制器實現的，並沒有繼電器、熱敏電阻在裡邊，它感受的是水發出的蒸汽的溫度，所以比較間接，一般都是在水沸以後蒸汽溫度才能達到溫度控制器的斷開點。所以，如果你打開蓋子燒水的話，它就不會自動斷開了。

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現在電熱水壺很普及，也很方便。有些求知慾強的朋友，很想知道它的溫控原理，下面我給大家講一講，

一般的電熱水壺，在最上面都有一個通往握把裡的孔。水燒開後，灼熱的蒸氣就通過小孔進入握把，加熱握把中，與加熱原件串聯的溫控開關，使之動作、切斷電源。

溫控開關通常都是使用[雙金屬片控溫器]。是一種工業上應用非常廣泛的，簡單、可靠的溫控裝置。結構、原理是這樣的：溫控開關有動、靜兩個觸點，動觸點是一條尖端鉚有觸點的舌形金屬片。請大家注意：它不是單純的銅片，更不是什麼“記憶金屬”。是一塊由兩種熱澎漲係數差別很大的金屬疊合而成的“雙金屬片”。一旦受熱，雙金屬片因為兩面澎漲係數不同，而向澎漲係數小的金屬一面撓曲。經整定，於100攝氏度時，撓曲程度使觸點分離，切斷電源。觸點斷開時會產生火花，使觸點燒蝕，高擋的開關觸點都使用銀鎢合金。

從這裡可以看出：水開後灼熱蒸氣能不能準時、準確地通過小孔，到達溫控開關處，也是控制是否準確的重要因素。因此，燒水時一定要蓋好水壺的蓋子，不要讓蒸氣從縫隙中“逃掉”！

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大部分電熱水壺是用水蒸氣的溫度來控制。

水的沸點與大氣壓力有關，地區，季節和天氣都能影響水的沸點。如果以水溫為標準，在沸點低的時候水沸騰了也不斷電，在沸點高的時候水沒燒開就會斷電。

以蒸汽溫度則可以很好的解決這個問題，水在沸騰的時候才會產生大量水蒸氣，只要把水蒸氣的控制溫度稍微設置得低一點，都能檢測到水是否沸騰。

飛魚科普

最原始最可靠的方法是使用澎脹係數差別大的雙金屬片鉚貼在一起，水開後壺溫升高，澎脹係數大的伸長，把通電的觸點推開斷電。溫度降低後又被變冷的金屬片拉回原位而使觸點閉合，電就接通。

楊順林9

雙金屬，兩種不同的金屬熱膨脹係數不一樣就能控制自動斷電。

蟻鼻錢，哭。

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