Меню

Пьезоэлемент для зажигалки напряжение

Пьезоэлемент для зажигалки напряжение

he2.png

Пьезо

Устройство пьезозажигалки.

Принцип поджигания, основанный на пьезоэффекте (от греч. ?? – piezo – давлю). Это явление, открытое братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 г, заключается в том, что при сдавливании монокристаллов некоторых веществ на их гранях возникают электрические заряды. Такой монокристалл заменяет в конструкции зажигалки кремень.
Пьезоэлемент в зажигалке представляет собой маленький кристалл кварца, наделенный пьезоэлектрическими свойствами. Когда к кристаллу прилагается напряжение, кристаллическая решетка деформируется и меняются размеры кристалла. Это называется прямым пьезоэффектом. И, наоборот, при растяжении или сжатии кристалла кварца на его поверхности образуется напряжение. Этот явление называется обратным пьезоэффектом. Слабый удар по кристаллу кварца, разположенному в зажигалке, порождает напряжение в несколько сотен вольт. Так происходит электрический пробой, и между электродами проскакивает искра. Газ загорается.
К слову сказать, пеьезозажигалка — это наукоемкое изделие, детище высоких технологий второй половины ХХ века и является своего рода мини- электростанцией … на ладони. В самом деле, не чудо ли, когда нажатие пальца на клавишу силой всего 20-30 Н напрямую преобразуется в высокое напряжение 10-20 тысяч Вольт? Более того, это практически неиссякаемый источник энергии, срок службы пьезоэлементов такого механизма не менее 12 лет!

Устройство пьезозажигалки

Эти зажигалки не нуждаются в источниках энергии или других расходных материалах (кроме газа конечно же).
Пьезоэлектричество генерируется в ходе инновационного процесса, в котором не используются стандартные электрические провода. Вместо этого искру получают при помощи естественных сил. Воспламенитель пьезо очень надежен.
Пьезоэлектричесво не использует электрические соединения, хотя во многих приборах для получения искры в определенном месте используют провода. Для воспламенения в таких приборах обычно нужно нажать на кнопку. Они достаточно эффективны, просты в использовании, прочны и требуют минимального ухода.
Пьезозажигалки, как правило, живут намного дольше зажигалок механических. Секрет их долголетия заключается в отсутствии трения элементов. Однако, если с пьезоэлементом что-то случилось, починить его вам не удастся. Никакая зачистка ему не поможет, «самодеятельность» убьет зажигалку окончательно. Заметим, однако, что выход из строя пьезоэлемента — явление очень редкое.
Кроме того, пьезозажигалкам не грозит утечка газа, что с кремневыми случается, к сожалению, нередко. Конечно, мы говорим здесь исключительно о качественных пьезозажигалках от надежных производителей, а не о продукции «черного» рынка.

Источник



Читайте также:  Зарядное устройство выдает меньшее напряжение причины

Пьезоэлемент для зажигалки напряжение

Первое и главное. Пьезоэлемент не является источником энергии. Он всего лишь трансформатор механической и тепловой энергии в энергию электростатического поля. Ни больше ни меньше.

Что бы понять механизм работы пьезогенератора, пьезоэлемента(ПЭ) рассмотрим два его основных свойства. Это диэлектрическая проницаемость межэлектродного пространства и пьезо электрический модуль. Нас интересует только пьезо модуль по оси поляризации кристалла, все остальные модули не так важны. Они не вызывают создание поля.

Для прямого пьезоэффекта пьезомодуль имеет размерность «К/Н» (кулон:ньютон), а его величина, в зависимости от марки пьезокерамики, находится в интервале от 200 до 500 пикокулон/ньютон (10 -12 К/Н).

где D — это пьезо модуль (К/Н кулон/ньютон), g -заряд (К кулон), F сила в ньтонах приложенная по оси поляризации зарядов.

Пьезомодуль – это характеристика материала.

Это означает, что если мы изготовим пьезоэлемент из пьезокерамики с пьезомодулем, например, 240*10 -12 К/Н, то, какие бы ни были размеры пьезоэлемента, какой бы он ни был формы, каким бы образом ни прикладывали силу, то ли в точке, то ли она распределена по всей поверхности электрода, мы всегда получим на электродах заряд 240 пикокулон, если приложим силу 1 ньютон.

Напряжение на электродах можно посчитать по формуле.

U = g / C ; где U напряжение поля в вольтах, С емкость элемента в фарадах.

Легко проверить, что в этом примере, положив ёмкость равной 40 пикофарадам (это ёмкость пьезоэлементов пьезозажигалки), получим, что напряжение при силе 1Н будет равно 6В. Если действовать силой 1000Н, получим 6 кВ.

2. Какова мощность разряда пьезоэлемента? Сделать точный расчёт крайне затруднительно, да и не имеет смысла, а оценить порядок величины любопытно. Мощность тока искры это квадрат напряжения, делённый на сопротивление разрядного промежутка. Напряжение, конечно, меняется за время существования разряда от 3000 вольт до, почти, нуля.. Поэтому возьмём среднее значение 1500 вольт Но какое же сопротивление у разрядного промежутка? Мы его грубо оценим в 1 Ом, так как было замечено, что увеличение сопротивления токовода до 1 Ома уменьшает яркость искры. Теперь делаем расчёт.

Читайте также:  Защита rs 485 от напряжения питания

P = U * U / R =1500*1500/1=2250000 ватт=2,25 мегаватт

3. Какова энергия, потраченная на искровой разряд? Это энергия электрического поля пьезоэлемента. Вычислим её по формуле:

W = CU * U /2 в Джоулях;

Мы знаем, что ёмкость С равна 40 пФ, а напряжение U к началу пробоя 3000 вольт. Рассчитываем энергию W=40*10^(-12)*3000*3000/2=180*10^(-6)=18 0 микро Джоулей.

Посчитаем то же самое для 1500 вольт, среднего значения напряжения пробоя. Оно равно 45 микро Джоулей.

Определим время за которое произойдет разряд:

T =2* R * C =2*1 Ом*40 пФ=80 пикосекунд,

Разделив работу тока на время его протекания, получим следующее значение мощности:

P = W / T =180 микро Джоулей/80 пикосекунд=2250 киловатт.

4. Каков кпд пьезогенератора зажигалки?

Сила линейно меняется от 0 до 500 Ньютон.. Её легко измерить с помощью бытового безмена. В расчёте следует взять среднее значение (250Н). Умножив 250Н на 0,002м получим 0,05 дж. Тогда кпд будет равен 0,03% Возникает вопрос АЧЁ так мало?

5. Посчитаем силу тока.

I = g / T ; g = C * U ; I = C * U / T =40пикофарад*3000вольт/80 пикосекунд=1500Ампер.

Это довольно таки крутой фронт, и по всем законам в момент образования ионизированного канала газа по которому заряды стекают, нейтрализуют локальную напряженность кристалла. Электро сопротивление фидерного канала на порядок ниже сопротивления меди, следовательно большой толшины ионизированного газа не будет. Толщина стримера микроны и объем ионизированного газа минимален.

Индуктивность стримерного промежутка не известна, да не суть важна, она минимальна и практически примем постоянной не дефференцируемой величиной.

Тогда энергия магнитного поля W = L * I * I /2, за промежуток 80 пикосекунд вырастет 2.25 миллиона раз, так как ток у нас идет в квадрате.

Неслабая такая искорка)

Она тратит меньше 1/10000 мощности на ионизацию, а остальное переводится в энергию магнитного поля.

А все ли помнят мопед трындящий под окном без искрозащиты?

Когда ни телек ни радио не работает)))))))

Ни чего не исчезает бесследно. Просто мы не умеем использовать энергию кристала на полную мощность, вот и будем всю сознательную жизнь топить свои печки буржуйки ассигнациями.

Источник

О пьезо зажигалках

Пьезо зажигалки

В пьезо зажигалках для осуществления поджога используется пьезоэлемент. Пьезоэлемент — это механизм в котором образуется искра от удара в пьезопластинку. Под действием удара в пьезопластинку возникает деформация пьезопластинки, на поверхности которой образуется электрический заряд, который мы видим в виде искры при нажатии кнопки зажигания на пьезо зажигалке.

Читайте также:  Трансформатор напряжения 150 ватт

Создание электрического напряжения пьезоэлементом

Амплитуда колебаний диска сильно увеличена для наглядности.

Воспламенение происходит путем срабатывания этого пьезоэлемента и возникновения искры между проводом пьезоэлемента и рассекателем на конце верхнего клапана зажигалки. Рассекатель образует газо-воздушную смесь, которая и обеспечивает зажигание. Ни в коем случает нельзя самим прикасаться к рассекателю потому, что зажигалка может выйти из строя. Такие зажигалки с пьезоэлементом очень долговечны.

Пьезо зажигалки с дополнительными функциями

В последние годы все чаще в продаже появляются пьезо зажигалки с дополнительными функциями. В зажигалки встраивают различные устройства, которые могут понадобится в различных ситуациях в быту. Если раньше в продаже имелись только зажигалки с открывалкой для пива в бутылках, то сейчас с легкостью можно преобрести зажигалки: с часами, с фонариком, с термометром, с компасом,с шариковой ручкой,с духами, и с другими дополнительными и полезными функциями. Самыми распрастранёнными в данный момент являются пьезо зажигалки с фонариком. Зажигалки пьезо с фонариком могут использоваться в быту и как зажигалка и как фонарик. Такая зажигалка может пригодиться всегда, в мало освещенном помещении или на улице. Дома такая зажигалка тоже очень пригодна для использования, а возможность многократно заправлять газ позволит зажигалке прослужить долго.

У нас вы можете купить зажигалки оптом со следующими дополнительными функциями: зажигалки с фонариком , зажигалки с ручкой, зажигалки с мигалкой, зажигалки с турбированным пламенем.

Пьезо зажигалки в нашем каталоге

Пламя пьезо зажигалки

Газ, в обычных газовых пьезо зажигалках, выходит с верхнего клапана через рассекатель с небольшой скоростью и на выходе перемешивается с воздухом.

Примечание

1.Зажигалки, в которых закончился газ, лучше не использовать.
2.Предохраняйте зажигалку от грязи, воды и пыли.
3.До рассекателя или турбины лучше не прикасаться, это может испортить зажигалку.

Источник