Пьезоэлектрическая зажигалка: принцип работы¶

Пьезоэлектрическая зажигалка — устройство для получения открытого пламени, в котором источником искры служит пьезоэлектрический генератор, преобразующий механическое усилие в высоковольтный электрический разряд. Относится к классу бытовых зажигалок и широко используется для розжига газовых плит, горелок, свечей и сигарет.

¶Принцип работы

Работа устройства основана на прямом пьезоэлектрическом эффекте — способности некоторых кристаллических материалов (обычно пьезокерамики на основе цирконата-титаната свинца) генерировать электрический заряд при механической деформации.

Конструкция включает три ключевых элемента:

• Пьезоэлемент — цилиндрический или дисковый керамический блок с двумя электродами.
• Ударный механизм — подпружиненный боёк с кнопкой или рычагом.
• Высоковольтный провод — соединяет электрод с соплом, где образуется искра.

При нажатии на кнопку боёк сжимает пружину и с усилием ударяет по торцу пьезоэлемента. Резкая деформация кристалла создаёт разность потенциалов на электродах, достигающую 10–20 кВ (при токе в доли миллиампера). Напряжение по проводу подаётся к искровому промежутку у сопла, где происходит пробой воздуха и возникает электрическая искра. Если при этом открыт газовый клапан, смесь воспламеняется.

Важная особенность: искра образуется только в момент удара, поэтому для повторного розжига требуется повторное нажатие. В отличие от кремниевых зажигалок, пьезоэлектрическая не требует расходных материалов (кремня, фитиля) и практически не изнашивается — ресурс пьезоэлемента составляет десятки тысяч срабатываний.

¶Устройство и разновидности

По исполнению выделяют два основных типа:

1. Ручные зажигалки — компактные корпуса с кнопкой на торце или сбоку. Используются для сигарет, свечей, туристических горелок. Могут быть одноразовыми (неразборный корпус) или многоразовыми с возможностью замены газового баллончика.
2. Настольные и кухонные — имеют удлинённый носик (до 20–30 см) для безопасного розжига газовых плит, духовок, каминов. Часто оснащаются блокировкой от случайного нажатия.

По типу топлива все пьезозажигалки работают на сжиженном углеводородном газе (бутан или смесь пропан-бутана), который подаётся через регулируемый клапан. Некоторые модели имеют электронную систему контроля пламени и автоматическое отключение подачи газа.

¶Преимущества и недостатки

Достоинства пьезоэлектрических зажигалок:

• надёжность и долговечность (нет расходных деталей);
• мгновенное срабатывание — не нужно ждать высыхания фитиля;
• устойчивость к ветру (искра не задувается);
• простота эксплуатации и безопасность (нет открытого тлеющего элемента).

Недостатки:

• невозможность регулировать высоту пламени (зависит от давления газа);
• чувствительность к загрязнению искрового промежутка;
• при низких температурах газ испаряется хуже, что снижает надёжность розжига;
• искра слабее, чем у пьезоэлектрических генераторов с механическим взводом, что требует точной регулировки зазора.

¶История

Пьезоэлектрический эффект открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 году. Первые практические устройства на его основе (звукосниматели, гидрофоны) появились в начале XX века. В 1950-х годах с развитием пьезокерамики стали возможны компактные генераторы. Первые пьезоэлектрические зажигалки для газовых плит появились в Европе в 1960-х годах и быстро вытеснили кремниевые в кухонной технике. Ручные карманные модели распространились в 1970–1980-х годах, когда технология стала дешёвой.

В СССР пьезозажигалки производились с 1970-х годов, в том числе для комплектации газовых плит. Современные модели часто комбинируют пьезоподжиг с электронными датчиками контроля пламени.

¶Безопасность и эксплуатация

При использовании пьезозажигалки следует соблюдать меры предосторожности:

• не направлять сопло на лицо и легковоспламеняющиеся предметы;
• хранить вдали от источников тепла (газ расширяется при нагреве);
• не разбирать корпус при наличии газа;
• периодически очищать искровой промежуток от нагара мягкой щёткой.

В Российской Федерации пьезоэлектрические зажигалки относятся к товарам бытового назначения и подлежат обязательной сертификации по техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования» (в части, касающейся газовых устройств).

¶Источники

• Кюри П., Кюри Ж. «Пьезоэлектрические явления» // Журнал физики, 1880.
• Физическая энциклопедия / под ред. А. М. Прохорова. — М.: Советская энциклопедия, 1988.
• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 010/2011.
• Справочник по бытовой газовой аппаратуре / В. И. Муромцев. — М.: Стройиздат, 1985.