第1章 基础+原理
1.1 基础
1 徒弟什么是变频空调器
装有变频器的空调器称为变频空调器。变频空调器是与传统的定频空调器相比较而产生的概念,它在普通空调器的基础上选用了变频专用压缩机,增加了变频控制系统。它的基本结构和制冷原理和普通空调完全相同。变频空调器的主机是自动进行无级变速的,它可以根据房间情况自动提供所需的冷(热) 量; 当室内温度达到期望值后,空调主机则以能够准确保持这一温度的恒定速度运转,实现“不停机运转”,从而保证环境温度的稳定。
简单地说,变频空调器在传统空调器的结构中增加了一个变频器。压缩机是空调的心脏,其转速直接影响到空调的使用效率。能改变输出电源频率的电路装置称为变频器,其内部有一个变频控制电路,用来改变压缩机和风扇电动机的供电频率,从而控制它们的转速,达到调节制冷/制热量的目的。
1+1 点拨:
国产空调器的型号标注中,变频空调器通常用字母“BP”表示。
2 徒弟变频空调与定频空调有哪些区别
变频空调器与定频空调器相比,主要有以下几方面的区别。
(1) 普通空调器制冷量是通过改变室内风机转速或开停压缩机调节的,而变频空调器是通过改变压缩机转速实现的。
(2)变频空调器运用变频技术与模糊控制技术,具有先进的记忆识别功能。可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式,使居室在短时间内迅速达到所需要的温度,并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动实现快速、节能和舒适的控温效果。
(3)变频压缩机与普通空调器的压缩机不同,变频压缩机的转速能够随时调整变化,并与室内空调负荷的变化成比例; 普通压缩机通电即可运转,而变频压缩机靠室外电控程序驱动运转; 普通压缩机供电频率是固定的,且单相压缩机都有运转电容器,而变频压缩机都是三相结构的,所以无启动电容器,且机械结构也不尽相同。
定频空调压缩机依靠其不断地“开、停”来调整室内温度,其一“开”—“停”之间容易造成室温忽冷忽热,并消耗较多的电能。变频空调器则依靠空调压缩机转速的快慢达到控制室温的目的,室温波动小、电能消耗少,舒适度大大提高。
(4) 室内控制电路。变频空调器室内控制电路与普通微计算机空调器控制电路差别不大(它由接收电路、温控电路、电源电路、单片机外围电路等组成),主要区别是室内通信电路和室内风扇速度控制电路。
① 室内通信电路。一般空调器通信电路采用直流和交流电压传输控制信号,而变频空调器室内外信号通常采用串行通信方式,其信息传输量较大。
② 室内风扇速度控制电路。因变频空调器制冷量的大小和温度设定有很大关系,室内风扇电动机常采用直流电动机或交流调速电动机,风扇电动机也常采用晶闸管控制; 又因变频空调器制冷量与室内风扇电动机转速有很大关系,所以也有厂家采用开关电源。
(5) 室外控制电路。变频空调器室外控制电路与普通空调器室外电路有很大区别,其不同之处如下。
① 室外机增加了变频器(变频器由整流器、滤波器、变频模块组成),能使压缩机的转速变化达到连续的容量控制,且压缩机的转速是与室内空调器负荷成比例变化的。
② 室外机增加了主控制板,该电路板通过将室内外管温信号经过单片机分析判断后,去控制电子膨胀阀、电磁阀、变频模块输入口,使输入到变频压缩机的频率电压随室内温度变化。
③ 室外机增加了温度检测点。由于变频空调器采用了电子膨胀阀控制系统的供液量,所以电子膨胀阀开启度须根据压缩机回气管温度和排气管温度进行控制,为此增加了温度检测点。
④ 室外机增加了电器元器件。由于变频空调器采用了电子膨胀阀取代毛细管节流,所以元器件有所增加; 同时在除霜电路中增加了电磁旁通阀,所以除霜时制冷剂不经过室内机。
定频空调器几乎全部采用毛细管节流,在除霜方式下四通阀需要换向,在转换过程中需要多耗电能。而变频空调器采用电子膨胀阀节流元器件,在化霜时不停机。它利用压缩机排气时的热量先向室内供热(余下的热量输送到室外机),将换热器翅片上的霜融化掉。
3 徒弟变频空调器有哪些特点
与传统空调器相比,变频空调器具有以下特点。
(1) 保持舒适的室温。普通空调采用压缩机时停时转的方式来维持设定温度,很难保持稳定的室温。而变频空调压缩机的转速不是恒定的,可以随运行环境的需要而改变的(变频空调器中,随着温度接近设定温度而逐渐降低转速,逐步达到设定温度并保持与冷量损失相平衡的低频运转,使室内温度保持稳定),因此空调器的制冷/制热量也会随之变化,使用时不会出现忽冷忽热的现象。
(2)变频空调器主要增加了变频器,变频器能使压缩机电动机的转速无级连续可调,其转速根据室内空调负荷成比例地变化。当需要急速降温或急速升温时,空调负荷加大,压缩机转速加快,制冷量或制热量按比例增加,从而达到控制温度的目的。
(3) 启动电流小,转速逐渐加快,比传统空调器启动电流小7倍。
(4)变频空调器采用的是双转子压缩机,大大降低了回旋不平衡度,使室外机的振动非常小,噪声比传统空调器低。
(5)变频空调器采用电子膨胀节流技术,微处理器可以根据设置在膨胀阀进出口、压缩机吸气管等多处的温度传感器收集的信息来控制阀门的开启度,以达到快速制冷、制热的目的。制冷、制热的速度比传统空调快1~2倍。
(6) 制冷(制热) 速度快。变频空调器可自动控制压缩机转速,制冷(制热) 速度迅速加快,从启动到设定温度的时间比普通空调器节省30%~60%。
(7) 节能、省电耐用。普通空调器每次启动压缩机需用正常功耗的5~8倍,反复启动的耗电量大。而变频空调能以低速运转保持恒温,从而避免频繁开关压缩机造成的电力浪费和机械损耗。
4 徒弟变频空调器是怎样分类的
变频空调器可按以下方法进行分类。
1. 按产品档次分类
不同的变频压缩机、节流机构、室内机风扇电动机、室外风扇电动机可以组合成内部结构不同的变频空调器,在众多的组合中,按产品档次基本可以归为以下两类: 交流(AC)变频空调器、直流(DC)变频空调器。
1) 交流变频空调器
交流变频空调器采用的是三相交流感应式异步电动机; 驱动电压采用交—直—交变换方式; 驱动方式采用电压控制方式; 压缩机运行频率随驱动电压的变化而变化。
2) 直流变频空调器
直流变频空调器一般分为普通直流变频空调器与全直流变频空调器。另外,它还可分为180°正弦波直流变频空调器和120°方波直流变频空调器、1D直流变频空调器和3D直流变频空调器。
(1) 普通直流变频空调器只有压缩机采用无刷直流电动机(或永磁交流同步电动机); 无刷直流电动机采用分布卷绕制方式,永磁同步交流电动机绕组采用集中卷绕制方式; 驱动电压也采用交—直—交变换方式; 驱动方式采用方波及正弦波驱动方式。
全直流变频空调器不仅是压缩机,还包括室内机风扇电动机、室外机风扇电动机,都采用了无刷直流电动机,而且制冷剂的调节方式也由毛细管变成了电子膨胀阀。
(2)180°正弦波直流变频空调: 用180°控制技术的控制电路输出的电流波形是正弦波,所以叫它180°正弦波驱动。120°方波直流变频空调: 用120°控制技术得到的控制波形类似矩形波(方波)。
(3) 1D直流变频空调仅压缩机采用直流无刷电动机,风扇采用交流电动机,而3D直流变频空调的压缩机电动机与风机电动机均采用直流电动机,目前大部分厂家所宣传的全直流变频空调即为3D直流变频空调。
2. 按压缩机分类
变频空调器所采用的变频压缩机有交流与直流之分。其中交流有单转子与双转子之分,直流又有转子式与涡旋式之分。
3. 按节流机构分类
变频空调器所采用的节流机构有毛细管与电子膨胀阀之分。
4. 按结构形式分类
变频空调器按结构形式有柜式、壁挂式之分。
5. 按室内机数量分类
分体式空调器根据室内机数量的不同,可分为一拖一、一拖二和一拖多等多种形式。
5 徒弟壁挂式变频空调器外部由哪些部件组成
壁挂式变频空调器主要由室内机与室外机和遥控器组成。室内机主要由外壳、进/出风口、进风栅、导风板等组成(如图1-1); 室外机主要由外壳、进/出风口、连接管及电气接线、排水管等组成(如图1-2); 遥控器主要由显示屏与按键等组成(如图1-3)。
图1-1 壁挂式空调器室内机外部组成
图1-2 室外机外部组成
图1-3 遥控器外部组成
6 徒弟壁挂式变频空调内部由哪些部件组成
壁挂式变频空调器内部主要由以下部件组成。
1. 室外机内部组成
空调器主要由压缩机、热交换器、系统管道(如截止阀、电子膨胀阀、四通阀等)、电控盒(内有模块板与主控板等)、风扇及电动机等部件组成(如图1-4所示为分体式空调器室外机实物),其中压缩机是空调器制冷系统的动力核心,它可将吸入的低温、低压制冷剂蒸气通过压缩提高温度和压力,让里面的制冷剂动起来,并通过热功转换达到制冷的目的。如图1-5所示为普通壁挂式空调器室外机结构分解图(以海信KFR-26GW/08FZBP壁挂式空调器为例)。
图1-4 分体式空调器室外机实物
图1-5 壁挂式空调器室外机结构分解图
2. 室内机内部组成
如图1-6所示为分体壁挂式空调器室内机实物组成(以海信KFR-26GW/08FZBP壁挂式空调器为例),从图中可以看出,空调器的室内机主要是由格栅组件、步进电动机组件、蒸发器组件、风扇电动机组件、控制器组件、连接管路和遥控器等部件构成的。
图1-6 分体壁挂式变频空调器室内机实物组成图
7 徒弟柜式变频空调器外部由哪些部件组成
柜式变频空调器主要由室内机与室外机和遥控器组成,如图1-7所示。室内机主要由外壳、进/出风口、显示面板、控制板、纵/横向风板等组成; 室外机主要由外壳、风扇罩、连接管和电气接线、排水管等组成; 遥控器主要由显示屏与按键等组成。
图1-7 室内、外机外部结构组成
8 徒弟柜式变频空调器内部由哪些部件组成
柜式变频空调器主要由以下部件组成。
1. 室内机
柜式空调器室内机组主要由室内换热器、贯流式风扇电动机、电气控制系统等组成。室内换热器安装于机壳内回风进风栅的后部,即机壳内上部; 贯流式风叶和风扇电动机装于机壳内送风栅的后部,即机壳内下部;电气控制系统装于贯流式风扇电动机的上部。如图1-8所示为柜式变频空调器室内机分解图(以海信KFR-72LW/08FZBPH-3变频空调器为例)。
图1-8 柜式变频空调器室内机分解图
2. 室外机
柜式空调器室外机组的结构与分体壁挂机基本相同(主要由电控总成、压缩机、冷凝器、轴流风扇等组成,如图1-9所示),只是体积、功率大一点。如图1-10所示为柜式空调器室外机分解图(以海信KFR-72LW/08FZBPH-3变频空调为例)。
图1-9 柜式空调器室外机内部结构
图1-10 柜式空调器室外机分解图
9 徒弟变频空调器由哪些系统组成
变频空调系统一般由制冷(热) 系统、通风系统和控制系统等组成。
1. 制冷(热) 系统
变频空调器制冷(热) 系统主要由变频式压缩机、室内/室外机热交换器(冷凝器、蒸发器)、电磁换向阀(四通阀)、节流装置和截止阀等部件组成(如图1-11所示),这些部件通过管道连接形成一个封闭的系统,系统中充注着制冷剂,在电气系统的控制下由压缩机压缩制冷剂循环。
图1-11 制冷(热) 系统示意图
变频空调器制冷系统可分为两种: 一种采用毛细管节流(以海信KFR-32GW/21MPB变频空调器为例,制冷系统如图1-12所示),它与普通空调器的制冷系统完全相同,缺点是制冷、制热量调节范围小; 另一种采用电子膨胀阀节流(以海信KFR-72LW/08FZBPH-3变频空调器为例,制冷系统如图1-13所示),该系统制冷量调节范围比较宽,启动性能好,利用电磁旁通阀或电子膨胀阀还可实现不停机除霜。
图1-12 采用毛细管节流的变频空调器制冷系统
图1-13 采用电子膨胀阀节流的变频空调器制冷系统图
2. 控制系统
变频空调控制系统由室内机主板和室外机主板及压缩机组成(如图1-14所示)。室内机、室外机中都有独立的电脑芯片,室内、外机两块控制板之间通过相线、零线和通信线连接,完成供电和相互交换(即室内、室外机组的通信) 来控制机组正常工作。
图1-14 室内、室外机主板连接示意图
(1) 室内机控制系统的主要作用是: 接收用户发来的温度需求信息; 采集环温、管温等相关信息并传至室外机; 显示各种运行参数和保护状态信息。
变频空调器室内控制电路与定频空调器室内控制电路差别不大,它由电源电路、接收电路、温控电路、单片机(CPU) 外围电路、显示驱动电路等组成。变频空调器相对定频空调器室内电控多一个通信电路,另外,风扇速度检测电路中风扇电动机采用直流电动机或交流调速电动机、风扇电动机也常采用晶闸管控制。室内机电气控制框图如图1-15所示(以海信KFR-35GW/77ZBP空调器为例)。
图1-15 室内机电气控制框图
(2) 室内机控制系统的主要作用是: 接收室内通信,综合分析室内环境温度、室内设定温度、室外环境温度等因素,对压缩机变频调速控制; 根据系统需要,控制室外风扇、四通阀、压缩机电加热等负载; 采集排气、管温、电压、电流、压缩机状态等系统参数,判断系统在允许的工作条件内是否出现异常。
变频空调器室外控制电路一般可分为三大部分: 室外主控板、室外电源电路板、IPM变频模块组件(如图1-16所示为海信KFR-35GW/99BP空调器室内机电气控制接线图)。电源电路板完成交流电的滤波、保护、整流、功率因素调整,为变频模块提供稳定的直流电源。主控板执行温度、电流、电压、压缩机过载保护、模块保护的检测; 压缩机、风机的控制; 与室内机进行通信; 计算六相驱动信号,控制变频模块。变频模块组件输入310V直流电压,并接收主控板的控制信号,为压缩机提供运转电源。
图1-16 室内机电气控制接线图
3. 通风系统
通风系统也称空气循环系统,它一般由空气过滤器、风道、风扇、出风栅和电动机等组成,它的主要作用是将室内空气吸入空调器内,经滤尘净化后,强制室内、室外热交换器进行热量交换,再将制冷或制热后的空气吹入室内,以达到房间各处均匀降温(升温) 的目的。
对室内机组而言,吸入室内的空气,排除制冷或制热的空气,迫使空调的空气在房间流动,以达到设定的温度; 对室外机而言,采用排风扇将冷凝器散发的热量快速排向室外,提高热交换能力。通风系统是由室内侧风扇电动机、室外侧风扇电动机和过滤网等组成的。空调器的风扇电动机由风扇与电动机两部分组成,空调中使用的风扇电动机是低噪声风扇电动机,它的转速是每分钟750~1300转。室内侧的风扇电动机分为高速、中速、低速三挡速度。
10 徒弟变频空调器由哪些电路组成
变频空调器电控分为室内电控和室外电控,它们主要由以下电路组成。
1. 室内机
室内电路可细分为电源电路、通信电路、过零检测电路、温度采样电路、EEPROM电路、显示屏控制电路、芯片外围电路、室内风机控制电路等,变频空调器相对定频空调器室内电控多一个通信电路,其余电路基本相同。
1) 电源电路
电源电路为室内机空调器电气控制系统提供所需的工作电源,如为CPU、VFD(荧光屏)、驱动芯片、继电器、蜂鸣器、晶闸管等提供电源。若电源出现问题,控制电路就无法正常工作。
2) 通信电路
通信电路通过信号线“S”,按一定的通信规则与室外机实现通信,信号线“S”中通过的为+24V信号。
3) 过零检测电路
该电路是用于控制室内风机风速和检测供电电压异常的控制电路,通过电源变压器或电源互感器将该信号送入主芯片。
4) 温度采样电路
室内机有两个温度传感器,它们用来检测室内温度和盘管温度,并给主芯片提供一个模拟信号,可让其根据提供的温度数据进行温度调节,以便给用户舒服的感觉。具体电路由温度传感器及精密电阻器分压而成,为提供采样的可靠性,需加一较大容量的滤波电容器。
5) EEPROM电路
EEPROM通过数据线SDA和时钟线SCL与主芯片进行数据交换。EEPROM中存储了设定的风速、制冷制热选择、保护值、显示等信息。
6) 显示屏控制电路
显示屏是用来显示空调器的运行状态的,如模式显示、故障代码显示、频率显示、空气清新显示及风速,并能进行节电、睡眠等显示。
7) 芯片外围电路
芯片外围电路主要包括时钟电路和复位电路。
(1) 晶体振荡电路在单片机系统中,为系统提供一个基准的时钟序列(主要利用晶振或陶瓷谐振器产生时钟提供给芯片),以保证系统正常、准确地工作。振荡信号犹如人的心脏,使微电脑程序能够运行及指令能够执行,以保证系统正常、准确地工作。
(2) 复位电路的主要作用是提高空调器电控部分的稳定性和可靠性,防止芯片初步上电或受到强干扰信号时出现死机。
8) 室内风机控制电路
室内风机控制电路用于控制室内风机的风速。室内风速通过晶闸管进行平滑调速,有高、中、低三速,并依据室内温度与设定温度的温差而自动地进行调节。
通过交流电零点的检测,风机驱动延时输出一低电平,晶闸管导通,通过控制导通角改变施加风机电动机上的电源电压,就可以对室内风机进行调速。通过风机转速的反馈检测风机运转的状态,以便准确地控制室内风机的风速。
2. 室外机
室外机控制器电路是变频空调器的重要组成部分,典型变频空调器室外机控制器电路主要由强电滤波电路、整流滤波电路、PFC电路(功率因素校正采样电路)、压缩机驱动电路(IPM)、开关电源电路、温度采集电路、通信电路及风机、四通阀驱动电路等组成。如图1-17所示,为志高正弦直流变频空调器室外机控制器电路组成实物图,各电路功能如下。
图1-17 志高正弦直流变频空调器室外机控制器电路组成实物图
1) 强电滤波电路
强电滤波电路通常位于外机控制板前端,由熔断器、压敏电阻器、放电管、安规电容器、共模电感器、氧化膜电阻器等组成。有PTC电阻限流保护,并有浪涌吸收电路滤除高电压的干扰,通常用于工频交流电源滤波。
2) 整流滤波电路
整流滤波电路将工频交流电源整流滤波成直流电源,用于后续电路供电。其主要由大功率整流桥、高电压大容量电解电容器组成。
3) PFC电路
PFC电路用于提高空调器的功率因数,以减少对电网的谐波干扰并具有升压作用。它主要由大电感、大功率IGBT及其控制保护电路组成。
3. 压缩机驱动电路
压缩机驱动电路的作用是在DSP(数字信号处理器) 控制下,通过IPM模块,将整流升压后的直流电压转化为可控的三相交流电源输送至压缩机的永磁同步电动机,从而达到调节压缩机转速的目的。它主要由IPM模块及其控制、保护、检测电路构成。
4. 开关电源电路
开关电源电路的作用是利用开关电源芯片周期性,控制内部开关器件的通断来调整输出所需的稳定的低压电压源,以提供后端各种芯片及继电器、感温包等的工作电压。
5. 温度采集电路
温度采集电路的作用是利用各类感温包采集相应的温度,以便DSP根据具体环境做出相应的运算控制,以及在检测到异常情况时及时输出保护信号。
6. 通信电路
空调器的通信电路主要由室内外通信发送、接收电路及室内外连接线构成。用于内机和外机之间的通信,将内机检测温度与设置温度等信号传递给外机处理,并将外机处理结果及保护状况传递至内机显示。
7. 风机、四通阀驱动电路
风机、四通阀驱动电路实现外风机及四通阀等部件的协调控制。
11 徒弟变频空调器室内、室外机控制器上有哪些关键器件
变频空调器室内、室外机上的关键器件主要有以下几种。
1. 室内机电控板
室内机电控板上共有两个关键器件: 主芯片及通信光耦,如图1-18所示。
图1-18 室内机电控板
1) 室内机主控芯片
室内机主控芯片的作用有: 接收遥控器发来的设定信息; 自动运转模式下,根据室内、室外温度选择制冷、制热和除湿模式; 根据遥控器的设定,选择制冷、制热、通风和除湿等模式; 风速控制有自动选择与手动设定两种; 将室温、室内管温、温差等信息通过串行口发送给室外机; 通过继电器控制室外机电源等。
2) 通信光耦
光电耦合器由半导体光敏器件和发光二极管组成,主要用来实现光电信号的传递。
2. 室外机控制器
室外机控制器由于包含压缩机驱动电路及整流、滤波电路等,关键器件比较多,如主控板、通信光耦、滤波器、整流桥板、DSP芯片、开关电源变压器、PFC模块组件、IPM模块板等(如图1-19所示),以下列举几种。
图1-19 室外机电控板
1) 室外机主控芯片
变频空调器的核心算法及室外控制均由室外主控芯片完成,如控制压缩机频率变化及室外风扇电动机和四通阀的通断;制热时除霜;电源过压、欠压保护;过电流保护;压缩机过热保护;IPM模块保护(过热、过流、短路);异常信号及反馈异常信号给室内机等。
由于控制算法比较复杂,所以一般很少采用常规的单片机,多采用电动机控制专用单片机或DSP芯片。
1+1 点拨:
目前,交流变频空调器一般使用的是美国TI公司的DSP芯片,且已实现掩膜;直流变频空调器一般采用的是美国AD公司的DSP芯片。DSP即Digital Signal Processor,是数字信号处理器的简称,与一般的单片机相比,DSP在运算速度、信号的处理、电动机控制方面具有更大的优势。
2) 通信光耦
光耦主要用于芯片到模块间驱动信号的传送及隔离; 另外,在室内外通信电路中及在变频空调器的室外控制电路中,一般有多只光耦。
3) 滤波器、滤波电感
为了通过EMC测试,需要在电源通道上采取措施,增加滤波器、滤波电感等器件以达到抑制干扰、过压保护及防雷击保护的目的。
3. 大直流滤波电容
由于压缩机工作所需电流较大,故要求直流滤波电容器的容量也较大,其具体容量视功率不同而不同,每套控制器使用3~6个(一般为2000~4500μF)。
4. 整流桥
整流桥(如图1-20所示)完成电源从交流电到直流电的转换,即将220V交流电变为310V直流电,由于压缩机的功率较大,故要求整流桥堆的额定输出电流大,目前使用的型号有T25VB60(25A/600V)、T15VB60(15A/600V)。在一些变频空调器室外电控盒中,有些整流桥堆不用于整流,而是作为一对二极管,配合电抗器,以提高整机功率因素。
图1-20 整流桥
5. DSP芯片
目前,交流变频空调器一般使用的是美国TI公司的DSP芯片,且已实现掩膜;直流变频空调器一般采用的是美国AD公司的DSP芯片。与一般的单片机相比,DSP在运算速度、信号的处理、电动机控制方面具有更大的优势。
6. 开关电源变压器
变压器(如图1-21所示) 是开关电源电路的关键器件,设计不当会造成电源不稳、功率波动等问题,严重时会烧坏开关电源芯片。
图1-21 开关电源变压器
7. PFC模块
PFC模块的作用是: 提高功率因素、减少谐波电流、兼顾提高直流电压。PFC电感器是PFC模块的配套器件,为储能电感。
8. IPM模块
功率模块简称 IPM(Intelligent Power Module),又称功率逆变器,是变频空调器中的一个主要组成部件,实现由直流电变到交流电的逆变过程,用于驱动变频压缩机运转的逆变桥及其周围电路。变频压缩机运转的频率高低完全由功率模块所输出的工作电压的高低来控制,功率模块输出的电压越高,压缩机运转频率及输出功率也越高;反之,功率模块输出的电压越低,压缩机运转频率及输出功率也就越低。另外,功率模块也用于变频器中的电源转换器。
变频空调器上通常采用6个IGBT构成上下桥式驱动电路。在实际应用中,多采用IPM模块加上周围的电路(如开关电源电路) 组成,如图1-22所示。IPM是一种智能的功率模块,它将IGBT连同其驱动电路和多种保护电路封装在同一模块内,从而简化了设计,提高了整个系统的可靠性。IPM模块即智能功率模块,是驱动压缩机室外变频电控最关键的器件。
图1-22 IPM模块
功率模块内部是由三组(每组两支) 大功率的开关三极管组成的,其作用是将输入模块的直流电压通过三极管的开关作用,转变为驱动压缩机的三相交流电源。IPM模块驱动控制原理,P、N端接入310V左右的高压直流电,CZ端子从主控板处接来控制信号,控制六个三极管的通断,以获得准确控制电压,U、V、W对压缩机输出控制电压,交流变频输出的为三相交流电,直流变频输出的为通电绕组不断改变的直流电。
9. 电抗器
依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器叫电抗器,电抗器常用于限流、稳流、降压、补偿、移相等,代表符号为L。在变频空调器室外控制器中,一般都安装有大电抗器(主要用于变频空调器的电源直流电路中,结构类似变压器,如图1-23所示),目的是提高整机的功率因素,并减少市电网与电路板之间的电磁干扰,使之符合3C标准。
图1-23 电抗器
12 徒弟变频空调器常用制冷零部件有哪些
1. 压缩机
变频空调器的核心是变频压缩机,它为空调器提供源源不断的动力,驱动压缩机工作的是感应电动机,其转速是随着频率而变化的。
压缩机是空调制冷系统的心脏,也是制冷系统中低压区(蒸发区)与高压区(冷凝区) 及低温与高温的分界线。压缩机一般安装在室外机中(如图1-24所示),其主要作用是维持制冷剂在制冷系统中的循环,其具体工作过程是: 按照制冷量的需要定量吸入来自蒸发器的低温、低压制冷剂蒸气,压缩制冷剂蒸气使其压力和温度升高,并按额定的冷凝压力将制冷剂蒸气送往冷凝器。
图1-24 压缩机安装位置图
1+1 点拨:
直流变频空调器和交流变频空调器采用的压缩机电动机,原理上都是定子产生一个不断旋转的圆形旋转磁场,利用定子、转子电磁间磁场力相互作用产生转矩,不断推动转子转动。直流变频压缩机的效率比交流变频压缩机高10%~30%,噪声低5~10 分贝;但是直流变频空调器的成本要高于交流变频空调器。
变频空调器中2 匹或以上的多数采用双转子压缩机;现在使用的直流变频压缩机,都采用集中卷绕线圈和内埋永磁铁转子。
2. 四通阀
电磁四通阀的阀体本身有四根铜管分别与制冷管路连接,因此称为四通阀,它是热泵家用空调器中的关键部件,主要通过导阀的电磁作用,改变系统中制冷剂的流向,以达到制冷、制热或除霜等功能的转换。如图1-25所示为其外形与安装位置及内部结构。
图1-25 电磁四通阀外形及安装位置
电磁四通阀的作用是改变制冷剂的流向,实现制冷与制热的转换,即: 制冷时,电磁阀不通电,阀体内的滑块和活塞左移,实现制冷效果; 制热时,四通换向阀的电磁线圈通电,衔铁被吸住,阀芯及阀体内的滑块、活塞均往右移,实现制热效果。
3. 电子膨胀阀
目前变频空调器的节流装置用电子膨胀阀节流技术代替毛细管,它由微电脑控制,采用脉冲电动机驱动,是一种适应于制冷剂流量快速变化的高效膨胀阀,它适用于变频空调器及一台室外机带动多台室内机的空调器中。电子膨胀阀的作用是根据设置在膨胀阀进口、压缩机吸气管等处的温度传感器收集到的信息来控制阀门的开度,随时改变制冷剂的流量,主动配合变频式压缩机的变化,提高了压缩机的应变能力,使变频式压缩机的优异性能得到充分的发挥。
电子膨胀阀安装在电动机的正上方,与本体轴心垂直,它主要由阀体、阀芯、阀孔组成(如图1-26所示)。步进电动机位于阀的上部,并直接与阀板和阀芯组件相连,阀体位于阀的下部,外壳采用全封闭式设计。步进电动机与阀体组件直接连接,使阀芯的移动更加可靠和容易,不需要额外的密封及波纹管、膜片等可能有使用寿命限制和泄漏影响的部件。
图1-26 电子膨胀阀结构与安装位置图
1+1 点拨:
变频空调使用电子膨胀阀的优势主要有: ① 能够精确地控制制冷剂的流量;②反应速度比热力膨胀阀要快,蒸发温度更加稳定;③ 可以提高蒸发压力; ④ 降低从蒸发器压力和压缩机吸气温度测得的过热度; ⑤ 较大地减少了压缩机的工作量; ⑥ 降低压缩机排气温度;⑦ 降低了冷凝压力; ⑧ 可及时达到除霜所需的开启度,提高除霜性能;⑨ 更好地控制吸气过热度,适应更大的制冷范围。
4. 干燥过滤器
干燥过滤器(Drier Filter) 主要起到杂质过滤的作用,外壳用紫铜管收口成型,两端进出接口有同径和异径两种; 内部装有干燥剂(分子筛) 和金属网(如图1-27所示)。干燥剂可以吸收制冷剂中的水分,以确保毛细管畅通和制冷系统正常工作; 进端为粗金属网,出端为细金属网,它们可以有效地滤掉混在制冷剂中的杂质。干燥过滤器储藏时必须两头用胶柱盖紧,再外加包装密封,防止空气和水分进入。
图1-27变频空调器所用干燥过滤器外形及结构
5. 气液分离器
气液分离器也称储液器,俗称储液罐,气液分离器是防止制冷剂液体进入压缩机的一种装置,安装于压缩机的吸气管路上,和压缩机为一体,主要用于制冷剂在回压缩机吸入口时,储存系统内的部分制冷剂,防止压缩机液击或因制冷剂过多而稀释冷冻油,并将制冷剂气体、冷冻油充分地输送给压缩机。气液分离器由外壳、进气管、出气管、过滤网等组成,如图1-28所示。
图1-28 气液分离器外形及结构
6. 热交换器
冷凝器和蒸发器统称为热交换器,它们的结构基本一样,都是翅片式,即: 用铜管(现在也有用铝管) 反复弯曲以后,外面再加上薄铝片以利散热(冷)。冷凝器一般安装在室外机上,蒸发器一般安装在室内机上,如图1-29所示。
冷凝器的作用是将压缩机排出的高温、高压制冷剂过热蒸气冷却及冷凝成为低温液体,制冷剂在冷凝器放出的热量由空气带走(工作过程是: 在压缩机制冷工作时,由压缩机排出的高温、高压气体由进气口进入冷凝器紫铜管后,通过铜管和翅片传热,使冷凝器中的制冷剂在冷却凝结过程中压力不变、温度降低,由气体转化为液体)。
图1-29 热交换器外形
蒸发器又称冷却器,其作用是: 利用液态制冷剂在低压下蒸发,转变为蒸气并吸收被冷却空气的热量,达到制冷的目的(工作过程是:制冷剂经过冷凝器冷凝后变成液体,但经过膨胀阀(或毛细管) 降压节流后有部分液体转变为蒸气(其含量约10%左右); 随着湿蒸气在蒸发器内流动与吸热,液体逐渐蒸发为蒸气,蒸气含量越来越多,当流到接近蒸发器的出口时,一般已成为干蒸气; 在这一过程中,蒸发温度始终保持不变,并与蒸发压力相对应,由于蒸发后饱和气体的温度总是低于被冷却的温度,因此,不断吸收被冷却物的热量,从而使冷却物得到冷却,使空调器房得到降温)。