制冷设备电器及控制电路教案.docx

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制冷设备电器及控制电路教案

第四章制冷设备电器及控制电路

【教学目标】

1.知道电动机。

2.电动机起动和保护装置。

3.温度控制器、电加热器及除霜装置。

【教学重点】

电动机的应用。

【教学难点】

电动机的起动和保护装置。

【教学方法】

读书指导法、分析法、演示法、练习法。

【课时安排】

2学时。

【教学过程】

〖新课〗

第一节电动机

一、单相交流异步电动机

单相异步电动机特点：

制造方便、成本低廉、运行可靠、检修容易、噪声小等优点，被广泛应用在电冰箱、空调器等电气中。

（1）基本结构

两个基本的部分组成，定子部分和转子部分。

图示制冷设备压缩机内所用的电动机外形。

（2）工作原理

异步电动机的转子所以能够旋转是由于旋转磁场对转子导体作相对运动的结果。

①旋转磁场对转子的作用

旋转磁场，就是以一定的速度、按一定的方向不断旋转的磁场，如图所示。

②单相定子脉动磁场

在单相异步电动机的定子绕组通以单相交流电流，会产生磁场，磁场的磁通在时间上按正弦变化，如图所示。

　它是一个正弦脉动磁场，磁场的轴线在空间上固定不转。

可视为两个转速相同，但旋转方向相反的旋转磁场的合成，且每个旋转磁场的磁道是恒定的，均等于脉动磁场磁通最大值的1/2，即如图所示。

电动机的转子不能自行起动，需要一个初始外力，然后在正向或反相的转矩下转子开始持续转动。

③分相式单相电动机的旋转磁场

为了使电动机能自行起动，可以在这种电动机的定子绕组（或叫运行绕组）的中间加嵌一个起动绕组，使起动绕组与工作绕组在定子上有90°的空间角度。

起动绕组通过一个起动继电器与运行绕组并联再接入单相交流电源，则单相电动机就能自行起动，当转速达到额定转速的75%左右时，起动继电器把起动绕组电路切断，而后电动机进入正常运转。

④单相异步电动机类型

限抗分相起动式RSIR

电容启动式CSIR

电容运转式PSC

电容起动运转式CSR

电容半导体并联起动式PAS

罩极式

二、全封闭压缩机电动机的技术要求

电动机技术要求：

1．耐制冷剂和润滑油

2．振动及冲击

3．耐高温

4．起动转矩大，起动性能好

5．对电压波动的适应性强

6．具有专用接线引柱

第二节电动机起动和保护装置 

一、起动继电器

起动继电器：

单相电动机电路中，控制起动绕组通电和断电的器件。

起动继电器的形式：

重锤式起动继电器、PTC起动继电器和电容起动继电器。

1．重锤式起动继电器

组成：

属电流式起动继电器，由电流线圈、重锤衔铁、弹簧、动触点、静触点、T形架和绝缘壳体等组成。

重锤式起动继电器结构图

1.小焊片2.大焊片3.电源线支架4.盖板5.副绕组插口6.主绕组插口7.磁力线圈8.外壳9.重锤10.磁力线圈11.动触电12.大焊片13.静触点14.T形架15.静触点16.动触点17.副绕组插口18.主绕组插口19.小焊片20.小弹簧

工作原理图

1.接电源2.重锤式电流继电器3.蝶形热过载保护装置4.电动机5.温控器

工作过程：

吸合电流和释放电流，图中的A、B两点。

接通电源瞬间，运行绕组和继电器的电流线圈接入，产生较大起动电流。

随着起动电流逐渐增大，超过起动继电器吸合电流“A”点时，磁力线圈产生足够的磁力吸动重锤衔铁，带动T形架上移，起动继电器的动、静触点闭合，接通起动绕组的电路。

当两个绕组通电后，使定子产生旋转磁场，转子获得转动力矩开始旋转。

而运行绕组中的电流随着电动机转速的升高而下降，当电动机的转速达到额定转速的70%~80%时，运行绕组中的电流降到起动继电器释放电流值“B”点以下，起动继电器线圈所产生的电磁力已经无法使重锤衔铁继续保持吸合状态，重锤衔铁下落复位，继电器的动、静触点被断开，起动绕组从电路中断开而不工作。

电动机进入正常运转状态。

特点：

结构简单、体积小、可连续起动、可靠性好，但可调性差，电源电压波动较大时，会出现触点不释放或接触不良等造成触点烧损。

2．PTC起动继电器

PTC是正温度系数热敏电阻又称为半导体起动器，其结构如图所示。

外形图

PTC起动特性：

正常室温下电阻值很小，开始施加电压时通过大电流元件发热，温度上升电阻值急剧增加。

当达到临界温度（居里点或临界点）电阻值会增大到数千倍。

电阻温度曲线和电流变化曲线如图所示

临界点可根据不同用途，通过调整原料配方来满足不同的温度要求。

　PTC起动继电器的工作原理如图。

特点：

成本低、结构简单、压缩机的匹配范围广、对电压波动的适应性强。

起动时无噪声、无电弧、无磨损，耐振动、耐冲击，不怕受潮生锈，性能可靠、寿命长，可以避免触头不平及触头粘连等，但不能连续起动。

二、保护装置

是压缩机电动机的安全保护装置，按功能可分为过电流保护器和过热保护器。

按结构可分为以双金属片制成的条形或碟形保护器和PTC保护器。

1．碟形过载保护器

具有过电流保护及过热保护双重功能，与起动继电器组合在一起。

组成：

碟形双金属片、动、静触点、端子、电热丝、调节螺钉、锁紧螺母等，如图所示。

工作原理：

当电动机电流过大时，电热丝发热量增大，碟形双金属片受热变形向上弯曲翻转，如图b所示，动、静触点断开，切断电源，起到对过载电流的保护作用。

断电后双金属片温度下降，恢复正常位置，触点闭合，使电源接通。

当电流正常，而压缩机运行转时间过长，电动机绕组温度升高，致使压缩机壳温也随之过高，至少达90℃时，碟形双金属片也同样会受热弯曲变形而切断电源。

　当机壳温度下降后，双金属片恢复正常位置，使触点闭合，接通电源，压缩机重新起动运行，从而起到对电动机过热的保护作用。

所以过载保护器有过电流和过温升两种保护功能。

2．内埋式过载保护器

结构如图：

将其装在电动机的定子绕阻中，直接感受电动机定子绕阻内的温度变化，其工作原理与前述碟型过载保护器基本相同。

第三节温度控制器、电加热器及除霜装置 

一、温度控制器

温度控制器（又称温度开关或温度继电器）：

制冷系统中用来调温、控温的装置，作用是通过调节，设定所需的控制温度，使制冷系统在选定的某一温差范围内运行，控温过程如图所示。

1．机械式温度控制器

特点：

结构简单、性能稳定、可靠，组装、调试修理方便。

（1）工作原理

组成：

感温元件、波纹管（或弹性金属膜片）、毛细管和波动开关机构。

工作原理如图。

（2）机械式温控器类型

普通型、半自动化霜型、定温复位型和风门温控型。

（3）机械式温控器的调试

根据设计需要，温控器的主要技术参数在装配时预调好，在预调的基础上，旋转温控器的调节旋钮进行进一步的细调，且可根据温度要求进行自动控制。

温度调节旋钮上标有“弱”、“中”、“强”或“1”、“2”、“3”等数字标记字样，如图所示。

顺时针转动，箭头所示数字增大，表示温度变低，“强冷”档温控器开关呈常闭状态，使压缩机连续运转制冷，不能自动控温。

2．电子式温度控制器

采用的感温元件（传感器）是热敏电阻，具有负电阻温度特性。

根据惠斯登电桥原理制成，如图是惠斯登电桥。

控制原理：

根据桥式电路制成的热敏电阻式温度控制器，就是将惠斯登电桥的一个热敏电阻桥路作为感温元件，直接放在适当的位置，三极管的发射极和基极接在电桥的一个对角线上。

当热敏电阻受到温度变化的影响时，其阻值就发生相应的变化。

通过平衡电桥来改变通往三极管的电流，再经放大来控制压缩机运转继电器的开启，实现对制冷设备的温度控制。

控制部分的原理示意图，如图所示。

图中RT——热敏电阻，RP——温度调节电位器，K——控制压缩机起动的继电器。

特点：

温度控制范围大（一般-40~40℃），通断温度线性较好，感温灵敏度较高，体积较小。

二、电加热器及除霜装置

1．电加热器

常见结构：

丝状（镍铬材料）、线状（电热丝缠绕）、管状（电热丝装入铜管）和片状（加热丝粘在铅箔上）等。

冷暖两用电热型柜式空调器中的安装位置示意图如图所示。

一般分为化霜加热器、防凝露加热器、温度补偿加热器和防冻加热器几种。

（1）化霜加热器

直冷式电冰箱冷冻室中，电热管直接粘贴在蒸发器表面上成为化霜加热器。

（2）防凝露加热器

防止凝露。

（3）温度补偿加热器

分为冷藏室低温补偿加热器、风门温控补偿加热器和化霜温控补偿加热器。

（4）防冻加热器

双门直冷式电冰箱中，冷冻室、冷藏室蒸发器中间连接部分设管道加热器。

双门间冷式电冰箱化霜加热器，如图所示

1.蒸发器化霜加热器2.风扇扇叶孔圈加热器3.排水管加热器4.接水盘加热器

防冻加热器结构如图。

1.铝箔（厚度为0.06mm）2.粘接剂3.塑料外皮加热线（2.5mm~3.0mm）

2．除霜装置

空调除霜装置是一个除霜控制器，结构与温度控制器相同，安装在室外换热器附近，检测盘管周围的空气温度。

电冰箱的除霜方式有人工化霜、半自动化霜和全自动化霜三种。

（1）人工化霜

优点：

操作简单，省电，缺点：

时间不易掌握。

特点：

结构简单，动作可靠；但开始时，需要人工操作。

化霜时间较长，箱内温度波动较大。

冰箱半自动电加热快速化霜电路如图所示。

（2）半自动化霜

机械式半自动化霜温控器结构原理图。

1.化霜按钮2.温度高低调节凸轮3.温度控制板4.化霜平衡弹簧5.主架板6.主弹簧7.温差调节螺钉8.快跳活动触点9.固定触点10.温度范围高低调节螺钉11.化霜温度调节螺钉12.化霜弹簧13.化霜控制板14.传动膜片15.感温腔16.感温管17.蒸发器

（3）全自动化霜

化霜过程自动定时，在化霜时使压缩机停止运转，同时接通化霜电热器电路；在化霜后能自动停止化霜过程，恢复制冷压缩机的工作。

分三种方式

①自动循环化霜

②积算式自动化霜

如图所示

③全自动化霜

如图所示

　电路组成：

一个化霜定时器和蒸发器化霜加热器，双金属化霜温控器（又称为双金属片开关）和化霜超热保护熔断器。

化霜定时器如图所示，由转动部分（定子、定子绕阻、转子带动齿轮减速箱）和开关部分（凸轮、接点板、凹轮连接部）组成。

双金属化霜温控器如图。

化霜超热保护熔断器具有防止蒸发器损坏和保护电冰箱的作用，结构如图所示。

　1.塑料外壳2.超热熔断合金

本章小结

通过本章学习，应掌握如下知识点：

1．用于电冰箱空调器的电动机主要有单相交流电动机和三相交流电动机。

　　全封闭压缩机所用电动机的技术要求有耐制冷剂及油、耐热、耐振动和耐冲击、起动转矩高、对电压波动的适应性好。

安全性能上要进行绝缘电阻检查、运行性能检查。

　2．单相电机起动方式有阻抗分相式、电容起动式、电容起动运行式等。

常用的起动装置有重锤式起动继电器、PTC起动继电器。

　3．电机过载过热保护器常用的有蝶形过载过热继电器、内埋式两种，主要起过载过热保护。

故障排除后可自动恢复。

4．温度控制器常用的有蒸气压力式温控器、电子式温控器，主要功用是根据被测温度控制压缩机电路通断，从而控制制冷系统工作与否。

5．机械式温控器类型根据其工作特性可将机械式温控器分为普通型、半自动化霜型、定温复位型和风门温控型。

6．电子式温度控制器采用热敏电阻作为感温元件，具有负电阻温度特性。

7．化霜装置主要用于制冷设备除霜，除霜以减少对传热效率的影响。

有人工除霜、半自动除霜、全自动除霜方式。