电冰箱的控制系统.docx

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电冰箱的控制系统

第四章电冰箱的机械控制系统

电冰箱以电为能源,靠电动机来驱动压缩机,一般还要配上启动继电器才能工作。

为了避免由于种种原因引起的超负荷现象造成电机烧毁,都装有过载保护器。

此外,为了控制箱内温度,还要用机械式温度控制器,有时它还兼有控制化霜功能。

电冰箱的控制系统依据系统中所采用温控器的不同分为“机械温控系统”和“电子温控系统”。

本章主要介绍机械温控原理及机械式温度控制器。

第一节常见机械温控系统

一．

机械温控系统组成

常见机械式冰箱温控系统：

图4-1冰箱电气原理图

表4-1机械式电冰箱温控系统部件

部件

作用

温控器

根据冰箱内温度变化，闭合或断开压缩机电源，从而控制压缩机的开停。

过载保护器

当压缩机的温度过高或主绕组电流过大时，为避免压缩机电机烧毁，过载保护器会自动断开压缩机电源。

启动继电器

压缩机电机接通电源的瞬间，启动继电器工作使电机副绕组通电，电机转子获得转动力矩，从而启动压缩机。

当转子达到一定转速后，启动继电器停止工作，切断副绕组的电流。

照明灯

一般装在冷藏室，当开门时，照明灯亮，方面存取食物。

门灯开关

控制照明灯的开关，当开门时，开关闭合，照明灯亮。

反之，门关闭，则灯灭。

加热器

补偿冷藏室内热量，使冰箱在冬季环境温度低于10度时，亦能正常开机制冷。

二．机械式温控器

1．温控器的类型与作用

温度控制器（简称温控器），是一种能自动控制器具的温度，使其保持在两个特定值之间，并且可以由使用者设定的装置。

广泛应用于各种家用电器中，以下为列表：

表4-2常用温控器类型

类别

常用温度范围℃

主要特点及用途

双金属片温控器

-10~+300

结构简单、价格便宜，控温精度较低，常用于电饭锅、电烤炉、电熨斗、消毒柜的温度控制

压力式温控器

-35~+100

结构较简单，安装方便，控温精度较高，价格适中，常用于电冰箱、冷柜、窗式空调、汽车空调的温度控制

液体膨胀式温控器

-20~+300

结构较简单，控温精度较高，常用于热水器、洗衣机、电烤炉等器具的温度控制

电子式温控器

-50~+500

控制系统复杂，控温功能强，控温精度高，价格较贵，常用于空调器、电冰箱、电饭锅等高档产品

磁性温控器

-30~+200

结构简单、触点密封，控温精度较高，价格便宜，常用于电冰箱、电饭锅、电热开水器及冷饮器的温度控制

本教材中温控器均为冰箱用温控器的技术参数、要求等，主要介绍温感压力式温度控制器，以下简称“温控器”。

温控器属于温度控制系统中的一个主要的部件，其主要作用是控制压缩机压缩机开、停时间，以保持电冰箱内的温度在确定的范围内。

常见的温度控制器有温感压力式、热敏电阻式和风门温度调节器等。

2．温感压力式温度控制器

由感温组件、温度设定主体组件、执行开闭的微动开关或自动风门等三部分组成。

是通过密闭的内充感温工质的温包和毛细管，把被控温度的变化转变为密闭空间压力或容积的变化，以达到温度设定值时，通过弹性元件和快速瞬动机构，自动开闭触点或风门，以达到自动控制温度。

表4-3温感压力式温度控制器分类及用途

常用术语：

接通点（ON）温控器触点闭路时的温度；

断开点（OFF）温控器触点开路时的温度；

调节范围温控器的调节机构给定的最大和最小接通点或断开点之间的温差；

差动值（DIFF）调节机构整定于某一温度位置时的接通点和断开点之间的温度差；

感温部件把控制对象的温度变换为充入工质（气体或液体）压力的部分；

毛细管把感温部分的压力变化传递到波纹管或膜盒的细管。

对于充注饱和蒸气

工作的温控器，起毛细管本身亦是感温部分。

通常以其端头150mm长作为感温部分；

主体除去感温部分和毛细管，其内装调温机构和触点开闭机构等部分；

冷点（C）温控器调温机构整定在调温范围最低温度值的位置；

中点/正常点（N）温控器调温机构整定在调温范围中间温度值的位置；

暖点（W）温控器调温机构整定在调温范围最高温度值的位置；

调整点温控器动作温度校准的位置，通常作为产品温度动作特性的主要考核

点。

它可以是中点或暖点。

3．工作原理

国内常用的压力式温控器有鹭宫型和兰柯型两大类别，其结构不尽相同，但均由三部分组成：

1）感温组件：

感温包、毛细管、波纹管（或膜盒）焊接密封而成，内充感温工质。

2）带有调节设定温度的主体部分

3）执行机构：

由微动开关盒组件或可动风门构成

温控器结构简单、成本低、性能可靠，在家用电冰箱中得到广泛的应用。

原理是依靠感温腔的体积变化作用于触点式微型开关来完成的。

感温腔根据形式的不同可分为两种：

波纹管式和膜盒式。

感温腔是一个密封的腔体，由感温压力腔和感温管组成，内充感温剂。

感温剂一般采用氯甲烷或R12，目前也有采用R134a。

工作过程是：

感温管贴于蒸发器，当箱内温度升高时，感温剂在感温腔内膨胀，使其压力增大，推动感温腔前面的膜片前移，当温度升高到一定值时，顶动微型开关，使快跳触点与固定触点闭合，启动压缩机。

随着箱内温度下降，感温腔内的压力也随之减小，膜片逐步后移，当温度下降到一定值时，微型开关的快跳触点和固定触点断开，停止压缩机运行，如此循环动作。

图4-2温控器工作原理图

4．开关形式

5．控制特性

6．外观及要求

7．风门温度调节器

对于风冷式电冰箱，冷冻室的冷气同时工冷藏室，或者由翅片盘管式蒸发器的强迫风冷循环分流供应。

为了控制流入冷藏室冷空气的量，需采用风门温度调节器。

风门温度调节器原理与感温式温控器一样，如图4-3感温囊感受到的温度变化为波纹管5的位移，利用弹簧6和杠杆7调节风门2的开启角度，即调节流入冷藏室的冷气量。

图4-3风门温度调节器

三．过载保护器、启动器继电器的结构及工作机理

冰箱压缩机使用两器的意义

1．由于冰箱压缩机应用单向电源，如果要使压缩机正常启动，必须要有一个专用的启动器。

启动器的作用是短时间内导通电机的副绕组，启动完成后切断副绕组电源。

目前启动继电器一般为重锤式和PTC两种。

由于冰箱频繁启动，启动器的可靠性要求较高，寿命要求较长，一般为20万次。

重锤式启动器由于启动过程中中会产生火花，在R600a工质的压缩机中不采用，而用PTC型启动器。

2．由于压缩机采用封闭式安装，压缩机工作时产生的热量不易散发，电机工作在一个较高的环境温度中，当出现异常情况时，电机过载保护器动作保护，避免电机被烧毁。

表4-4重锤式启动器和PTC启动器工作原理及性能对比

内容

重锤式启动器

PTC式启动器

电

路

结

构

图

工

作

原

理

启动器线圈与压缩机主绕组串联，电机启动时主绕组流经大电流，从而产生足够大的吸力吸合触电片，导通副绕组，电机开始运转。

启动完成，电机主绕组电流下降，启动继电器的吸力不足以吸合触电片而断开副绕组电源，启动结束。

PTC启动器串连与副绕组电路中；冷态电阻几欧姆至几十欧姆不等，电机启动瞬间PTC相当于短路，副绕组导通。

由于有电流流经PTC，PTC便会发热，其电阻值在一定的温度下会急剧上升几百兆欧姆，这样流经的电流极小，相当于短路，从而切断副绕组，启动结束。

优

点

1、两次启动之间没有时间间隔，可迅速重复启动，适用于重复启动的场合

2、提供足够长的启动时间

3、成本低

4、启动时基本上无能量损失

1、无触点、无火花，适用于R600a制冷剂工质；

2、启动时无噪音，寿命长；

3、低压启动性能好；

4、节省电机线圈所用的铜线；

5、单一规格的PTC启动器可应用于所有规格的压缩机

缺

点

1、有触点，会产生火花，不适用于R600a制冷剂

2、吸合噪声大，使用寿命相对较短

3、触点发生融连时，不能切断副绕组电源，导致启动失败

4、不同规格的压缩机对应不同的启动器，规格多，不能混用

1、需要恢复时间，两次启动需要时间间隔

2、通电消耗一定的功率，影响整机的功率

3、不适用于大功率的压缩机

3．过载保护器的结构与工作原理

过载保护器由双金属碟片与电加热丝组成，是一个长闭状态的开关，安装时贴于压缩机的表面，其触点与压缩机的电源回路串联。

双金属碟片感应压缩机壳体的温度和压缩机压缩机电流流经电加热丝而产生的热量。

当压缩机工作处于异常状态时，压缩机温度升高，电加热丝的温度也升高；当温度达到设定点时，碟片翻转，触点跳开，切断电源，从而起到保护作用。

图4-4碟形热保护器

第二节除霜装置

冰箱使用一段时间后，蒸发器表面（或冷却面）会结霜。

如果不及时除霜，冰箱的制冷效果会下降，同时耗电增加。

目前有三种除霜方式：

一．人工除霜

当霜层达到一定厚度，用户可以用木铲或塑料铲将蒸发器表面（或冷却面）上的霜轻轻铲除。

注意不能用金属铲刀，以免伤害冰箱本身。

也可以采取人工升温自然化霜，即：

将冰箱断电，打开箱门，冰箱内部温度自然升高，使霜融化。

二．半自动除霜

半自动除霜也称为“按钮除霜”。

除霜按钮一般装在温控装置上，当需要除霜时，按下除霜按钮，压缩机停止工作，冰箱停止制冷，冰箱内温度自然回升，霜层融化。

有的冰箱同时安装了“除霜电加热器”，加热快速除霜。

当霜层融化后，且箱内温度达到设定数值，电冰箱自动恢复运行。

这种除霜形式多见在单门冰箱。

三．全自动除霜

全自动除霜多用于双门间冷式冰箱上。

间冷式冰箱采用翅片盘管式蒸发器，其上安装有“除霜加热器”、“双金属片除霜温控器”和“除霜温度熔断器”。

在除霜电路中接有“除霜定时器”，与压缩机同步工作。

当除霜计时器累计工作8-12小时（由设计人员设定），压缩机停止运转，除霜加热器开始工作，加热使蒸发器表面温度升高，融化霜层。

化霜结束，蒸发器温度上升，直到除霜温度熔断器跳开（温度13度）时，切断化霜加热器电路，停止加热，除霜定时器继续运转。

电机暂还不能工作，直到化霜继电器再转一个小角度（约2分钟）才接通压缩机，又开始下一周期化霜。

这种化霜以给定温度为准进行全自动化霜，比前两种更好。

为防止加热过高，使蒸发器内压力猛增而暴裂，故接上温度熔断器以保安全。

1．除霜定时器

它的功能是计算压缩机累计工作时间，然后开始除霜。

除霜定时器由转动部分（定子、定子绕组、转子带动齿轮减速箱）和开关部分（凸轮、接点板、凸轮连接部）所组成。

通电后，电机使齿轮转动，经过凸轮作间隙运动，每32分钟旋转24度。

除霜订时器结构如图

图4-5除霜定时器

2．除霜温控器

这是防止除霜时过热的保险装置。

升温到65度时固定弹簧式端子板的焊接部

分熔断而跳开，切断加热器电路。

图4-6除霜温控器

3．温度熔断器

利用双金属片在不同温度下的变形而产生动作的恒温器，在-5度以下“通”，+13度“断”。

图4-5除霜熔断器

4．除霜加热器

一种在铜管中放入绝热良好的加热器，即电热管加热器，具有长寿命。

另一种是用有塑料外皮的加热线绕成一块片面加热薄片，贴在所要加热之处。