家用空調(diào)器的基本原理

佛山高明區(qū)職業(yè)(zhíyè)技術(shù)學校

劉鐵平精品資料一、制冷(zhìlěng)原理精品資料單級壓縮制冷循環(huán)精品資料吸氣狀態(tài)精品資料冷凝過程精品資料二、制熱原理(yuánlǐ)精品資料精品資料在熱泵(rèbènɡ)式空調(diào)器制熱過程中，由于要從室外側(cè)獲取熱量，而室外側(cè)的空氣溫度較低，通常室外換熱器的表面溫度低于0℃，在潮濕的環(huán)境下，空氣中的水分就會以“霜”的形式在換熱器表面出現(xiàn)，如果不及時除去，將會越來越厚，影響到換熱系數(shù)和空調(diào)的制熱效果（室內(nèi)溫度低），甚至會損壞空調(diào)器。除霜的必要性三、制霜原理(yuánlǐ)精品資料（1）停機除霜：最常用的除霜方式，在除霜時四通閥轉(zhuǎn)換制冷劑流向，將壓縮機產(chǎn)生的高溫氣體排入室外側(cè)換熱器中進行除霜，此時需要停止向室內(nèi)提供暖氣，并且(bìngqiě)室外機的風扇也停止工作。除霜的方式(fāngshì)精品資料（2）不停機除霜：壓縮機S冷凝器精品資料（1）定時除霜：當空調(diào)器按制熱模式運轉(zhuǎn)一段時間（1小時）后除霜，可能引起(yǐnqǐ)誤除霜；（2）智能除霜：通過對各種條件的綜合判斷，決定是否除霜，即室外盤管溫度≤0℃；室外環(huán)境溫度-室外盤管溫度≥設(shè)定值；室內(nèi)盤管溫度下降幅度≥設(shè)定值；（3）退出條件：室外盤管溫度≥設(shè)定值；除霜時間≥設(shè)定值。進入除霜的判斷(pànduàn)方法精品資料（1）不停機除霜：室外風扇停，壓縮機高頻運轉(zhuǎn)，電磁閥打開。除霜完成后，關(guān)閉電磁閥，壓縮機按控制(kòngzhì)要求頻率運轉(zhuǎn)；（2）停機除霜：停壓縮機、風扇，關(guān)四通閥，開壓縮機，除霜完成后，停壓縮機，開室外風扇和四通閥，開壓縮機，室內(nèi)風扇按防冷風條件運轉(zhuǎn)。除霜過程(guòchéng)精品資料四、除濕原理(yuánlǐ)當環(huán)境溫度在15℃以上，空氣較為潮濕時，可以利用空調(diào)器的除濕功能。對于有除濕功能的空調(diào)器，可以直接應(yīng)用除濕鍵進行除濕運行；對于沒有除濕功能的空調(diào)器，可讓空調(diào)器處于制冷運行狀態(tài)(zhuàngtài)，讓風機在低風速下運轉(zhuǎn)。精品資料空調(diào)器性能實驗(shíyàn)方法簡介空調(diào)器的性能測試有兩種方法：房間(fángjiān)型量熱計法或空氣焓差法。（1）房間型量熱計法：通過測定用于平衡空調(diào)器室內(nèi)側(cè)制冷量和除濕量所輸入量熱計室內(nèi)側(cè)的熱量和水量來測試空調(diào)器室內(nèi)側(cè)的制冷量；通過測定用于平衡空調(diào)冷凝器側(cè)排出的熱量和凝結(jié)水量的制冷量來測試空調(diào)器室外側(cè)的制冷量；所測出室內(nèi)側(cè)制冷量與室外側(cè)的制冷量兩者之間誤差小于4%，實驗結(jié)果即為空調(diào)器的有效制冷量；屬于間接測試。精品資料（2）空氣焓差法：測定空調(diào)器出風口狀態(tài)參數(shù)、流量(liúliàng)決定制冷量，屬于直接測試。精品資料五、變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)器變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)器的概念變?nèi)萘靠照{(diào)器是指制冷量可以根據(jù)環(huán)境變化而變化的空調(diào)器，包括交流變頻空調(diào)器，直流變轉(zhuǎn)速（頻）空調(diào)器，TS變?nèi)萘靠照{(diào)器，ECO-MULTI變?nèi)萘靠照{(diào)器，數(shù)碼渦旋變?nèi)萘靠照{(diào)器等。精品資料變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)器的特征（1）快速制冷、制熱：由于空調(diào)負荷不是固定不變的，負荷一般隨時間不同都不一樣，特別(tèbié)是在空調(diào)開始時，需要較大的空調(diào)量使之迅速達到設(shè)定溫度，而當接近（達到）設(shè)定溫度時，空調(diào)需求量減少，變頻容量空調(diào)器可以滿足要求，如圖精品資料（2）舒適（恒定溫度）：普通空調(diào)的能力是固定的，對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)是通過對壓縮機的運轉(zhuǎn)和停止(tíngzhǐ)來實現(xiàn)的，而變?nèi)萘繅嚎s機是通過對壓縮機容量的控制實現(xiàn)與外界負荷的匹配，所以室內(nèi)溫度的波動非常小。如圖精品資料（3）節(jié)能運轉(zhuǎn)：當普通空調(diào)停止時，制冷循環(huán)中的冷暖能源會白白消失掉；當再次運轉(zhuǎn)時，要重新建立新的冷暖熱源。而變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)則進行能量調(diào)節(jié)，通過減少空調(diào)的能力，減少壓縮機的運轉(zhuǎn)、停止次數(shù)，達到節(jié)能目的。（4）強勁制熱：普通空調(diào)在室外溫度低于0℃以下時，制熱效果較差；變?nèi)萘靠照{(diào)器可以通過增加能力來進行(jìnxíng)彌補，所以當室外溫度很低時也能發(fā)揮能力。精品資料變?nèi)萘?róngliàng)壓縮機（1）交流變頻壓縮機：與一般壓縮機一樣以感應(yīng)電動機作為其驅(qū)動源，通過改變電機電源的輸入頻率改變壓縮機轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)能量(néngliàng)的目的。一般有轉(zhuǎn)子式、渦旋式兩種交流變頻壓縮機，由于受電氣控制方面（功率因數(shù)、變頻模塊等）的限制，交流變頻壓縮機的容量一般在5P以下；活塞式壓縮機由于受密封和潤滑等的限制，目前沒有變頻產(chǎn)品；精品資料（2）直流變頻（速）壓縮機：采用DC電動機作為驅(qū)動源，轉(zhuǎn)子采用永磁體材料，不需要二次電流，效率高，但成本相對也高；（3）數(shù)碼渦旋：前面已經(jīng)介紹，優(yōu)點(yōudiǎn)：控制簡單，無電磁干擾，電氣成本低；（4）TS活塞壓縮機：前面已經(jīng)介紹，優(yōu)點(yōudiǎn)：控制最簡單，無電磁干擾，電氣成本低，但只能進行有級調(diào)節(jié)；（5）ECO-MULTI壓縮機：前面已經(jīng)介紹，優(yōu)點(yōudiǎn)：控制簡單，無電磁干擾，電氣成本低；精品資料電子膨脹閥在變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)中的應(yīng)用在變?nèi)萘肯到y(tǒng)中，冷媒的流量相應(yīng)會發(fā)生變化，毛細管只能在很小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，為適應(yīng)大范圍的容量變化，一般設(shè)置比例膨脹閥（電子膨脹閥），它可以與變?nèi)萘繅嚎s機流量精確匹配(pǐpèi)，實現(xiàn)變?nèi)萘窟^程。精品資料1、AC變頻(biànpín)原理N：壓縮機轉(zhuǎn)速(zhuànsù)F：壓縮機輸入頻率S：電機轉(zhuǎn)差率P:電機極對數(shù)對于異步電動機來說，當負載轉(zhuǎn)速恒定時，其轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比。當忽略定子繞組阻抗引起的電壓降時，異步電動機定子繞組中的磁勢（反電動勢）E與端電壓U之間有如下關(guān)系：U≈E=4.44Kfф,式中，ф—氣隙磁通；K—為常數(shù)。精品資料上式中若U不變，頻率f增加，氣隙磁通ф將減小，而ф減小將導(dǎo)致電動機輸出轉(zhuǎn)矩下降。相反(xiāngfǎn)，U不變，頻率f減小，氣隙磁通ф將增加，電動機輸出轉(zhuǎn)矩上升，但ф增加可能使磁路飽和。在實際運用中，為保持電動機調(diào)速時的最大轉(zhuǎn)矩M（M=12CmфCOSθ,θ為相位角、Cm為常數(shù)）不變，為保持恒定(héngdìng)的磁通，只要使U/f=K（常數(shù)）即可。也就是說，改變頻率調(diào)速的同時還改變定子端電壓。即VVVF方式。精品資料交流變頻(biànpín)調(diào)速基本原理框圖精品資料精品資料精品資料采用SPWM方式(fāngshì)進行脈寬調(diào)制時，脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律排列。由SPWM方式(fāngshì)生成的電壓脈沖波形使電流中的高次諧波分量大為增加。高次諧波電流對空調(diào)系統(tǒng)主要有以下3方面負面影響：(1)過多的諧波分量將使壓縮機產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，使電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩減小；(2)諧波電流中的載波頻率分量將引起電動機鐵芯的振動，產(chǎn)生電磁噪聲；(3)載波頻率分量的諧波電流，有較強的電磁輻射能力，會影響其它電子設(shè)備的正常工作。精品資料鑒于上述(shàngshù)原因，必須改善SPWM波形，提高變頻器的性能。其具體方法是：

(1)提高載波頻率。提高載波頻率，可減小電流的高次諧波分量，使空調(diào)器的噪聲頻率偏離人體敏感聽覺頻率范圍；但載波頻率過高，IGBT的開關(guān)損耗越大，使用壽命越短，所需散熱器尺寸越大。反之亦然。(2)采用修正型SPWM算法。對較低載波頻率條件下生成的SPWM波形進行修正，使負載電流的波形更好地逼近正弦波形，以減小電流的高次諧波分量。精品資料2、DC變頻(biànpín)原理傳統(tǒng)直流電動機（有刷）具有良好的調(diào)速性能，但電機效率低，而且它的電樞（換向器）與炭刷是一對摩擦幅，會產(chǎn)生換向電火花，容易磨損和燒蝕，需定期維修等缺點。直流變頻中無刷直流電動機的磁極是定子，電樞是轉(zhuǎn)子。無刷直流電動機電樞繞組與三相交流電動機的定子繞組相同，而轉(zhuǎn)子由永久磁鐵(cítiě)制成，磁鐵(cítiě)圓周充有若干對磁極，電樞繞組由逆變器供電。精品資料由于(yóuyú)電動機繞組采用的是交流繞組，要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而永磁轉(zhuǎn)子必須與旋轉(zhuǎn)磁場同步，才能輸出轉(zhuǎn)矩。由于(yóuyú)永磁轉(zhuǎn)子的磁場旋轉(zhuǎn)時，在定子繞組中會產(chǎn)生反電動勢（它與繞組中的電動勢方向正好相反），逆變器電流換相時若檢測到反電動勢為0，說明永磁轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步。這時PWM控制器控制逆變器的功率開關(guān)器件，使其有序?qū)ǎ瑢崿F(xiàn)換流作用，電樞繞組產(chǎn)生跳動的旋轉(zhuǎn)磁場，跳動的旋轉(zhuǎn)磁場拉著轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。精品資料ABC精品資料ABCDD為