一台電冰箱所以能按人們的要求長期地、半自動或全自動地安全穩定運行,就是因為有一套可靠工作的控製係統,它由動力、啟動與安全保護裝置、溫度與'除霜控製裝置以及加熱器等部分組成。
第一節電動機
它是電冰箱自動控製係統中的動力部分,它帶動壓縮機活塞對製冷劑蒸汽作壓縮功它和壓縮機一起被密封在同一金屬殼體中,成為全封閉式壓縮機。
—、對電冰箱電動機的要求
1、電動機所用主要材料(漆包線、絕緣材料和矽片)應具有耐製冷劑R12及耐冷凍油的化學穩定性,並能在高溫環境下可靠地工作。
2、電動機一般在滿載或超載情況下啟動,應有較大的啟動轉矩,並能在超載情況下運轉正常。
3、電動機應具有抗振和衝擊的性能,不能產生電火花,以保證電動機安全運轉。
4、電動機應具有較高的效率和功率因數,以提高電冰箱的製冷能力。
二、冰箱電動機的型式及工作原理
1、型式家用電冰箱一般都采用單相、交流、感應電動機,這是因為家庭用的電源部是照明用的單相、220伏交流電。
2、感應電動機的工作原理所謂感應電動機是指利用磁通和電流的電滋感應作用,把電能轉變為回轉運動的機械功。其中利用磁場旋轉和感應電流之間的電磁力的電動機稱為感應電動機。
其工作原理如下:
一個鼠籠式轉子放在一個旋轉磁場中,根據右手定則,在各導體、中感應出電勢,並按照圖中所示方向流動。由於轉子導條通過兩端的端環作用,在導條內流過感應電流;再根據左手定則,就產生一個轉矩,其方向與磁場旋轉方向相聞,其轉速要比旋轉磁場的轉速低。
四、單相交流感應電動機的結構及其工作原理
1、結構它由定子和轉子兩部分組成。定子包括定子鐵芯和定子繞組兩部分,鐵芯由衝槽的矽鋼片疊成,鐵芯槽內嵌放定子繞組,定子繞組是由高強度漆包銅線繞成。轉子由轉子鐵芯和轉子導體組成,轉子鐵芯也由矽鋼片疊成,並裝在轉軸上,鐵芯周圍有均勻縱槽,槽內嵌放轉子導條,如鋁條、銅條等。導條兩端用短路環焊接。也有的用鋁鑄入槽內,並與端環鑄成整體,成為鼠籠式轉子。
2、工作原理其工作原理。它有一個鼠籠式轉子和定子-繞組,而定子繞組由啟動繞組和工作繞組兩部分組成,這兩個正弦繞組並聯且在空間互成90度角。采用分相電動機使兩個繞組同時產生不同相位的電流,加上兩個繞組在空間的位置不同,滿足單相交流電產生旋轉磁場的條件,從而產生啟動轉矩。啟動繞組隻在電動機啟動過程中接入時才起作用,一旦電動機轉動起來後,它就切斷電源而不起作用。啟動開關就是完成啟動繞組的接入和斷開的作用。
五、單相交流感應電動機的啟動方式
1、阻抗分相啟動電動機(RSIR)這種電動機定子上的啟動繞組和運行繞組在設計製造時,啟動繞組采用線徑細且匝數少、電阻大而電感小的導線;運行繞組則采用線徑粗且匝數多、電阻小而電感大的導線。因此,它們在通單相交流電後,就形成具有不同電感量的兩個螺旋線圈。從電工學中已經知道,電感電路中感應電流滯後電壓90°,由於啟動繞組的感抗“大於運行繞組的感抗,這樣就在兩個繞組上形成二個不同相位角的啟動電流和運行電流為電阻分相電流圖形。由此產生了旋轉磁場,它作用在轉子上便產生啟動轉矩。啟動後,當轉速達到額定轉速的70-80%時,啟動繞組應脫開電路不再工作。否則在大感應電流下將會產生很大的自感電流,使啟動繞組很快發熱而燒毀。啟動繞組的接入與脫開電路是由電動機的啟動裝置來完成的(將在下節敘述)。
這種電動機結構簡單、成本低。但其啟動轉矩較小,為工作轉矩的1.3-2倍;啟動電流較大,為工作電流的6-8倍。
一般隻用於輸出功率在130W以下的全封閉式製冷壓縮機上。
2、電容分相啟動電動機(CSIR)在啟動繞組回路中串聯一隻大容量電解電容(其電容量為45-100微法),而啟動繞組線徑較粗,匝數也少一些,使其感抗小,容抗大於感抗,形成電容電感串聯電路,顯示容抗特性。這樣使啟動繞組電流超前電壓,而運行繞組還是感抗特性,其電流仍滯後電壓90°,結果加大了相位差角,從而使啟動力矩也增加。所以其啟動性能優於阻抗分相啟動電動機,啟動轉矩為工作轉矩的2-3倍,同時啟動電流較小,約為工作電流的5-6倍。常用於100W以上的壓縮機中。啟動後,啟動繞組被切斷,電機進入IR常運行狀態。
3、電容啟動電容運行電動機(CSR)這種電機除了在啟動繞組中串聯一隻受啟動繼電器控製的大容量啟動電容器外,又與它並聯一隻小容量電容器(2-3微法、油浸或蠟浸紙解電容器)啟動時,運行電容與啟動電容並聯工作運行時,啟動電容支路斷開,啟動繞組仍然通過運行電容與電源接通,在氣隙中仍產生一定的旋轉磁場,使電機實質上成為一台兩相異步電機,提高了電動機的功率因數,降低了冰箱耗電量,但價格稍貴。
第二節啟動繼電器和過載保護器
啟動繼電器是單相交流感應電動機實現自動啟動的專用元件,它往往與過載保護器一起裝在壓縮機外殼上。
目前家用電冰箱常用的啟動繼電器有電流式和電壓式兩種。
一、電流式繼電器
1、工作原理其電路原理表示。電流繼電器.TL的線圈串聯在電動機運行繞組M中,而控製觸點則串聯在啟動繞組S中,且處於常開位置。表征電流繼電器工作特性的有二個參數:吸合電流值和釋放電流值,接通電源之初,隻在運行繞組和繼電器線圈中有電流流過,隨著電流增大,達到吸合電流A點時,繼電器線圈吸起銜鐵,使控製觸點吸合,電流立即流過啟動繞組,並產生啟動轉矩,使電動機轉動起來。隨著轉速的增加,運行繞組中的電流逐漸下降,當轉速達到額定值的80%左右時,運行電流下降至電流繼電器的釋放電流B點。此時繼電器銜鐵複位,觸點跳開,切斷啟動繞組。正常運轉時,運行繞組的額定電流IM為1.2A,比較小,不足以吸合觸點。
2、典型結構型式重錘式啟動繼電器,它是國內外很長一段時間內廣泛使用的一種電流式繼電器。
這種啟動繼電器的主要特點是,當線圈電流減少到不能吸住銜鐵時,完全依館銜鐵的重力作用分斷接點,避免了觸點粘連、不易分斷等缺點。
二、電壓繼電器
這類繼電器—般用在電容啟動電容運行感應電動機上較多。繼電器線圈並聯在啟動繞組上,而觸點處於常閉狀態。當電動機啟動時,啟動線圈兩端電壓,由小到大,直到能將繼電器觸點跳開為止,與此同時,啟動電容器也被斷開,電動機開始正常工作。
三、PTC繼電器
近年來,PTC元件(正溫度係數熱敏電阻)正迅速替代原有的啟動繼電器,日益廣泛地應用於小型全封閉壓縮機上。PTC元件是以鈦酸鋇為主摻合微量的某幾種稀土元素,采用陶瓷工藝(經過高溫燒結)而製成的一種N型半導體。
在PTC元件上施加一定值的電壓,開始由於PTC元件溫度低,電阻值也很低,因而短時間A通過基本恒定的電流,其後隨PTC熱敏電阻本身的發熱溫升,即當溫度上升至居裏點上時,電阻值發生幾個數量級的急劇變化,曲線斜率很大,這種現象就稱為PTC特性。因而電流急速大幅度下降,接近開路狀態,從而呈現出具有限止電流開關特性。
由於PTC具有上述電阻溫度特性,目前已大量應用於電冰箱單相交流電動機的啟動裝置上,以取代有觸點的電流或電壓啟動繼電器。
采用PTC繼電器的電路圖。PTC繼電器與啟動繞組串聯後與運行繞組並聯。在常溫狀態下,PTC元件處於導通狀態,相當於繼電器閉合,一旦與電源接通,壓縮機迅速啟動,同時,PTC因本身的焦耳熱而溫度很快上升,當轉過居裏點溫度後,進入高阻狀態,電流急劇減為10-20毫安的極小穩定電流,使啟動繞組回路近乎斷路狀態。PTC從啟動進入穩定工作狀態所需時間約為3分鍾,但它的啟動時間很短,僅1-2秒。
冰箱中使用PTC繼電器後有以下特點: