防爆變頻空調(diào)其他技術(shù)

???????? 防爆變頻空調(diào)器涉及的技術(shù)內(nèi)容很多,如變頻控制器的設計(包括硬件電路設計和軟件編制)、風速和頻率的控制、壓縮機驅(qū)動電動機的選擇、節(jié)流機構(gòu)的選擇、《冷系泛各參數(shù)的匹配、抗電磁干擾和電磁兼容等問題。變頻空調(diào)器壓^機電動機的調(diào)速方式有交流感應電動 機變頻調(diào)速和直流無刷電動機調(diào)速兩種;制冷劑流量的控制方式有電子膨賬閥節(jié)流、毛細管 節(jié)流和電子膨脹閥結(jié)合毛細管節(jié)流三種;壓縮機又有渦旋式、呈玲二弍轉(zhuǎn)子式幾種不同 的結(jié)構(gòu)形3。?
(1)驅(qū)動壓縮機的電動機
?????? 防爆變頻空調(diào)器壓縮機的驅(qū)動電動機主要有三相交流感應電動機和直流無刷電動機兩類
當頻率發(fā)生變化時,定速空調(diào)器常用的單相電容電動機的感抗和阻抗對電動機特性不利,因而防爆變頻空調(diào)器多采用三相交流異步電動機。但由于感應電動機內(nèi)部磁場的形成要靠外部供給電流,電流流過線圈時有損失,因而交流感應電動機的節(jié)能效果較差。隨著各種可關(guān)斷元器件的不斷開發(fā)成功和價格的相應降低,直流無刷電動機調(diào)速技術(shù)開始走出實驗室,成為了可以應用的產(chǎn)品。直流無刷電動機由無刷電動機本身、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子轉(zhuǎn)向開關(guān)組成。電動機中轉(zhuǎn)子的磁場是由永久磁鐵供給的,不需要外部供給能量,也不會有損耗。因而直流無刷電動機的效率比交流感應電動機的效率要高。直流無刷電動機調(diào)速的關(guān)鍵是要準確地檢測出轉(zhuǎn)子的位置,轉(zhuǎn)子位置的檢測一般采用霍爾(HOLE)元件,但帶霍爾元件的直流 電動機成本普遍較高。近年來發(fā)展起來的無位置傳感器的直流無刷電動機,以其調(diào)速技術(shù)高效、低噪聲、低成本等優(yōu)勢受到了空調(diào)器生產(chǎn)廠商的喜愛。另外,開關(guān)磁阻電動機是20世紀80年代推出的變速傳動系統(tǒng),由磁阻電動機和控制器組成,繞組電流是直流脈沖,只需整流,無需逆變,所以控制電路簡單。這種電動機的轉(zhuǎn)速在大范圍內(nèi)變化時,其系統(tǒng)效率比交、直流調(diào)速系統(tǒng)都高,且啟動轉(zhuǎn)矩大,啟動電流小。但目前有關(guān)開關(guān)磁阻電動機的理論尚不夠完善,有待今后進一步研究解決。
??????? 目前,交流感應電動機的變頻調(diào)速技術(shù)在家用空調(diào)器上的應用已相對成熟,采用脈沖幅度調(diào)制(Pulse Width Modulation)技術(shù)的交流電動機調(diào)速系統(tǒng),在性能上已經(jīng)接近直流調(diào)速系統(tǒng),在產(chǎn)品價格和穩(wěn)定性方面,交流電動機具有明顯的優(yōu)勢,因而交流電動機調(diào)速系統(tǒng)仍然是當今變頻壓縮機驅(qū)動電動機的主流。直流無刷電動機調(diào)速技術(shù)的應用則方興未艾,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和各種可關(guān)斷元器件可靠性的提高和價格的逐步降低,直流無刷電動機調(diào)速技術(shù)高效、節(jié)能的優(yōu)勢將進一步顯現(xiàn)出來。“直流防爆變頻空調(diào)器”目前是日本變頻空調(diào)器市場的主流,也將是我國防爆變頻空調(diào)器發(fā)展的方向。

制冷劑的發(fā)展和替代物的研究

??????? 1990年在倫敦的第二次締約國大會上通過的《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》(修正案)是當前世界各國開展此項工作的依據(jù)。它規(guī)定了受控物質(zhì)的種類和淘汰的 間表。空調(diào)器中所用的HCFC-22制冷劑就是其中的一種,按規(guī)定發(fā)達國家將于2030年、發(fā)展中國家順延10年徹底停止使用。但根據(jù)近年來的狀況可以確定這一進度將會大大提前。
蒙特利爾議定書的通過,表明對臭氧層消耗物質(zhì)〇DS(Ozone Depletion Substance)的 禁用已成定局。完全摒棄CFCs和HCFCs這種近乎理想的制冷劑,是世界制冷業(yè)必須正視 的現(xiàn)實,也使制冷工業(yè)面臨一場史無前例的嚴重挑戰(zhàn)。
?????? 由于很難找到一種與R22熱物性接近的純質(zhì),目前R22替代的大趨勢是用混合工質(zhì), 即以R407C與R410A為主。目前的研究工作主要集中于以下幾個方面:
①新的替代工質(zhì)的研究。針對受控物質(zhì),提出和研究可能的替代物質(zhì)。
②工質(zhì)物性的研究。屬于基礎理論工作,針對各種替代工質(zhì),為壓縮機及制冷系統(tǒng)的設計、改造提供必要的數(shù)據(jù)。主要包括以下幾個方面:熱力性能計算、蒸氣壓方程、狀態(tài)方程、物理性質(zhì)、安全性、可燃性等。
③系統(tǒng)性能的研究。針對替代工質(zhì)用于制冷系統(tǒng)時,各部分性能的變化進行研究,并提出改進方案。主要包括:兩相流動中的熱傳導、毛細管的變化、換熱器設計、系統(tǒng)的性能、 系統(tǒng)的改造、重新設計等。
④其他
>不同工質(zhì)用于制冷系統(tǒng)性能的比較;
>壓縮機的性能研究及再設計;
>適用于替代工質(zhì)的潤滑油的研究;
>制冷劑和油的混合物;
>相容性的研究;?
>生產(chǎn)工藝、設備的改進;
>原輔材料;
>檢驗設備;
>回收與重復利用等。?
???????? 概括地講,國外目前對于HCFCs主要的替代物質(zhì)的研究作了大量的工作.多數(shù)都已商 業(yè)化。國內(nèi)在這方面的研究相對非常薄弱,各企業(yè)基本利用外來技術(shù),相關(guān)產(chǎn)品的可靠性尚 需進一步確認。整個研究工作各自為戰(zhàn)、不成系統(tǒng)。

環(huán)境保護——HCFC-22制冷劑替代

?????? 在過去的二百年中,人類活動已使地球環(huán)境發(fā)生了在過去一萬年甚至更長的時間里都未發(fā)生過的重大變化。工業(yè)的發(fā)展,新技術(shù)、新材料的應用使生產(chǎn)力得到了大幅度的提高,人類利用環(huán)境改造環(huán)境的能力大大增強。但同時也導致自然資源的消耗和大量有害物質(zhì)的排放,帶來嚴重的環(huán)境問題。氯氟烴作為20世紀20年代開發(fā)出的新材料其作為制冷劑的優(yōu)勢是以往任何材料都不能與之相比的:其化學性質(zhì)穩(wěn)定、安全、無毒,且價格低廉,是理想的制冷劑。氯氟烴的應用使制冷行業(yè)得到了空前的發(fā)展,冰箱、空調(diào)等家用制冷電器走人了人們的家庭,給人們的生活帶來了前所未有的方便與舒適,如果沒有氯氟烴的應用,這一切都是無法想象的。但其廣泛應用也帶來了臭氧層的嚴重破壞,從而威脅到人類的健康和生存。

制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過四個熱力變化過程,熱力學上稱為“狀態(tài)變化”

?????? 制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過四個熱力變化過程,熱力學上稱為“狀態(tài)變化”,才能產(chǎn)生連續(xù)不斷的制冷效應。這四個過程就是壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā),分別由四個部件按順序完成。
? ①壓縮過程:此過程由壓縮機來完成。它將系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑蒸氣吸入氣缸,并進行壓縮,提高其壓力后再排出氣缸,促使制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動。因此,它的主要任務是推動制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)流動,是制冷劑的動力源。而壓縮機又需要其他動力來拖動,一般用電動機來完成。
? ②冷凝過程:該過程由冷凝器來完成。蒸發(fā)狀態(tài)的制冷劑在冷凝器中把所吸收的熱量排放出系統(tǒng),同時制冷劑蒸氣凝結(jié)為液體,以便經(jīng)過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器。因此,冷凝器就是一個散熱器。它安裝在室外以便將熱量排放到室外空氣中。
? ③節(jié)流過程:節(jié)流過程也可以認為是降壓過程。制冷劑液體在流動中需要再氣化,必須降低壓力。其方法是用節(jié)流元件來減少其流量,降低壓力,使液態(tài)制冷劑有膨脹的條件。
? ④蒸發(fā)過程:這是氣化吸熱過程,制冷劑經(jīng)節(jié)流后,成為氣液混合體,但其中液體占大部分。降壓后的制冷劑液體在蒸發(fā)器的流動過程中,一直進行吸熱氣化,稱為沸騰,只有這一步才是我們要獲得的制冷效應的熱力過程,是制冷系統(tǒng)的最終目的。這一過程在蒸發(fā)器內(nèi)進行。此后,變?yōu)闅怏w的制冷劑再經(jīng)過壓縮進入冷凝過程。上述四個熱力學過程就是獲得制冷效果的基本過程,缺少任何一個過程都不能達到制冷的目的。
?????? 通風系統(tǒng)是強迫空氣對流,加速空氣流動,提高熱交換器效率的組合部件。因為無論是蒸發(fā)器的吸熱還是冷凝器的放熱,若單靠空氣的自然換熱,其傳熱效果相當差,以致系統(tǒng)無法連續(xù)正常運行,所以必須用風機通風,使空氣形成強對流,提高它們的換熱效率。所以,在蒸發(fā)器側(cè)與冷凝器側(cè)均應安裝鼓風機和風道。一般蒸發(fā)器側(cè)的風機為離心風機,其特點是風壓較高而風量較低,它可克服流動時的阻力,使吸入的空氣經(jīng)蒸發(fā)器進行熱交換后,成為冷空氣,送入所需室內(nèi)。冷凝器側(cè)的風機為軸流風機,其特點是風壓較低,風量較大。

防爆變頻空調(diào)器的結(jié)構(gòu)與主要部件

??????? 與普通定速防爆空調(diào)器相比,防爆變頻空調(diào)的結(jié)構(gòu)和工作原理并無原則上的區(qū)別。
??????? 防爆變頻空調(diào)是相對普通定速空調(diào)來講的,普通空調(diào)的壓縮機電機采用交流異步電機,轉(zhuǎn)速不變。而變頻空調(diào)是把220V、50Hz的單相交流電轉(zhuǎn)變成為三相變頻交流電,供給壓縮機,通過頻率變化來調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速,使制冷量連續(xù)變化,適應空調(diào)負荷變化的需要。
??????? 防爆變頻空調(diào)相比定速空調(diào),需要增加轉(zhuǎn)速控制裝置(變頻器),較高級的變頻空調(diào)還會用流量控制裝置(如電子膨脹閥)來取代一般常用的毛細管,并且關(guān)鍵運轉(zhuǎn)部件壓縮機也具有更高的技術(shù)含量,因此,成本上比定速空調(diào)稍貴一些。
??????? 防爆變頻空調(diào)又分為交流變頻和直流變頻兩類。直流變頻空調(diào)與交流變頻空調(diào)的區(qū)別在于使用何種壓縮機以及因壓縮機不同而帶來的控制器的變化。
交流變頻壓縮機本質(zhì)上仍是三相交流異步電動機,通過定、轉(zhuǎn)子之間磁場的相互作用使 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。但其特別的設計使得可以在較大范圍內(nèi)通過改變電源的頻率和電壓來改變電機的轉(zhuǎn)速,因此,稱之為交流變頻。
???????直流變頻壓縮機轉(zhuǎn)子內(nèi)采用了永磁材料(鐵氧體或稀土磁鐵),可以通過改變送給電機的直流脈沖來改變電機的轉(zhuǎn)速,其電機一般具有比交流變頻壓縮機更高的效率。
普通的定速空調(diào)采用“幵一關(guān)”調(diào)節(jié)模式,由于壓縮機的轉(zhuǎn)速固定,所以壓縮機輸出功率 不可變,也就限定了其制冷制熱的能力。控制房間的溫度只能利用壓縮機的開停,這樣的空調(diào)不僅噪音和溫度波動大,而且頻繁開關(guān)對空調(diào)壓縮機有很大的損害。
??????? 防爆空調(diào)器的主要任務是制冷和制熱。制冷系統(tǒng)可將室內(nèi)的熱量傳輸?shù)绞彝猓允翘峁├湓吹难b置,如將室外的熱量傳輸?shù)绞覂?nèi),則成為提供熱源的裝置。它的工作過程如下:制冷系統(tǒng)由四個基本部分組成,它們是壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器,并通過管道將這些部件連接成一體,從而組合成一個封閉系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)充制冷劑。這是一種蒸氣壓縮制冷系統(tǒng),目前的空調(diào)器都是采用這種系統(tǒng)。
?????? 蒸氣壓縮制冷的基本原理是利用較理想的制冷劑液體在低壓力下氣化吸熱的特性,制造冷源,以達到冷卻物體的目的。要使制冷劑充分發(fā)揮其制冷特性,需要有一套完善的熱力系統(tǒng)來配合它工作,這套系統(tǒng)稱為制冷系統(tǒng)。

溫度控制器的作用及種類

一、溫度控制器的作用
為了保持防爆電冰箱內(nèi)冷凍室、冷藏室的適當溫度,同時也為了節(jié)約電能,需要對防爆電冰箱內(nèi)部溫度進行控制和調(diào)節(jié),這種溫度調(diào)節(jié)裝置就叫溫度控制器,簡稱溫控器。它是一種調(diào)溫、控溫器件,是電冰箱電氣控制系統(tǒng)中的主要控制部件之一。
溫度控制器的主要作用是:
1)通過調(diào)節(jié)溫度控制器的按鈕,可以達到所需的控制溫度。
2)控溫和自動控制電冰箱正常工作。溫度控制器可以靈敏地感受冷凍室或冷藏室內(nèi)溫度的變化,繼而發(fā)出信號控制壓縮機的起動和停止、電磁閥的通斷以及風門的大小,從而使電冰箱內(nèi)的溫度始終保持在所選定的溫度擋次或范圍內(nèi),達到控溫和自動控制電冰箱正常工作的目的。
二、溫度控制器的種類
目前,防爆電冰箱所使用的溫度控制器可以分為兩大類:一類是機械式溫度控制器,另一類是電子式溫度控制器。
機械式溫度控制器又稱為蒸氣壓力式或感溫器式溫度控制器,從結(jié)構(gòu)上又大體可以分為 普通型溫度控制器、半自動化霜型溫度控制器、定溫復位型溫度控制器、溫感風門型溫度控制器。這種溫度控制器的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、價格低廉。
電子式溫度控制器主要為熱敏電阻式溫度控制器,一般用負溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電 阻作為傳感器,通過電子電路控制繼電器或晶閘管達到控溫的目的。這種溫度控制器的特點是機械部件少,可靠性高,控溫精度高,控制方便,可以實現(xiàn)多門、多溫的復雜控制。
例如:溫度控制器的標識為“WDF20”,表示該溫度控制器屬于定溫復位型溫度控制器,其溫度控制范圍在0T以下,冷點斷開溫度為-20℃。