第7章
7.1 7.2 7.3
制冷与空调系统的控制
小型制冷装置的控制 典型活塞式制冷机组的控制 溴化锂吸收式机组的控制
7.4 螺杆式制冷机组的控制
7.5 7.6 离心式制冷机组的控制 空气调节系统的自动控制
7.1 小型制冷装置的控制
7.1.1 家用房间空调器的控制 1.电气控制系统的基本组成 1)基本组成
图7－2 风扇电动机的外形
图7－3 风扇电动机的接线 (a)单相单速电动机;(b)单相双速电动机;(c)单相三速电动机
测量各绕组的阻值,如果阻值为无穷大或者零,说明绕组
断路或者短路。检修采用内置式热保护器的电动机时,要先 确定保护器是可复性的还是一次性的。图7－4(a)所示为可 复性保护器,图7－4(b)所示为一次性保护器。对于带有可复 性保护器的电动机,应在保护器回复后测量绕组阻值;对于带 有一次性保护器的电动机,其维修过程与采用外置式热保护 器的电动机相同。
图7－9 步进电动机的标准驱动电路
图7－10 步进电动机的接线及步序
6)交流接触器和继电器
交流接触器是一种常用的低压控制继电器,它由主触点、 动铁芯、静铁芯和吸引线圈等部分组成,如图7－11所示。当 吸引线圈通电时,动铁芯带动主触点闭合,电路接通;吸引线圈 断电时,主触点分断,电路切断。交流接触器主要用于频繁启 动及三相交流电动机的控制电路中,以实现远距离控制的目 的。
热继电器由发热元件和常闭触点组成,其外形如图7－12 所示。发热元件由双金属片和电阻丝组成当电流超过额定值 时,双金属片因过热而弯曲,推动滑杆使触点动作,切断控制电 路使压缩机停止工作,起到保护压缩机的作用。在压缩机停 机后,双金属片经一段时间冷却又可恢复到原来的位置。热 继电器复位有手动和自动两种方法。整定热继电器工作电流 时,应使其稍大于压缩机的额定工作电流(约1.5倍)。若电流 调得太大,压缩机过热时热继电器不动作,就容易损坏压缩机; 若调得太小,会使压缩机频繁启停而不能正常工作。
微电脑是电气控制系统中的运算和控制部分,它处理各
种输入信号,发出指令控制各个元器件的工作。 输出控制部分是电气控制系统的执行部分,它根据微电 脑发出的控制指令,通过继电器或光耦来控制压缩机、风扇 电动机、电磁换向阀、步进电动机等部件的工作。 LED显示部分的作用是显示空调器的工作状态。
2.电气元器件介绍
图7－11 交流接触器的外形与结构
继电器由吸引线圈、触点、复位弹簧等组成,它常用在电气控
制电路中,实现既定的控制程序,或提供一定的保护。除了结构及 适用范围不同,继电器与交流接触器的工作原理是类似的。在释放
状态时,吸引线圈断电,在复位弹簧的作用下所有常开触点断开,常
闭触点闭合;在工作状态时,吸引线圈通电,所有常开触点闭合,常闭 触点断开。应注意的是,加到吸引线圈上的电压应符合要求,否则
单片机是一种超大规模集成电路,内部结构相当复杂,但非常
可靠,很少出现故障。单从应用的角度来看,可以简单地把它看成 一个器件,只需要了解其基本控制和运行功能即可。其控制功能分
外部和内部两大部分。外部功能主要包括显示和按键、红外接收
与编程、机型设置、蜂鸣、风向板控制、室内风机控制、电加热、 换新风、通信、模拟实时数据采集功能等;内部功能主要指不同运
(7)电加热继电器驱动电路: 当冬季制热能力下降时,控
制电加热通断,进行辅助制热。 (8)晶振电路:产生高速振荡频率,为单片机提供标准时钟 和运算速度。 (9)复位电路:也叫清零电路,用于提高空调器控制部分的 稳定性和可靠性。 (10)室内环境温度检测电路:通过采集室内环境温度的变 化,控制压缩机的运转和自动状态下的室内风机转速。 (11)蒸发器管温度检测电路:通过检测蒸发器管温,决定 在制热时是否进行防过热或防冷风保护,同时在制冷或除霜 状态下进行防冻结保护。
1)风扇电动机 风扇电动机有单相和三相两种,主要由定子、转子和输出轴等组
成,其外形如图7－2所示。对风扇电动机的要求是噪音低、振动小、
运转平稳、重量轻、体积小、转速能调节。窗式空调器的风扇电动 机带有离心风扇和轴流风扇两个风扇。分体式空调器室内机组和室
外机组各有一只风扇电动机,分别带动离心风扇和轴流风扇。其中,室
图7－6 旋转式选择开关
图7－7 选择开关的电气原理图
4)温控器
空调器上使用的温控器有机械式和电子式两种。 电子式温控器具有温控精度高、反应灵敏、使用方便等 优点,因而广泛用于微电脑控制的空调器电路中。目前空调 器中使用的电子式温控器一般采用全密闭封装的热敏电阻。 当温度升高时,热敏电阻的阻值降低;当温度降低时,阻值升高。 电子式温控器的常见故障是断路,如温度探头断落、压碎等。 这时微电脑检测到的温度为无穷低,从而影响空调器的正常 工作。
图7－15 微电脑控制电路的控制系统结构框图
2)空调器微电脑控制分立电路的种类与功能
空调器微电脑控制分立电路主要指外围电路。所有家用 空调无论是单冷、冷暖,或是定频、变频,还是分体、窗机和 柜机,其微电脑控制电路都由许多个分立电路所组成,而80％ 左右的分立电路是相同或相似的。这里以某典型热泵辅助电 加热强力除湿分体空调器的微电脑控制电路为例进行介绍。
(1)直流电源电路：为单片机和各分立电路提供5V和
12V两种直流电源。 (2)过零检测电路:为室内风机提供与电源同步的过零触 发信号。 (3)遥控接收电路:接收遥控器所发射的各种控制指令。 (4)显示电路:显示空调器的运行状态。 (5)室外风机继电器驱动电路:控制室外风机的启停,制冷、 制热时与压缩机同步。 (6)四通阀继电器驱动电路:控制四通阀的转换,即制冷与 制热转换。
图7－12 热继电器的外形
过载保护器也是用来保护压缩机的,它由双金属圆盘、
触点、发热丝等组成,常见的圆顶框架式过载保护器如图7－ 13所示。双金属圆盘的两个触点串联在压缩机电路中,当压 缩机过流或过热时,双金属圆盘发热变形使触点断开,切断电 路,从而保护压缩机。检查时可用万用表的R×1挡,因两个接 线柱正常情况下是导通的,所以阻值应接近于零,若阻值为无 穷大,则应检查压缩机的通风是否良好,制冷剂是否过多或泄 漏,工作电流是否偏大等。如果空调器长期工作在通风不良 的环境中,过载保护器会经常动作而使触点烧蚀、粘连,起不 到保护压缩机的作用。
3)选择开关
选择开关用于空调器的功能选择。常见的旋转式选择开 关的外形如图7－6所示。 选择开关一般有3种控制功能:制冷、制热和送风。选择 开关的功能切换要快,特别是弱冷、强冷之间的转换,否则会 因转换时间过长而引起瞬间断电,使压缩机电动机处于堵转 状态而引起故障。 选择开关的常见故障有该通不通、该断不断和接触不良 等。检查时可用万用表的R×1挡,对照原理图检测触点的通 断来确定其是否正常,通时阻值应为零,断时阻值应为无穷大。 选择开关的电气原理图如图7－7所示。
图7－4 外置式热保护器 (a)可复性保护器;(b)一次性保护器
2)电容器
在风扇电动机和压缩机电动机电路中都有电容器,它为 电动机提供启动力矩并减小运行电流和提高电动机的功率因 数。这些电容器一般为薄膜电容,常见故障为无容量、击穿 或漏电。检测时可用万用表的R×100或R×1K挡,如图7－5 所示。
会吸合不好甚至烧毁线圈。测量线圈阻值时可用万用表的R×100
挡,阻值偏小说明线圈局部短路,阻值无穷大说明线圈断路。另外, 用万用表的R×1挡还可测量触点的接触电阻,触点闭合时阻值应
为零,断开时阻值应为无穷大。
触点烧蚀、粘连等。

交流接触器和继电器的常见故障是线圈烧毁、内部卡死以及
7)热继电器和过载保护器
(3)放大驱动电路:单片机将接收到的外界各种信号进行
运算处理后,再发出各种控制信号,直接驱动小功率执行元件 (如发光二极管),或通过放大驱动电路(如压缩机驱动电路),去 驱动继电器(如风机继电器)或执行元件(如蜂鸣器)。 (4)单片机工作辅助电路:这些电路主要是为了单片机正 常工作而设置的,包括电源电路、晶振电路、复位电路等。 图7－15所示是根据科龙KFR－35GW/EQF分体热泵强力除 湿空调微电脑控制电路绘制的控制系统结构框图。
机械式温控器的温控精度比电子式温控器差,一般温度
调节范围为18～32℃。机械式温控器的外形、动作原理及图 形符号如图7－8所示,温控器上有3个触点C、L、H,C是公共 端,制冷时与L接通,制热时与H接通。维修时可用万用表R×1 挡来检测,通时阻值应为零,断时阻值应为无穷大。机械式温 控器的常见故障是感温包内感温剂泄漏,导致温控器不能正 常工作。
空调器的电气控制系统主要由电源、信号输入、微电脑、
输出控制(即室温给定、运转控制)和LED显示等部分组成,如 图7－1所示。
图7－1 空调器的电气控制系统基本组成框图
2)各部分功能
电源部分为整个控制系统提供电能。220V交流电压经 变压器降压输出15V交流电压,再由桥式整流电路转变成直流 电压,然后通过三段稳压7805和7812芯片输出稳定的5V及 12V直流电压供给各集成电路及继电器。 信号输入部分的作用是采集各个时间的温度,接收用户 设定的温度、风速、定时等控制内容。
(12)冷凝器管温度检测电路:通过检测冷凝器管温,决定
制热状态下的除霜。 (13)存储器电路:辅助单片机进行数据储存,可以对空调 器运转进行计时,并可以决定空调器的开机运行模式,实现关 机或掉电功能记忆等。 (14)反向驱动器驱动压缩机继电器电路:通过控制继电器 开合,实现弱电对强电的控制,控制压缩机的启停。 (15)反向驱动器驱动步进电机电路:当需要风向摆动时, 控制步进电机顺、逆转动,室内风摆在0°～70°范围内摇摆。 (16)开关电路:应急开关作用,遥控器丢失或损坏情况的 强制启动。
图7－8 机械式温控器 (a)外形;(b)动作原理图;空调器的风向调节。在 脉冲信号控制下,其各相绕组加上驱动电压后电动机可正反 向转动。步进电动机的标准驱动电路如图7－9所示。 步进电动机的电源电压为12V,励磁方式为1～2相励磁。 当脉冲信号按图7－10所示的步序输入时,步进电动机的4个 绕组依次得到驱动电压,从而带动步进齿轮转动。步进电动 机不同,其减数比和步进角度也不同。步进电动机的常见故 障是绕组损坏或传动机构工作不正常。检修时可用万用表的 R×10挡测量电动机各个绕组的阻值,正常时4个绕组的阻值 都是相同的。