变频空调工作原理

关键词 变频 空调 原理 压缩机工作原理压缩机工作原理 压缩机将制冷剂在制冷系统内进行制冷循环过程中 由蒸发器 中蒸发吸热后的低温 低压饱和气体制冷剂 从蒸发器经吸气管 回气管 吸入压缩机压缩成高温高压力气态制冷剂 并经过排气管 排出 送入冷凝器冷却 再经毛细血管降压节流后进入蒸发器蒸发 如此循环进行 空调室外机的工作原理空调室外机的工作原理 冷凝器是制冷系统在制冷状态时为高压设备装在压缩机排气口 和毛细管之间 由压缩机排出的高温高压气体 进入冷凝器 通过 铜管和肋片传热冷却空调中都装有轴流风扇 采用的是风冷式 使 冷凝器制冷剂在冷却凝结过程中 压力不变 温度降低 由气体转 化为液体 制冷剂的作用 在整个制冷循环中 制冷剂在蒸发器内沸腾汽化 不断吸收制 冷室内冷却物品的热量 并传给外界空气 使制冷室内温度降低而 达到制冷目的 变频空调变频空调 变频空调的概念 一般空调机由于电源频率 50Hz 是固定的 所以压缩机的转速是 固定的 也就是被称为 空调机血液 的冷媒 氟利昂 的循环是 恒量的 在一定时间内冷媒的循环量越大 空调机的输出功率就越 高 也就是说 压缩机的转速决定了空调机的输出功率 而变频空调是一种使用变频压缩机和模糊控制技术的空调器 能根据室内气温的变化 调节制冷速度 具有低噪音 耗能低等特 点 一个 15 平方米的房间 变频空调比定频式调温速度快 6 10 分 钟 达到设定温度后 变频空调又能以仅为定频空调 10 的功率低 速运转 以调节温度细微损耗 维持恒温状态 试验显示 较之定 频空调 变频空调噪音低 5 6 分贝 寿命长 5 8 年 是空调市场 未来的发展方向 变频空调是相对普通空调来讲的 普通空调的压缩电机采用交流 异步电机 转速不变 50HZ 时转速约为 2880r min 而变频空调是 先把 220V 50HZ 的单相交流电转变成为三相变频交流电 25 118HZ 56 160 供给压缩机 通过频率变化来调节压缩机转速 使制冷 量连续变化 适应空调负荷的需要 变频空调的控制原理及主要特点 变频空调与普通空调器或称定转速空调器的主要区别是前者增 加了变频器 变频空调的微电脑随时收集室内环境的有关信息与内 部的设定值比较 经运算处理输出控制信号 交流变频空调的工作 原理是把工频交流电转换为直流电源 并把它送到功率模块 大功率 晶体管开关组合 同时模块受微电脑送来的控制信号控制 输出频 率可调的交变电源 合成波形近似正弦波 使压缩机电机的转速随 电源频率的变化作相应的变化 从而控制压缩机的排量 调节制冷 量或制热量 直流变频空调同样把工频交流电转换为直流电源 并 送至功率模块 模块同样受微电脑送来的控制信号控制 所不同的 是模块输出受控的直流电源 无逆变环节 送至压缩机的直流电机 控制压缩机的排量 因此直流变频空调更省电 噪声更小 变频空 调的压缩机由变频电机拖动 电源变频器输出频率变化的交流电给 电动机 使电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化 最终压缩机的制冷量达到连续变化的自动控制 为了配合制冷量的 连续变化 制冷系统中采用了电子膨胀阀 由脉冲电机开关阀芯 快速控制进入蒸发器的制冷剂流量 其主要特点为 变频器能使压缩机电动机的转速无级连续可调 其转速是根据 室内空调负荷而成比例变化的 当室内需要急速降温 或急速升温 空调负荷加大时 压缩机转速就加快 制冷量 或制热量 就按比 例增加 当达到设定温度时 随即处于低速运转维持室温基本不变 变频空调的节流是运用电子膨胀阀控制流量 它的室外微处理器 可以根据设在膨胀阀进出口 压缩机中气管处的温度传感器收集的 信息来控制阀门的开启度 随时改变制冷剂的流量 压缩机的转速 与膨胀阀的开启度相对应 使蒸发器的能力得到最大限度的发挥 同时 由于采用了电子膨胀阀作为节流元件 化霜时不停机 利用 压缩机排气的热量先向室内供热 余下热量送到室外 将换热器翅 片上的霜融化 变频空调将逐步取代传统的定转速空调 成为空调 控制技术发展的主流 变频技术已从交流式向直流式转化 控制技 术由 PWM 脉冲宽度调制 发展为 PAM 脉冲振幅调制 采用 PWM 控制 方式的压缩机转速受到上限转速的限制 一般不超过 7000 转 分 而采用 PAM 控制方式的压缩机转速可提高 1 5 倍左右 这样大大提 高了制冷和低温下的制冷能力 变频空调制冷系统组成 变频空调由压缩机 蒸发器 冷凝器 电磁四通阀 电子膨胀 阀 除霜阀 双毛细管等部件组成 工作时 空调器根据空调房间 的需要 自动控制变频器输出频率较高的交流电 使电动机的转速 加快 压缩机的制冷量加大 达到快速制冷或制热的目的 相反 当房间的制冷或制热量较小时 压缩机以正常速度或较低速度运转 因此 变频空调具有连续的制冷量调节 使房间温度波动较小 在压缩机工作过程中 微电脑系统控制变频压缩机的同时 控制电 子膨胀阀的开启度 保持适当的制冷剂流量 从而直接改变蒸发器 中制冷剂的流量使其状态发生改变 压缩机的转速与膨胀阀的开启 度相对应 压缩机的排气量与膨胀阀的供液量相对应 使过热度不 至于太大 使蒸发器的能力得到最大限度的发挥 从而使制冷系统 实现最高效率的控制 变频空调的分类和区别 变频空调按照工作原理可以分为交流变频和直流变转速两类 直流变频空调只是俗称罢了 直流电路的两个电极的极性是固定不 变的 电流只有一个流向 不会发生交变 根本无频率可言 谈何 变频 采用的直流调速技术要远远优于调频技术 直流变转速是正确 的叫法 有关 DC 直流变转速空调和 AC 变频空调的简单区别 直流调 速只经过一次电压转换 所以能源损耗比调频调速要小 另外 由 于这种直流电机的转子是永磁的 又省却了三相交流异步电机的转 子电流消耗 所以 它从电网电源到电动机这一段的功率因数要比 调频调速方式高 节省了一定的能量 变频空调对传统空调的优缺点和特点 变频 变转速空调器相对于传统空调器来讲 主要有以下特点 常规空调一半的时间 10 除湿性能 定时开 关控制 除湿时有冷感 低频运转 只除湿 不降温 健康除湿 11 满负荷运转 无此功能 自动以高频强劲运转 12 保护功能 简单 全面 13 自动控制性能 简单 真正模糊化 神经网络化 说明 1 适应负荷的能力 常规空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降 而房间热负 荷随室外温度上升而上升 这样 在室外温度较高 本需要空调向 房间输出更大冷量时 常规空调往往制冷量不足 影响舒适性 而 在室外温度较低时 本需要空调向房间输出较小冷量 常规空调往 往制冷量过盛 白白浪费电力 而变频空调通过压缩机转速的变化 可以实现制冷量随室外温度的上升而上升 下降而下降 这样就 实现了制冷量与房间热负荷的自动匹配 改善了舒适性 也节省了 电力 变频空调调节制冷量的原理如下 一定工况下 制冷量与制冷剂质量流量成正比 即 Q q m 式中 Q 制冷量 q 制冷剂单位质量制冷量 m 制冷剂质量流量 一定工况下 制冷剂质量流量与压缩机转速成正比例函数关系 即 m f N 式中 f 制冷剂质量流量与压缩机转速的函数关系 不同结 构的压缩机此关系式不同 N 压缩机转速 综合上两式 就可以通过调节压缩机转速实现空调制冷量的调 节 这正是直流或交流变频空调变频能量调节的原理 2 温度调节方法 以制冷状态为例 常规空调 达到设定温度压缩机停 室内温 度高于设定温度 1 度 压缩机重新开启 变频空调的温度调节方法 室温每降低 0 5 度 运转频率就降低一档 相反 室温每升高 0 5 度 运转频率就升高一档 即室温越高 运转频率越大 以便空 调快速制冷 室温越接近设定温度 运转频率就越低 提供的制冷 量也越小 以维持室温在设定温度附近 温度波动小 3 启动 运转性能 常规空调以定频启动 定速运转 变频空调低频启动 变频运 转 4 节能性 常规空调开 关方法控制 压缩机开关频繁 耗电多 变频空调 自动以低频维持 室温基本恒定 避免压缩机频繁开启 比常规空 调省电 30 左右 5 低电压运转性能 常规空调在电压低于 180V 左右时 压缩机就不能启动 而变频 空调在电压很低时 降频启动 降低启动时的负荷 最低启动电压 可达 150V 6 热冷比 常规空调制冷 制热压缩机转速一样 只能通过系统匹配提高 热冷比 局限性很大 变频空调制热时压缩机转速比制冷时高许多 所以热冷比可高 达 140 以上 制热时最高运转频率往往要比制冷最高运转频率高 20Hz 左右 7 低温制热效果 常规空调压缩机转速恒定 0 C 以下压缩机功率很低 实际上 没有什么制热效果 变频空调低温下以高频运转 制热量是常规空调的 3 4 倍 8 满负荷运转 常规空调压缩机只有一种转速 不可能实现满负荷时的强劲运 转 变频空调在人多时 刚开机时或室内外温差较大时 可实现高 频强劲运转 9 保护功能 常规空调每次发生电流等保护均需停压缩机 变频空调每当发 生保护时均以适当的降频运转予以缓冲 可实现不停机保护 不影 响用户的使用 优点 变频空调空调采用了变频电源 变频压缩机 电子膨胀阀 和微电脑技术的有机结合 使空调性能进一步提高 使用时房间温 度波动小