电机与控制电子教案8电冰箱和空调器电动机及其控制

1、【课题】第八章电冰箱和空调器电动机及其控制新授课【教学目标】1知识目标：掌握电冰箱和空调器中的压缩机电动机及其控制，了解空调器中的风扇电动机。2能力目标： 掌握电冰箱典型电控线路和读图方法。了解变频器电控线路段基本原理。3情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度，锻炼实际分析能力，培养动手能力。【教学重点】典型电冰箱的控制电路。【教学难点】电冰箱控制电路原理。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】2课时（90分钟）。【教学过程】导入（3分钟） 提问： 以前介绍过的几种电动机的结构组成及其工作原理。新课第一节 制冷压缩机电动机结构与原理电冰箱和空调器中有四种

2、电动机：制冷压缩机电动机、间冷式电冰箱中的冷却风扇电动机、空调器通风系统电动机和除霜定时器电动机。一、电冰箱压缩机电动机电冰箱采用全封闭压缩机，即压缩机与驱动压缩机的电动机组成一个整体，一起密封在金属外壳内。图 (a)、(b)所示分别为常用的连杆式和滑管式电冰箱压缩机的结构剖面图，它们都属于往复式压缩机。由图可见电动机的转轴与压缩机的曲轴同轴，直接驱动压缩机运转。电冰箱压缩机电动机为单相异步电动机，电阻起动式、电容起动式、电容运转式和电容起动运转式四种单相异步电动机都有使用。电冰箱压缩机电动机的基本结构及工作原理与一般的单相异步电动机一样，但由于是封闭在压缩机机壳内，所以在结构上与一般单相电动

3、机有所不同：电动机本身没有机壳和端盖；定子铁心由四根加长螺栓固定在机体上或压入机壳内固定；转子直接压入过盈配合到曲轴上。此外，其引线柱也采用绝缘性能和耐高温、高压性能良好的材料制成。二、空调器压缩机电动机空调器压缩机为全封闭压缩机。优点：采用滚动活塞式压缩机，结构简单、体积较小、质量轻、效率高、节能省电、起动运转平衡、振动噪声小等。两种压缩机的结构剖面图如图所示。功率： 一般在500 W以上，有单相（220 V）和三相（380 V）两类。三、对压缩机电动机的技术要求主要的技术要求有：1耐制冷剂及耐油性 要求绝缘材料能够耐制冷剂和润滑油的高温浸泡，不会膨胀、脱落、软化，不会降低绝缘性能。2耐热性

4、使用的绝缘材料都在E级以上。3耐振动和耐冲击 要求电动机有较好的耐振动和耐冲击性能。4起动性能和功率因数 压缩机电动机的起动能力一般达到2.5 3，此外功率因数和效率也比一般单相异步电动机要高，效率可达60 % 左右。5对电压波动和负载变化的适应能力强 压缩机电动机一般能在额定电压 ± 10的波动范围内正常工作。第二节 电冰箱控制电路一、直冷式电冰箱控制电路（一）电路分析直冷式电冰箱控制电路如图所示。压缩机电动机采用电阻起动式单相异步电动机。控制电路的核心元件是温度控制器，作用：根据电冰箱内的温度控制电动机的起动和停机。当箱内温度高于上限值时起动电动机，低于下限值时关闭电动机。（二）

5、电冰箱控制电路的常用元器件常用控制和保护电器。1电动机起动控制器作用：在电动机起动时接通起动绕组，待电动机起动后再将起动绕组断开。（1）弹力式起动器 结构如图(a)所示，组成：励磁线圈和双金属片热保护器。起动器的连接电路见图(b)，励磁线圈、热元件和过流保护的动断触点与电动机的运行绕组串联，起动控制的动合触点与电动机的起动绕组串联（2）重锤式起动器 电路中其线圈与电动机的运行绕组串联，动合触点与电动机的起动绕组串联。结构见图（3）PTC元件起动器 是一个正温度系数的热敏电阻（图(a)），将其串联在起动绕组电路中（图(b)）。PTC元件起动器属于无触点继电器，避免了触点的磨损、电弧、接触不良及噪

6、声等问题。2过载保护器过载保护的作用和原理是：利用电动机过载时产生过电流的现象，利用电流热效应的原理，通过感温元件检测电动机的过流量和过流时间，当达到一定程度时及时地切断电动机电源进行保护。制冷压缩机电动机过载的主要原因是：制冷系统高压侧堵塞、压缩机发生卡缸等机械故障，或由于电源电压过低造成电动机不能正常起动。压缩机电动机的过载还包括过流和超温升两种情况，有时电动机虽未过电流，但温升却超过电动机绕组绝缘允许值。因此电冰箱控制电路采用的过载保护器一般都具有过电流和超温升的双重保护功能。（1）碟形过载保护器 结构如图所示组成：电热丝、双金属片及动断触点。原理：装在压缩机的接线盒内，其开口端面紧贴着

7、压缩机的机壳，以便直接感受机壳的温度。当电动机过流(电热丝对双金属片加热)或压缩机超温(由双金属片直接感温)时，碟形双金属片上翘弯曲终使触点分断。这种保护器的动作时间一般为10 15s，动作后需要3 min左右才能复位。（2）内埋式热过载保护器 结构如图。被装在电动机的绕组中，直接感受绕组温度的变化，所以称为“内埋式”。无论是过流还是超温升，当绕组温度超过允许值时，由双金属片变形而使触点分断。内埋式保护器的优点是灵敏可靠，缺点是如果保护器发生故障不便更换。（3）组装式起动继电器 如图这种起动继电器是把起动器与过载保护器组装在一起，起动器一般采用重锤式，也有的采用PTC元件起动器。过载保护器都采

8、用碟形保护器。组装式起动继电器具有体积小、安装方便等优点，所以被广泛使用。3温度控制器制冷设备控制制冷温度有两种方法：一种是控制制冷压缩机运转的时间，运行时间长则制冷量大，反之则小；另一种是通过调节制冷压缩机的运转速度来调节制冷量。感温囊式温控器的基本结构和控制原理如图所示。组成：感温囊、感温管组成一个密封的温系统，内部充有感温剂。感温囊式温控器由感受蒸发器表面的温度进行控制，因此主要用于人工化霜的直冷式电冰箱和无霜双门电冰箱的冷冻室温度控制。图所示为几种电冰箱实际使用的温控器。二、间冷式电冰箱控制电路（一）电路分析典型的间冷式电冰箱控制电路如图所示。电路可分为四个部分：（1）由压缩机电动机、

9、重锤式起动器、温控器、过载保护器构成的压缩机电动机控制和保护电路；（2）由除霜定时器、除霜温控器、除霜加热器、温度保护器构成的全自动除霜控制电路；（3）由排水加热器构成的加热防冻电路；（4）由风扇电动机M1、箱内照明灯和门开关构成的通风和照明电路。（二）间冷式电冰箱控制电路使用的电器1除霜定时器 霜定时器电动机主要作用：用来累积计算压缩机运转的时间，在压缩机运转一定时间后，自动断开压缩机电路，转换为除霜电路进行除霜。图为机械式除霜定时器结构，除霜定时器电动机常用的电动机有罩极式单相异步电动机和永磁式同步电动机。 (a)内部结构 (b)外形2除霜温控器 双金属片式除霜温控器如图所示主要由封装在塑

10、料外壳内的双金属热元件构成，当蒸发器除霜温度升高时双金属片受热产生形变使触点断开，温度下降时双金属片冷却复位使触点闭合。3温度保护器 其结构如图所示。4除霜加热器 为封装在镀镍铜管中的电热器，电热丝功率为120 W左右。5风扇电动机 间冷式电冰箱的风扇电动机一般采用框式罩极式感应电动机，功率在6.5 W 8 W，转速为2 500 r/min，其结构可见图。风扇电动机的质量很重要，因为如果风扇电动机发生故障，无法使冷气循环，制冷效果差，箱内温度不能降低，温控器永远处于通态，压缩机不能停机，长时间运行可能会造成压缩机电动机烧毁。第三节 空调器控制电路一、普通冷风型窗式空调器控制电路如图所示为典型的

11、普通冷风型窗式空调器控制电路。空调器通风系统的风扇电动机为电容运转式单相异步电动机(使用三相电源的空调器采用三相笼型异步电动机)，且为多速(双速或三速)电动机。窗式空调器的通风系统室内部分的离心风扇和室外部分的轴流风扇由同一台电动机驱动，因此电动机的转轴由两头伸出；而分体式空调器的室内和室外机组各用一台风扇电动机，因此为单向出轴，其结构如图所示。二、热泵式冷热型窗式空调器控制电路图为热泵式冷热型窗式空调器控制电路。电路的工作过程：（1）接通电源后先开风扇：将控制开关S1置风扇挡，风扇的高、中、低速挡分别对应S1的三组触点1-2、3-4、5-6接通；并置S1的触点9-10、11-12接通，冷热选

12、择开关S2置“制冷”挡，其触点1-2、4-5接通，风扇电动机M1起动运转。（2）制冷运行：接通S1的触点7-8；温控器置“低温”挡，其开关S3的触点C-L接通，压缩机电动机M2通电起动运转，由于此时换向电磁阀线圈不通电，所以为制冷工作状态。（3）制热运行：将S2置“制热”挡，S2的触点1-3、4-6接通；温控器置“高温”挡，S3的触点C-H接通；S1的触点7-8接通，电路中有三条供电回路： 电源相线LS1的9-10S2的1-3电磁阀保护开关S4的1-3S2的6-4风扇熔断器FU风扇电动机M1S1的1-2或3-4或5-6(高、中、低速挡)S1的12-11电源零线N，此时风扇运转； 电源相线LS1

13、的9-10S2的1-3S3的H-CS1的7-8压缩机电动机M2S1的12-11电源零线N，此时压缩机运转； 电源相线LS1的9-10S2的1-3S4的1-3换向电磁阀线圈S1的12-11电源零线N，此时电磁阀线圈通电，使制冷循环系统工作在制热状态。三、分体式空调器控制电路（一）单冷壁挂式分体空调器控制电路分体式空调器结构上分为室内和室外机组两部分，大多数分体式空调器采用微处理器控制和遥控方式，图是单冷壁挂式分体空调器控制电路的原理框图。（二）分体式变频空调器控制电路采用由温度继电器控制压缩机起动、停机的方式来调节温度，这种调节方式存在以下问题： 由于压缩机不是连续运转，所以会造成室内温度和湿度

14、的波动，空气调节的效果差； 压缩机不能及时跟随室内和室外温度的变化相应地调整其运转状态，电动机的效率较低； 压缩机电动机每次的起动和停机会使制冷回路的制冷剂压力变化，引起损耗增加；压缩机电动机频繁起动的起动电流会对电网产生影响。变频空调器的工作原理：将电网的交流电通过整流器变成直流电，再用逆变器将直流电转变为频率可调节（30 125 Hz）的三相交流电，从而可以连续调节交流电动机的转速（1 800 7 500 r/min），而且压缩机电动机可以使用性能更好的三相异步电动机。变频系统由微处理器控制，可以根据所设定的温度和室内外的温度，控制压缩机电动机的运行速度：电动机起动时，可选择较低的频率和电

15、压来限制起动电流；如果室温与设定温度相差较大，可选择高频（高速）运行；当温度减小时，则选择低频（低速）运行。变频调速使电动机的转速能够在更大的范围内变化，达到高效率运行状态，并取得很好的节能效果，变频空调器可以比一般空调器节电20% 30%。练习：习题与思考题一、填空题 1.3.5三、判断题 15作业：习题与思考题一、填空题 2.4二、选择题 15 四、简答与思考题 15板书：第一节 制冷压缩机电动机结构与原理一、电冰箱压缩机电动机二、空调器压缩机电动机三、对压缩机电动机的技术要求第二节 电冰箱控制电路一、直冷式电冰箱控制电路（一）电路分析（二）电冰箱控制电路的常用元器件二、间冷式电冰箱控制电

16、路（一）电路分析（二）间冷式电冰箱控制电路使用的电器第三节 空调器控制电路一、普通冷风型窗式空调器控制电路二、热泵式冷热型窗式空调器控制电路三、分体式空调器控制电路（一）单冷壁挂式分体空调器控制电路（二）分体式变频空调器控制电路本章小结1家用电冰箱和空调器中，电动机主要主要用于全封闭式压缩机和化霜定时器以及通风系统，电动机的种类有分相式（电冰箱）、电容式（电容量电冰箱和空调器）。2电动机的绕组及绝缘材料具有耐腐蚀性。3化霜定时器电动机为罩极式。通风系统中，风扇电动机为单相电容运转式电动机，多速电动机，有两速和三速。4电冰箱和空调器的控制电路中控制器件：温度空调器、过热过流保护器、起动器以及功能转换开关、继电器、四通阀等。5温度控制器控制压缩机电动机起动和停转的主要控制器件；起动器和保护器是控制辅助器件，起动器在压缩机电动机起动时起作用，保护器在压缩机电动机工作时起作用；四通阀的作用是改变空调器的制冷通道中室内、室外热交换器的位置功能，实现制冷制热的交换；功能转换器是切换强风、弱风、强冷、弱冷、停机等五挡之用。6电冰箱的控制电路有两条回路：相线®温度控制器®加热器®保护器®电动机®中性线®火线®门触