家用空調(diào)器的基本原理

家用空調(diào)器的基本原理

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劉鐵平精品資料一、制冷(zhìlěng)原理精品資料單級(jí)壓縮制冷循環(huán)精品資料吸氣狀態(tài)精品資料冷凝過(guò)程精品資料二、制熱原理(yuánlǐ)精品資料精品資料在熱泵(rèbènɡ)式空調(diào)器制熱過(guò)程中，由于要從室外側(cè)獲取熱量，而室外側(cè)的空氣溫度較低，通常室外換熱器的表面溫度低于0℃，在潮濕的環(huán)境下，空氣中的水分就會(huì)以“霜”的形式在換熱器表面出現(xiàn)，如果不及時(shí)除去，將會(huì)越來(lái)越厚，影響到換熱系數(shù)和空調(diào)的制熱效果（室內(nèi)溫度低），甚至?xí)p壞空調(diào)器。除霜的必要性三、制霜原理(yuánlǐ)精品資料（1）停機(jī)除霜：最常用的除霜方式，在除霜時(shí)四通閥轉(zhuǎn)換制冷劑流向，將壓縮機(jī)產(chǎn)生的高溫氣體排入室外側(cè)換熱器中進(jìn)行除霜，此時(shí)需要停止向室內(nèi)提供暖氣，并且(bìngqiě)室外機(jī)的風(fēng)扇也停止工作。除霜的方式(fāngshì)精品資料（2）不停機(jī)除霜：壓縮機(jī)S冷凝器精品資料（1）定時(shí)除霜：當(dāng)空調(diào)器按制熱模式運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間（1小時(shí)）后除霜，可能引起(yǐnqǐ)誤除霜；（2）智能除霜：通過(guò)對(duì)各種條件的綜合判斷，決定是否除霜，即室外盤(pán)管溫度≤0℃；室外環(huán)境溫度-室外盤(pán)管溫度≥設(shè)定值；室內(nèi)盤(pán)管溫度下降幅度≥設(shè)定值；（3）退出條件：室外盤(pán)管溫度≥設(shè)定值；除霜時(shí)間≥設(shè)定值。進(jìn)入除霜的判斷(pànduàn)方法精品資料（1）不停機(jī)除霜：室外風(fēng)扇停，壓縮機(jī)高頻運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥打開(kāi)。除霜完成后，關(guān)閉電磁閥，壓縮機(jī)按控制(kòngzhì)要求頻率運(yùn)轉(zhuǎn)；（2）停機(jī)除霜：停壓縮機(jī)、風(fēng)扇，關(guān)四通閥，開(kāi)壓縮機(jī)，除霜完成后，停壓縮機(jī)，開(kāi)室外風(fēng)扇和四通閥，開(kāi)壓縮機(jī)，室內(nèi)風(fēng)扇按防冷風(fēng)條件運(yùn)轉(zhuǎn)。除霜過(guò)程(guòchéng)精品資料四、除濕原理(yuánlǐ)當(dāng)環(huán)境溫度在15℃以上，空氣較為潮濕時(shí)，可以利用空調(diào)器的除濕功能。對(duì)于有除濕功能的空調(diào)器，可以直接應(yīng)用除濕鍵進(jìn)行除濕運(yùn)行；對(duì)于沒(méi)有除濕功能的空調(diào)器，可讓空調(diào)器處于制冷運(yùn)行狀態(tài)(zhuàngtài)，讓風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。精品資料空調(diào)器性能實(shí)驗(yàn)(shíyàn)方法簡(jiǎn)介空調(diào)器的性能測(cè)試有兩種方法：房間(fángjiān)型量熱計(jì)法或空氣焓差法。（1）房間型量熱計(jì)法：通過(guò)測(cè)定用于平衡空調(diào)器室內(nèi)側(cè)制冷量和除濕量所輸入量熱計(jì)室內(nèi)側(cè)的熱量和水量來(lái)測(cè)試空調(diào)器室內(nèi)側(cè)的制冷量；通過(guò)測(cè)定用于平衡空調(diào)冷凝器側(cè)排出的熱量和凝結(jié)水量的制冷量來(lái)測(cè)試空調(diào)器室外側(cè)的制冷量；所測(cè)出室內(nèi)側(cè)制冷量與室外側(cè)的制冷量?jī)烧咧g誤差小于4%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果即為空調(diào)器的有效制冷量；屬于間接測(cè)試。精品資料（2）空氣焓差法：測(cè)定空調(diào)器出風(fēng)口狀態(tài)參數(shù)、流量(liúliàng)決定制冷量，屬于直接測(cè)試。精品資料五、變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)器變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)器的概念變?nèi)萘靠照{(diào)器是指制冷量可以根據(jù)環(huán)境變化而變化的空調(diào)器，包括交流變頻空調(diào)器，直流變轉(zhuǎn)速（頻）空調(diào)器，TS變?nèi)萘靠照{(diào)器，ECO-MULTI變?nèi)萘靠照{(diào)器，數(shù)碼渦旋變?nèi)萘靠照{(diào)器等。精品資料變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)器的特征（1）快速制冷、制熱：由于空調(diào)負(fù)荷不是固定不變的，負(fù)荷一般隨時(shí)間不同都不一樣，特別(tèbié)是在空調(diào)開(kāi)始時(shí)，需要較大的空調(diào)量使之迅速達(dá)到設(shè)定溫度，而當(dāng)接近（達(dá)到）設(shè)定溫度時(shí)，空調(diào)需求量減少，變頻容量空調(diào)器可以滿(mǎn)足要求，如圖精品資料（2）舒適（恒定溫度）：普通空調(diào)的能力是固定的，對(duì)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)是通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止(tíngzhǐ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而變?nèi)萘繅嚎s機(jī)是通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)容量的控制實(shí)現(xiàn)與外界負(fù)荷的匹配，所以室內(nèi)溫度的波動(dòng)非常小。如圖精品資料（3）節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)：當(dāng)普通空調(diào)停止時(shí)，制冷循環(huán)中的冷暖能源會(huì)白白消失掉；當(dāng)再次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要重新建立新的冷暖熱源。而變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)則進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，通過(guò)減少空調(diào)的能力，減少壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止次數(shù)，達(dá)到節(jié)能目的。（4）強(qiáng)勁制熱：普通空調(diào)在室外溫度低于0℃以下時(shí)，制熱效果較差；變?nèi)萘靠照{(diào)器可以通過(guò)增加能力來(lái)進(jìn)行(jìnxíng)彌補(bǔ)，所以當(dāng)室外溫度很低時(shí)也能發(fā)揮能力。精品資料變?nèi)萘?róngliàng)壓縮機(jī)（1）交流變頻壓縮機(jī)：與一般壓縮機(jī)一樣以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為其驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)改變電機(jī)電源的輸入頻率改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)能量(néngliàng)的目的。一般有轉(zhuǎn)子式、渦旋式兩種交流變頻壓縮機(jī)，由于受電氣控制方面（功率因數(shù)、變頻模塊等）的限制，交流變頻壓縮機(jī)的容量一般在5P以下；活塞式壓縮機(jī)由于受密封和潤(rùn)滑等的限制，目前沒(méi)有變頻產(chǎn)品；精品資料（2）直流變頻（速）壓縮機(jī)：采用DC電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，轉(zhuǎn)子采用永磁體材料，不需要二次電流，效率高，但成本相對(duì)也高；（3）數(shù)碼渦旋：前面已經(jīng)介紹，優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)：控制簡(jiǎn)單，無(wú)電磁干擾，電氣成本低；（4）TS活塞壓縮機(jī)：前面已經(jīng)介紹，優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)：控制最簡(jiǎn)單，無(wú)電磁干擾，電氣成本低，但只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)；（5）ECO-MULTI壓縮機(jī)：前面已經(jīng)介紹，優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)：控制簡(jiǎn)單，無(wú)電磁干擾，電氣成本低；精品資料電子膨脹閥在變?nèi)萘?róngliàng)空調(diào)中的應(yīng)用在變?nèi)萘肯到y(tǒng)中，冷媒的流量相應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，毛細(xì)管只能在很小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，為適應(yīng)大范圍的容量變化，一般設(shè)置比例膨脹閥（電子膨脹閥），它可以與變?nèi)萘繅嚎s機(jī)流量精確匹配(pǐpèi)，實(shí)現(xiàn)變?nèi)萘窟^(guò)程。精品資料1、AC變頻(biànpín)原理N：壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速(zhuànsù)F：壓縮機(jī)輸入頻率S：電機(jī)轉(zhuǎn)差率P:電機(jī)極對(duì)數(shù)對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，其轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比。當(dāng)忽略定子繞組阻抗引起的電壓降時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的磁勢(shì)（反電動(dòng)勢(shì)）E與端電壓U之間有如下關(guān)系：U≈E=4.44Kfф,式中，ф—?dú)庀洞磐?；K—為常數(shù)。精品資料上式中若U不變，頻率f增加，氣隙磁通ф將減小，而ф減小將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩下降。相反(xiāngfǎn)，U不變，頻率f減小，氣隙磁通ф將增加，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩上升，但ф增加可能使磁路飽和。在實(shí)際運(yùn)用中，為保持電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩M（M=12CmфCOSθ,θ為相位角、Cm為常數(shù)）不變，為保持恒定(héngdìng)的磁通，只要使U/f=K（常數(shù)）即可。也就是說(shuō)，改變頻率調(diào)速的同時(shí)還改變定子端電壓。即VVVF方式。精品資料交流變頻(biànpín)調(diào)速基本原理框圖精品資料精品資料精品資料采用SPWM方式(fāngshì)進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí)，脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律排列。由SPWM方式(fāngshì)生成的電壓脈沖波形使電流中的高次諧波分量大為增加。高次諧波電流對(duì)空調(diào)系統(tǒng)主要有以下3方面負(fù)面影響：(1)過(guò)多的諧波分量將使壓縮機(jī)產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩減??；(2)諧波電流中的載波頻率分量將引起電動(dòng)機(jī)鐵芯的振動(dòng)，產(chǎn)生電磁噪聲；(3)載波頻率分量的諧波電流，有較強(qiáng)的電磁輻射能力，會(huì)影響其它電子設(shè)備的正常工作。精品資料鑒于上述(shàngshù)原因，必須改善SPWM波形，提高變頻器的性能。其具體方法是：

(1)提高載波頻率。提高載波頻率，可減小電流的高次諧波分量，使空調(diào)器的噪聲頻率偏離人體敏感聽(tīng)覺(jué)頻率范圍；但載波頻率過(guò)高，IGBT的開(kāi)關(guān)損耗越大，使用壽命越短，所需散熱器尺寸越大。反之亦然。(2)采用修正型SPWM算法。對(duì)較低載波頻率條件下生成的SPWM波形進(jìn)行修正，使負(fù)載電流的波形更好地逼近正弦波形，以減小電流的高次諧波分量。精品資料2、DC變頻(biànpín)原理傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)（有刷）具有良好的調(diào)速性能，但電機(jī)效率低，而且它的電樞（換向器）與炭刷是一對(duì)摩擦幅，會(huì)產(chǎn)生換向電火花，容易磨損和燒蝕，需定期維修等缺點(diǎn)。直流變頻中無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的磁極是定子，電樞是轉(zhuǎn)子。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組與三相交流電動(dòng)機(jī)的定子繞組相同，而轉(zhuǎn)子由永久磁鐵(cítiě)制成，磁鐵(cítiě)圓周充有若干對(duì)磁極，電樞繞組由逆變器供電。精品資料由于(yóuyú)電動(dòng)機(jī)繞組采用的是交流繞組，要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而永磁轉(zhuǎn)子必須與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步，才能輸出轉(zhuǎn)矩。由于(yóuyú)永磁轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子繞組中會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)（它與繞組中的電動(dòng)勢(shì)方向正好相反），逆變器電流換相時(shí)若檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)為0，說(shuō)明永磁轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步。這時(shí)PWM控制器控制逆變器的功率開(kāi)關(guān)器件，使其有序?qū)ǎ瑢?shí)現(xiàn)換流作用，電樞繞組產(chǎn)生跳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，跳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拉著轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。精品資料ABC精品資料ABCDD為