1《制冷空调与电器控制技术》 实验指导书 顾四方 编 杭州电子科技大学 制冷空调与电器控制技术实验室 2目目 录录 第一部分 电冰箱电气控制线路实验的基础知识 节第一 压缩电机的启动与保护…………………………………………2 第二节 温度控制与温控器………………………………………………12 第三节 化霜与化霜控制…………………………………………………18 第四节 风扇、照明电路…………………………………………………23 节第五 电冰箱典型电路分析……………………………………………24 节第六 电冰箱的主要电气故障分析……………………………………26 第二部分 实验部分 实验一 电冰箱电气线路器件的认识和性能测试………………………28 实验二 直冷式冰箱电气控制线路接线与测量…………………………32 实验三 间冷式双门双温电冰箱电气控制线路接线与故障试验………35 3第一部分第一部分 电冰箱电气控制线路系统的基础知识电冰箱电气控制线路系统的基础知识 一只合格的、功能齐全的电冰箱应具有的四大功能是：制冷、保温、温控 和化霜，电气控制系统的任务就是要保证压缩机的正常启动和保护；实现对箱内温度的控制；实现化霜和照明。
节节第一 第一 压缩电机的启动与保护压缩电机的启动与保护 一、压缩电机一、压缩电机 1．电压与功率 目前家用电冰箱的压缩电机均采用单相鼠笼式异步电动机，供电电压为220V+10-15%， 即运行在 187~242V 之间， 从 1/10Hp~1/5Hp 对应的功率如下表示： Hp 1/10 1/9 1/8 1/7 1/6 1/5 W 75 82 93 105 125 150 2．结构特点： 在结构上与压缩机构成一个整体，全密封在一个壳体中 单相压缩电机有两个绕组（在空间互成 90o的空间角，均匀地嵌放在定子铁心槽中） ，如图 1-1 所示其中一个绕组命名为运行绕组（或工作绕组）用CM 表示；另一个命名为启动绕组（或辅助绕组）用 CS 表示C 为公共端，M为运行端,S 为启动端在室温下不同容量电机绕组的阻值范围大约为：RCM=8~22Ω，RCS=24~45Ω，可见启动绕组的阻值 RCS要大于运行绕组的阻值RCM（但亦有例外的情况，如个别进口的压缩机，其启动绕组的阻值反而小于运行绕组的阻值， （称之谓特殊电机） 在接线操作时， 首先必须判别压缩电机的三个接线端，对普通压缩电机，其判别的依据就是 RCS＞RCM，且 RSM= RCS + RCM，实际操作时，只要用万用表的欧姆 R×1 档，在两两之间测量电阻，共测三次，就可判别出 C、S、M 三个端子。
43．绝缘性能测试 电冰箱的四大安全性能是指绝缘电阻、泄漏电流、耐压和接地电阻，前三项主要由压缩电机的定子绕组所决定因此必须对压缩电机的定子进行绝缘性能指标的测试，具体测试方法是： 1）绝缘电阻的测量：用 500 型或 1000 型兆欧表，测试点选在绕组的引出端（即导电部分）与壳体（即绝缘部分）之间，以 120rpm 的速度均速摇动手柄，读取指针所指之值，按规定必须大于 2MΩ，该值越大绝缘性能越好. 2） 泄漏电流的测量： 用交流毫安表， 测量导电部分和绝缘部分之间的电流,应小于 1.5mA 3）耐压试验：在高压试验台上进行，在电机的出线端与壳体之间加 1500V的交流电压，历时 1 分钟，不应出现击穿和闪烁现象 （附注：冰箱的接地电阻必须用电桥进行测量，其指标应小于 0.1Ω ） 二、压缩电机的启动方式二、压缩电机的启动方式 1．电阻分相启动式（RSIR 方式） 目前家用冰箱大都采用此方式启动，启动时要求能自动接通启动开关 K，当电机转速达到 80%nN时，开关 K 应能自动断开，以切除启动绕组 该电机启动绕组线径细，匝数多，即电阻大电感小；而运行绕组线径粗匝数多，即电阻小电感大。
由此可得出如图 1-2 所示的相量图即在单相交流电压的作用下，电感量较大的运行绕组中的电流 ICM便滞后于电压 U 一个较大的相位差角，而流过启动绕组的电流 ICS滞后于电压 U 一个较小的相位差角，这两路电流分别流入两个在空间互成 90o的绕组，也能形成一个椭圆形的旋转磁场，从而形成电磁转矩，使电机得以启动电机的启动电流 IQ较大，约为额定值的 6~8 倍；而启动转矩较小，一般为额定转矩 MN的 1.4~2.0 倍由于这种启动方式简单、成本低、工作可靠等优点，而在 200 升以下的家用电冰箱中获得5广泛的采用一般只用于输出功率在 130W 以下的全封闭式制冷压缩机上 图 1-1 压缩机绕组 图 1-2 电阻分相启动 2．电容分相启动式（CSIR 方式） 原理线路如图 1-3 所示，在启动绕组支路中串接一个大容量的启动电容器CS，只要选用合适的电容量，使启动支路呈现为容性支路，且使流过两绕组的电流在相位上相差 90o，这将在定、转子空气隙中形成一个圆形的旋转磁场，作用在转子上会产生一个较大的启动转矩使电机启动当电机启动完毕后，CS连同启动绕组一起从电路中切除。
加 CS的目的显然是为了增大压缩电机的启动转矩和减小启动电流根据不同的要求，所配置的电容器容量约为 30uf~100uf之间，耐压为 D.C 450V 以上的无极性油浸式电容器，如 CBB61采用 CSIR方式启动时，IQ=（5~6）IN，MQ=（2~3.5）MN，故此启动方式常用于对启动转矩要求较大的冰箱、冷水箱、商用冷芷冷冻箱压缩电机的启动，输出功率约为100~300W 左右 图 1-3 电容分相启动 图 1- 4 电容启动电容运行 3．电容启动电容运行式（CSR 方式） 原理线路如图 1- 4 所示，这种方式除了在启动绕组中串接一只受启动开关6K 控制的启动电容器 CS外，还固定接有一只小容量的运行电容器 CR（CR= 2~3uf/450V） 加 CR的目的是为了改善电路的功率因数，减小线路电流，降低电能的损耗（由图 1-4 可见，运行电流将由 ICM 降为I） ， 并使电机的运行能力，过载能力均有所改善 本启动方式常用于 180W~1500W 大型商用冰箱， 冷水器、制冷机压缩电机的启动 4．电容运行式（PSC 方式） 原理线路如图 1-5 所示，这种启动方式常用于家用房间空调器压缩电机和风扇电机的启动，在启动支路中串有一个固定的电容器 CR，无需启动开关，在启动时，启动与运行两个绕组均工作，使电机有较好的运行性能。
图 1-5 电容运行 图 1-6 人工启动 5．人工启动，按图 1-6 所示接线 先断开电源开关 K， 从压缩机的 S 端引出一根护套电线,在操作电源开关 K闭合瞬间，手拿此导线的另一端碰一下压缩机的 M 端，就可使电机启动 人工启动法主要是检查压缩机是否出现卡缸或抱轴等机械故障 三、启动器三、启动器 在前述的 RSIR、CSIR 和 CSR 三种启动方式中，都必须在启动绕组支路中接入一个启动开关 K，当电机启动时将其闭合，启动完毕后应及时将其断开，以切除电机的启动绕组或启动电容器显然这一开关无法用人工来操作而必须用一种名为启动器的自动开关来实现 最初的电冰箱是采用簧片拍合式启动器，而今已淘汰 当今常用的启动器有两种： 一为重锤式电流启动继电器， 二是 PTC7启动器 1．重锤式电流启动继电器 启动器的结构及在电路中的符号、连接及启动过程如图 1-7 所示 图 1-7 重锤式电流启动继电器的符号、线路、启动曲线 它是由一个电流励磁线圈 1 和一副动合（常开）触点 2 构成，电流线圈应与压缩机的运行绕组 CM 串接，动合触点应与压缩电机的启动绕组 CS 串接。
表征该启动器工作特性的两个指标是最小吸合电流 IA和最大释放电流 IB，且 IA>IB 对于 RSIR 方式启动，启动过程分析如下：一旦接通 220V 交流电源，则有很大的启动电流 IQ（=6~8IN）流过压缩电机的运行绕组和启动器的电流线圈，当电流上升到电流启动继电器的最小吸合电流 IA时， 触点吸合， 接通启动绕组，在电机定、转子之间形成旋转磁场，并产生启动转矩使电机启动随电机转速的上升，运行绕组中的电流很快下降，当转速达到额定值的 80%左右时，流过运行绕组的电流下降到继电器最大释放电流 IB时，继电器的吸力不足以克服重锤本身的重量，使重锤自由跌落，断开触点，从而切断了启动绕组，使压缩电机运行在正常的额定工作电流 IN状态，启动完毕整个启动过程时间约为 1~3秒这种启动器实际上是一个电磁开关，其最大的缺点是有触点：触点吸合时发生噪声；触点断开时在触点的断开处要产生火花，时间一长会使触点烧毛而造成接触不良或触点脱落；在触点断开瞬间还会对无线电通信设备产生干扰 2．PTC 启动器 8PTC 是英文 positive (正) temperature(温度)coefficient(系数)三个单词第一个字母的合并，它是以酞酸钡为主要原料，掺以微量的稀土元素，采用陶瓷工艺，经高温烧结而成的具有正温度系数电阻特性的半导体器件 （热敏电阻器） ， 其外形结构、电路图符号、线路和电阻温度特性如图 1-8 所示。
图 1-8 PTC 启动器外形、符号、线路及特性曲线 1）PTC 的特性 PTC 具有正温度系数电阻特性，随温度升高阻值增大，当温度上升到其居 里点温度 110℃以上时，它的阻值会有成千倍的增大，即在常温（110℃以下）下呈现低阻导通（通常为几十欧姆）状态，在高温（居里点温度以上）时呈现高阻（通常为几十千欧姆） “断开”状态，可见 PTC 元件具有“温度开关”特性，此特性正好符合压缩机分相启动的要求 2）接线方法及其启动过程分析 如图 1-8 所示，路中，令 PTC 元件与压缩电机的启动绕组 CS 相串接 采用 PTC 元件启动的先决条件是必须在常温下，PTC 呈低阻态在通电启动瞬间，电机的启动与运行绕组同时流过很大的启动电流，在定、转子的气隙间产生旋转磁场，使电机启动，由于大电流流过 PTC 元件，在零点几秒的时间内可使 PTC 元件的温度迅速升高达 150℃左右，使 PTC 呈高阻态这就使流过启动绕组的电流大大减小，致使启动绕组相当于断路状态，此时流过 PTC 元件的电流约为 10~15mA，并以此维持 PTC 元件一直处于高温高阻状态，启动完毕 3）使用特点： 9使用 PTC 启动的电冰箱要防止频繁启动。
这是因为在压缩机进行制冷运转 时，PTC 元件一直处于高温高阻状态，如果在断电后马上又接通电源，PTC 元件在断电后由于热惯性的存在而未能下降到居里点温度（110℃）以下，而仍保持在高阻态，压缩机的启动支路不能流过足够的启动电流，无法形成旋转磁场使电机启动，而很大的启动电流却一直流过运行绕组，这就有可能烧坏运行绕组因此使用 PTC 启动的电冰箱在断电后，至少要相隔三分钟，待 PTC 元件冷却到居里点温度以下，使之恢复为低阻态时，方可进行第二次启动 使用 PTC 元件启动的最大优点是它是一种无触点的开关，是利用了 PTC的温度开关特性，在启动运行时无噪声、无磨损、无火花、高可靠、长寿命，且与压缩机有较宽的匹配范围，一般应选与压缩机的功率相匹配，故常以与其相匹配的压缩机功率(如 1/8Hp)作为它的规格，标记在外壳上 目前国产 PTC 元件的主要技术指标如下： 在 25℃室温下的阻值一般为 15~47Ω±30%，冰箱常用的是 22Ω和 33Ω瓷片耐压≥300V，最大承受电流为 7A，最大工作电流<20mA，启动时间约为0.1~1.5S 四、压缩机的保护四、压缩机的保护 1．冰箱压缩电机需要哪些保护 由于压缩机在连续运行时，电机定子绕组、铁心的温度可达 100℃~110℃， 压缩机活塞对制冷压缩机所产生的压缩热也可达 100℃，这些热量将通过压缩机的外壳向周围空气中散。