变频空调器的结构原理
牧青制冷2020-05-07 10:13
变频空调器是普通空调器的升级产品。它利用成熟的变频技术，实现对压缩机的变频控制，该类空调器能够在短时间内迅速达到设定的温度,并在低转速、低耗能状态下保证较小的温差，具有节能、环保、高效的特点。
变频空调器的结构原理
19.1变频空调器的结构组成
19.1.1 变频空调器的整机结构
变频空调器是普通空调器的升级产品。它利用成熟的变频技术，实现对压缩机的变频控制，该类空调器能够在短时间内迅速达到设定的温度,并在低转速、低耗能状态下保证较小的温差，具有节能、环保、高效的特点。
[提示说明]
变频空调器与普通定频空调器的区别:
定频空调器室外机压缩机采用普通(定频)压缩机，压缩机的转速恒定，不可改变，能耗较大;变频空调器室外机采用变频压缩机，设有变频电路，可调节压缩机的转速，节能环保。
(1)室内机的结构组成
变频空调器的室内机主要用来接收人工指令，并对室外机提供电源和控制信号。将变频空调器室内机进行拆解，即可看到其内部结构组成。图19-1所示为典型变频空调器室内机的结构分解图。
可以看到，变频空调器室内机内部设有空气过滤部分、蒸发器、电路部分、贯流风扇组件、导风板组件等，与定频空调器室内机相同。可参考第11章。
(2)室外机的结构组成
变频空调器的室外机主要用来控制压缩机为制冷剂提供循环动力，与室内机配合，将室内的能量转移到室外，达到对室内制冷或制热的目的。
将变频空调器室外机进行拆解，即可看到其内部结构组成。图19-2所示为典型变频空调器室外机的结构分解图。
图19-2典型变频空调器室外机的结构分解可以看到，变频空调器室外机主要由变频压缩机、冷凝器、 闸阀和节流组件 (电磁四通阀、 截止阀、毛细管、干燥过滤器)、电路部分( 控制电路板、电源电路板和变频电路板)、轴流风扇组件等。
①变频压缩机
变频压缩机是变频空调器中最为重要的部件，它是变频空调器制冷剂循环的动力源，使制冷剂在变频空调器的制冷管路中形成循环，图19-3所示为典型变 频空调器的变频压缩机。
[提示说明]
定频空调器的室外机压缩机采用普通压缩机(定频)，电路部分直接向压缩机输入交流220V 50Hz恒频的电压，压缩机的转速不变，因此只能依靠“开、关”压缩机的供电来调节室内的温度。
而变频空调器与定频空调器不同的是，其室外机中的压缩机采用变频压缩机，由专门匹配的变频电路部分向压缩机输入变化的频率和大小的电压，来改变压缩机的转速，因此可通过调节变频压缩机的转速来调节室内温度。
②冷凝器
冷凝器是变频空调器室外机中重要的热交换部|件，制冷剂流经冷凝器时，向外界空气散热或从外界空气吸收热量，与室内机蒸发器的热交换形式始终相反，这样便实现了变频空调器的制冷/制热功能。
图19-4所示为典型变频空调器的冷凝器，它是由一组一组S形铜管胀接铝合金散热翅片制成的，其中S形铜管用于传输制冷剂，使制冷剂不断地循环流动，翅片用来增大散热面积，提高冷凝器的散热效率。
③轴流风扇组件
变频空调器的室外机基本都采用轴流风扇组件加速室外机的空气流通,提高冷凝器的散热或吸热效率。
图19-5所示为典型变频空调器的轴流风扇组件。轴流风扇组件通常位于冷凝器的内侧，轴流风扇组件主要由轴流风扇驱动电动机、轴流风扇扇叶和轴流风扇启动电容器组成，其主要作用是确保室外机内部热交换部件(冷凝器)良好的散热。
④电磁四通阀
电磁四通阀是-种由电流来进行控制的电磁阀门，该器件主要用来控制制冷剂的流向，从而改变空调器的工作状态，实现制冷或制热，通常安装在变频压缩机附近，且与变频压缩机的进出口连接。
图19-6所示为典型变频空调器的电磁四通阀。
⑤截止阀
截止阀是变频空调器室外机与室内机之间的连接部件，室内机的两根连接管路分别与室外机的两个截止阀相连，从而构成制冷剂室内、室外的循环通路。
图19-7所示为变频空调器室外机的截止阀，其中，管路较粗的一个是三通截止阀，另一个是二通截止阀。
[提示说明]
二通截止阀又叫做液体截止阀或低压截止阀，制冷剂在通过该截止阀时呈液体状态，并且压强较低，所以二通截止阀的管路较细。三通截止阀又叫做气体截止阀或高压截止阀，制冷剂在通过该截止阀时呈现高压、气体状态，所以三通截止阀的管路较粗，并且三通截止阀上还设有工艺管口，通过该管口是对空调器制冷管路进行检修或充注制冷剂的重要部件。
⑥干燥过滤器、单向阀和毛细管
干燥过滤器、单向阀和毛细管是室外机中的干燥、闸阀、节流组件。其中，干燥过滤器可对制冷剂进行过滤;单向阀可防止制冷剂回流;而毛细管可对制冷剂起到节流降压的作用。
图19-8所示为典型变频空调器的干燥过滤器、单向阀和毛细管。
⑦电路部分
变频空调器室外机的电路部分主要包括主电路板、变频电路板和一些电气部件，如图19-9所示。通常主电路板位于压缩机正上方;变频电路板位于压缩机.上方侧面的固定支架上;一 些电气部件也通常安装在压缩机附近的固定支架上，位置较为分散，通过引线及插件连接到主电路板上。
图19-9典型变频空调器室外机电路部分的结构
可以看到，变频空调器室外机的变频电路通常为一块独立的电路板，而主电路板.上通常集成有控制电路、电源电路和通信电路。
[提示说明]
变频空调器与定频空调器的另一个区别是，其室外机内增加了变频电路，由变频电路控制变频压缩机工作，变频电路可以通过改变驱动电压的频率和幅度大小从而改变压缩机的转速。
19.1.2变频空调器的电路结构
变频空调器的电路部分包括室内机电路板和室外机电路板两部分， 如图19-10所示。为了便于理解变频空调器的信号处理过程， 我们通常将变频空调器的电路划分成5个单元电路模块。即电源电路、遥控电路、控制电路、通信电路、变频电路。
图19- 10典型变频空调器的电路结构
( 1)电源电路
电源电路是为变频空调器整机的电气系统提供基本工作条件的单元电路。在变频空调器的室内机和室外机中都设有电源电路部分，如图19-11所示。
图19-11变频空调器中的电源电路
(2)遥控电路
遥控电路是变频空调器的指令发射和接受部分，包括遥控发射电路和遥控接收电路两部分，其中遥控发射电路设置在遥控器中，遥控接收电路一般安装在室内机前面板靠右侧边缘部分，如图19-12所示。
(3)控制电路
控制电路是变频空调器的“大脑”部分，是整机的智能控制核心。变频空调器的室内机和室外机分别设有控制电路，两个控制电路协同工作，实现整机控制。
(4)通信电路.
通信电路是变频空调器室内机与室外机之间进行数据传递和协同工作的桥梁。因此，在变频空调器室内机和室外机电路中都设有通信电路，如图19-13所示。
通信电路主要由光电耦合器和一些阻容元件构成。其中室内机通信电路用来接收室外机送来的数据信息并发送控制信号;室外机通信电路用来接收室内机送来的控制信号并发送室外机的各种数据信息。
(5)变频电路
变频电路是变频空调器中特有的单元电路，主要;功能是在控制电路作用下，产生变频控制信号，驱动变频压缩机工作，并对变频压缩机的转速进行实时调节，实现恒温制冷、 制热并节能环保的作用。
图19-14所示为典型变频空调器中的变频电路。
[提示说明]
变频空调器与定频空调器电路结构上的差别如下。
定频空调器的室内机电路部分是整个空调器的控制中心，对空调器的整机进行控制，室外机中电路部分十分简单，没有独立的控制部分，由室内机电路部分直接进行控制。
而变频空调器的室内机电路部分是整个空调器控制的一部分，工作时将输入的指令进行处理后，送往室外机的电路分部，才能对空调器整机进行控制，它是通过室内机电路部分和室外机电路部分一起实现对空调器整机的控制。
19.2 变频空调器的工作原理
变频空调器是由系统控制电路与管路系统协同工作实现制冷、制热目的的。变频空调器整机的工作过程就是 由电路部分控制变频压缩机工作,再由变频压缩机带动整机管路系统工作，从而实现制冷或制热的过程。
(1)变频空调器的整机控制过程
图19-15所示为典型变频空调器的整机控制过程。空调器管路系统中的变频压缩机风扇电机和四通阀都受电路系统的控制，使室内温度保持恒定不变。
图19-15典型变频空调器的整机控制过程(2)变频空调器的电路关系
变频空调器的电路是整个空调器的控制核心，它是由各种功能的单元电路构成的，通过各单元电路的协同工作，完成信号的接收、处理和输出，从而控制相关部件，完成制冷、制热的目的，这是-个非常复杂的过程。.
图19-16为变频空调器的整机电路控制关系。从图可看出，变频空调器的电路主要是由室内机电路和室外机电路构成的。
图19-16变频空调器的整机电路控制关系变频空调器在工作时，由电源电路将交流220V市电处理后，输出各级直流电压为各单元电路及功能 部件提供工作所需的各种电压。
用户通过遥控器将变频空调器的启动和功能控制信号发射给室内机的遥控接收电路， 由遥控接收电路对信号进行处理后再传送到室内机控制电路的微处理器中，微处理器根据内部程序分别对室内机的各部件进行控制，并通过通信电路与室外机通信电路进行通信，向室外机发出控制指令。同时室内机的微处理器接收室内温度传感器和管路温度传感器送来的温度检测信号，并根据该信号输出相应的控制信号，从而控制制冷或制热的温度。
室外机根据室内机送来的控制指令，对室外机中的变频电路、轴流风扇以及电磁四通阀的工作状态进行调整，并通过温度传感器对室外温度、管路温度、压缩机温度进行检测。图19-17所示为典型变频空调器室外机电路的控制关系。
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