第四章制冷设备电器及控制电路

1、【课题】 第四章制冷设备电器及控制电路第一节电动机【教学目标】1知识目标：了解单相、三相电动机基本的结构及工作原理，启动方式；了解全封闭压缩机、电动机的技术要求。2能力目标：通过理论知识的学习和应用，培养综合运用能力。3情感目标：培养学生热爱科学，实事求是的学风和创新意识，创新精神。【教学重点】单相、三相电动机基本的结构及工作原理。【教学难点】单相、三相电动机工作原理。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】4学时【教学过程】新课第一节电动机一、单相交流异步电动机单相异步电动机特点：制造方便、成本低廉、运行可靠、检修容易、噪声小等优点，被广泛应用在电冰箱、空调器等电气中。（

2、1）基本结构两个基本的部分组成，定子部分和转子部分。（2）工作原理异步电动机的转子所以能够旋转是由于旋转磁场对转子导体作相对运动的结果。 旋转磁场对转子的作用旋转磁场，就是以一定的速度、按一定的方向不断旋转的磁场，如图所示。 单相定子脉动磁场在单相异步电动机的定子绕组通以单相交流电流，会产生磁场，磁场的磁通 F 在时间上按正弦变化，如图所示。它是一个正弦脉动磁场，磁场的轴线在空间上固定不转。可视为两个转速相同，但旋转方向相反的旋转磁场的合成，且每个旋转磁场的磁道是恒定的，均等于脉动磁场磁通最大值的1/2，即，如图所示。电动机的转子不能自行起动，需要一个初始外力，然后在正向或反相的转矩下转子开始

3、持续转动。 分相式单相电动机的旋转磁场为了使电动机能自行起动，可以在这种电动机的定子绕组（或叫运行绕组）的中间加嵌一个起动绕组，使起动绕组与工作绕组在定子上有90°的空间角度。起动绕组通过一个起动继电器与运行绕组并联再接入单相交流电源，则单相电动机就能自行起动，当转速达到额定转速的75%左右时，起动继电器把起动绕组电路切断，而后电动机进入正常运转。 单相异步电动机类型种类接线圈起动原理特性适用设备特性功率限抗分相起动式RSIRWA的电感系数比W M大好几倍,电流Ia 的相位比Im滞后,由Ia 、Im 产生旋转磁场、把起动扭矩加到转子上(按起动电流的比例,扭矩较小,用于小型压缩机用电动

4、机)家用电冰箱、小型商品陈列箱、冰糕吸湿器便宜，起动扭矩小，起动电流大10 150 W电容启动式CSIR电容运转电动机原理相同。因为电容CS 的容量大,电流Ia 随着增大,扭矩也大。转数增加数秒后K 断开,切断起动回路(起动扭矩大)家用电冰箱、冷藏柜、商品陈列箱、冷水器、冷饮机起动转矩小,起动电流小40 300 W电容运转式PSCWA和CR串联,WA 的电感与CR 的电抗组合成为容抗性。这个回路的Ia相位比Im 超前。由Ia、Im 产生的旋转磁场加给转子形成起动扭矩(起动扭矩小,用于风扇等轻负荷电动机上)家用小型空调器效率好,起动转矩小,不需要起动继电器400 1 100W电容半导体并联起动式

5、PAS起动时,PTC 热敏电阻的阻值非常小,可以认为CR 几乎被短路,因此与分相起动电动机原理相同(PT C 热敏电阻代替了起动继电器)大型电冰箱、空调器起动转矩大400 1 100W二、全封闭压缩机电动机的技术要求电动机技术要求：1耐制冷剂和润滑油2振动及冲击3耐高温4起动转矩大，起动性能好5对电压波动的适应性强6具有专用接线引柱作业复习题p 126 4-1 4-3板书第一节电动机一、单相交流异步电动机（1）基本结构（2）工作原理二、全封闭压缩机电动机的技术要求1耐制冷剂和润滑油2振动及冲击3耐高温4起动转矩大，起动性能好5对电压波动的适应性强6具有专用接线引柱课后反思第二节电动机起动和保护

6、装置新授课【教学目标】1知识目标：掌握启动继电器、保护装置的种类，性能及应用。2能力目标：通过理论知识的学习和应用，培养综合运用能力。3情感目标：培养学生热爱科学，实事求是的学风和创新意识，创新精神。【教学重点】启动继电器、保护装置的性能、应用。【教学难点】启动继电器、保护装置的工作原理。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】4学时【教学过程】第二节电动机起动和保护装置电动机的起动和保护装置：由起动继电器和过电流过热保护继电器组成。一、起动继电器起动继电器：单相电动机电路中，控制起动绕组通电和断电的器件。起动继电器的形式：重锤式起动继电器、PTC起动继电器和电容起动继电器

7、。1重锤式起动继电器组成：属电流式起动继电器，由电流线圈、重锤衔铁、弹簧、动触点、静触点、T形架和绝缘壳体等组成，结构如图所示。工作原理如图。工作过程：吸合电流和释放电流，图中的A、B两点。电动机接通电源的瞬间，运行绕组和继电器的电流线圈接入，产生较大起动电流。随着该起动电流逐渐增大，超过起动继电器吸合电流“A”点时，磁力线圈产生足够的磁力吸动重锤衔铁，带动T形架上移，起动继电器的动、静触点闭合，接通起动绕组的电路。当两个绕组都通电后，使定子产生旋转磁场，转子获得转动力矩开始旋转。而运行绕组中的电流随着电动机转速的升高而下降，当电动机的转速达到额定转速的 70% 80 %时，运行绕组中的电流降

8、到起动继电器释放电流值“B”点以下，起动继电器线圈所产生的电磁力已经无法使重锤衔铁继续保持吸合状态，重锤衔铁下落复位，继电器的动、静触点被断开，起动绕组从电路中断开而不工作。电动机进入正常运转状态。特点：结构简单、体积小、可连续起动、可靠性好，但可调性差，电源电压波动较大时，会出现触点不释放或接触不良等造成触点烧损。2PTC起动继电器PTC是正温度系数热敏电阻又称为半导体起动器，其结构如图所示。PTC起动特性：正常室温下电阻值很小，开始施加电压时通过大电流元件发热，温度上升电阻值急剧增加。当达到临界温度（居里点或临界点）电阻值会增大到数千倍。电阻温度曲线和电流变化曲线如图所示。临界点可根据不同

9、用途，通过调整原料配方来满足不同的温度要求。工作原理如图所示。特点：成本低、结构简单、对压缩机的匹配范围广、对电压波动的适应性强。起动时无噪声、无电弧、无磨损，耐振动、耐冲击，不怕受潮生锈，性能可靠、寿命长，可以避免触头不平及触头粘连等，但不能连续起动。主要技术参数：室温电阻值R、瓷片耐压V M、承受最大电流Im、工作电流I、动作时间t和外壳绝缘承受交流耐压VRM等。二、保护装置是压缩机电动机的安全保护装置，按功能可分为过电流保护器和过热保护器。按结构可分为以双金属片制成的条形或碟形保护器和PTC保护器。1碟形过载保护器具有过电流保护及过热保护双重功能，与起动继电器组合在一起。组成：碟形双金属

10、片、动、静触点、端子、电热丝、调节螺钉、锁紧螺母等，如图所示。工作原理：当电动机电流过大时，电热丝发热量增大，碟形双金属片受热变形向上弯曲翻转，如图b所示，动、静触点断开，切断电源，起到对过载电流的保护作用。断电后双金属片温度下降，恢复正常位置，触点闭合，使电源接通。当电流正常，而压缩机运行转时间过长，电动机绕组温度升高，致使压缩机壳温也随之过高，至少达 90时，碟形双金属片也同样会受热弯曲变形而切断电源。当机壳温度下降后，双金属片恢复正常位置，使触点闭合，接通电源，压缩机重新起动运行，从而起到对电动机过热的保护作用。所以过载保护器有过电流和过温升两种保护功能。2内埋式过载保护器结构如图：将其

11、装在电动机的定子绕阻中，直接感受电动机定子绕阻内的温度变化，其工作原理与前述碟型过载保护器基本相同。练习复习题p 126 4-4 4-9板书第二节电动机起动和保护装置一、起动继电器1重锤式起动继电器2PTC起动继电器二、保护装置1碟形过载保护器2内埋式过载保护器课后反思第三节温度控制器、电加热器及除霜装置【教学目标】1知识目标：了解传感器的结构和种类；了解温度控制器的结构及种类，掌握其工作原理及应用；了解电加热器功用；掌握除霜装置类型、结构特点、工作过程及应用。2能力目标：通过理论知识的学习和应用，培养综合运用能力。3情感目标：培养学生热爱科学，实事求是的学风和创新意识，创新精神。【教学重点】

12、温度控制器的工作原理及应用。【教学难点】除霜装置的工作过程。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】5学时【教学过程】导入各种类型的制冷设备都有自动或半自动的控制装置，用以控制其正常运行。尽管制冷设备的牌号种类很多，但自动控制器件是基本相同的，一般由温度控制装置、电加热装置及除霜控制装置等组成。新课第三节温度控制器、电加热器及除霜装置一、温度控制器温度控制器（又称温度开关或温度继电器）：制冷系统中用来调温、控温的装置，作用是通过调节，设定所需的控制温度，使制冷系统在选定的某一温差范围内运行。控温过程如图所示。分类：一类是机械式的温感蒸气压力式温控器，简称压力式温度控制器，或

13、机械式温度控制器和感温囊（又叫感温腔）温度控制器。另一类是电子式的热敏电阻式温控器。1机械式温度控制器特点：结构简单、性能稳定、可靠，组装、调试修理方便。（1）工作原理工作原理如图所示。（2）机械式温控器类型普通型、半自动化霜型、定温复位型和风门温控型。 半自动化霜温控器结构如图。功能：可温控，又可实现除霜。零件组合位置如图所示。 定温复位型温控器又称恒定接通型，通用于双门直冷式电冰箱的温度控制。 风门温度控制器主要用于双门间冷式电冰箱的温度控制，利用强制循环的冷空气分别对冷冻室和冷藏室进行冷却。（3）机械式温控器的调试根据设计需要，温控器的主要技术参数在装配时预调好，在预调的基础上，旋转温控

14、器的调节旋钮进行进一步的细调，且可根据温度要求进行自动控制。温度调节旋钮上标有“弱”、“中”、“强”或“1”、“2”、“3”等数字标记字样，如图所示。顺时针转动，箭头所示数字增大，表示温度变低，“强冷”档温控器开关呈常闭状态，使压缩机连续运转制冷，不能自动控温。温控器一般均设有温差调节螺钉和温度范围调节螺钉，由它们和平衡弹簧、差额调节弹簧共同组成了温差和温度范围调节机构，如图所示。2电子式温度控制器采用的感温元件（传感器）是热敏电阻，具有负电阻温度特性。根据惠斯登电桥原理制成，如图是惠斯登电桥。控制原理：根据桥式电路制成的热敏电阻式温度控制器，就是将惠斯登电桥的一个热敏电阻桥路作为感温元件，直

15、接放在适当的位置，三极管的发射极和基极接在电桥的一个对角线上。当热敏电阻受到温度变化的影响时，其阻值就发生相应的变化。通过平衡电桥来改变通往三极管的电流，再经放大来控制压缩机运转继电器的开启，实现对制冷设备的温度控制。控制部分的原理示意图，如图所示。图中RT热敏电阻，RP温度调节电位器，K控制压缩机起动的继电器。特点：温度控制范围大（一般40 40），通断温度线性较好，感温灵敏度较高，体积较小。二、电加热器及除霜装置1电加热器常见结构：丝状（镍铬材料）、线状（电热丝缠绕）、管状（电热丝装入铜管）和片状（加热丝粘在铅箔上）等。冷暖两用电热型柜式空调器中的安装位置示意图如图所示。电冰箱用电加热器一

16、般可分为化霜加热器、防凝露加热器、温度补偿加热器和防冻加热器几种。（1）化霜加热器直冷式电冰箱冷冻室中，电热管直接粘贴在蒸发器表面上成为化霜加热器。（2）防凝露加热器防止凝露。（3）温度补偿加热器分为冷藏室低温补偿加热器、风门温控补偿加热器和化霜温控补偿加热器。（4）防冻加热器双门直冷式电冰箱中，冷冻室、冷藏室蒸发器中间连接部分设管道加热器。2除霜装置空调除霜装置是一个除霜控制器，结构与温度控制器相同，安装在室外换热器附近，检测盘管周围的空气温度。电冰箱的除霜方式有人工化霜、半自动化霜和全自动化霜三种。（1）人工化霜优点：操作简单，省电，缺点：时间不易掌握。（2）半自动化霜机械式半自动化霜温控

17、器结构原理图。特点：结构简单，动作可靠；但开始时，需要人工操作。化霜时间较长，箱内温度波动较大。冰箱半自动电加热快速化霜电路如图所示。（3）全自动化霜化霜过程自动定时，在化霜时使压缩机停止运转，同时接通化霜电热器电路；在化霜后能自动停止化霜过程，恢复制冷压缩机的工作。分三种方式。 自动循环化霜 积算式自动化霜 全自动化霜双金属化霜温控器如图。化霜超热保护熔断器具有防止蒸发器损坏和保护电冰箱的作用，结构如图所示。练习复习题p 126 4-10 4-17板书第三节温度控制器、电加热器及除霜装置一、温度控制器1机械式温度控制器2电子式温度控制器二、电加热器及除霜装置1电加热器2除霜装置本章小结1用于电冰箱空调器的电动机主要有单相交流电动机和三相交流电动机。全封闭压缩机所用电动机的技术要求有耐制冷剂及油、耐热、耐振动和耐冲击、起动转矩高、对电压波动的适应性好。安全性能上要进行绝缘电阻检查、运行性能检查。2单相电机起动方式有阻抗分相式、电容起动式、电容起动运行式等。常用的起动装置有重锤式起动继电器、PTC起动继