目錄第一部分電冰箱電氣控制線路實驗的基礎知識
第一節壓縮電機的啟動與保護2
第二節溫度控制與溫控器12
第三節化霜與化霜控制18
第四節風扇、照明電路23
第五節電冰箱典型電路分析24
第六節電冰箱的主要電氣故障分析26
第二部分實驗部分
實驗一電冰箱電氣線路器件的認識和效能測試………………………28
實驗二直冷式冰箱電氣控制線路接線與測量32
實驗三間冷式電冰箱電氣控制線路接線與故障試驗…………………35
第一部分電冰箱電氣控制線路系統的基礎知識
乙隻合格的、功能齊全的電冰箱應具有的四大功能是：製冷、保溫、溫控
和化霜，電氣控制系統的任務就是要保證壓縮機的正常啟動和保護；實現對箱內溫度的控制；實現化霜和照明。
第一節壓縮電機的啟動與保護
一、壓縮電機
1．電壓與功率
目前家用電冰箱的壓縮電機均採用單相鼠籠式非同步電動機，供電電壓為220v+10-15%，即執行在187~242v之間，從1/10hp~1/5hp對應的功率如下表示：
2．結構特點：
在結構上與壓縮機構成乙個整體，全密封在乙個殼體中。
單相壓縮電機有兩個繞組（在空間互成90o的空間角，均勻地嵌放在定子鐵心槽中），如圖1-1所示。其中乙個繞組命名為執行繞組（或工作繞組）用cm表示；另乙個命名為啟動繞組（或輔助繞組）用cs表示。c為公共端，m為執行端,s為啟動端。
在室溫下不同容量電機繞組的阻值範圍大約為：rcm=8~22ω，rcs=24~45ω，可見啟動繞組的阻值rcs要大於執行繞組的阻值rcm（但亦有例外的情況，如個別進口的壓縮機，其啟動繞組的阻值反而小於執行繞組的阻值，（稱之謂特殊電機）。 在接線操作時，首先必須判別壓縮電機的三個接線端，對普通壓縮電機，其判別的依據就是rcs＞rcm，且rsm= rcs + rcm，實際操作時，只要用萬用表的歐姆r×1檔，在兩兩之間測量電阻，共測三次，就可判別出c、s、m三個端子。
3．絕緣性能測試
電冰箱的四大安全效能是指絕緣電阻、洩漏電流、耐壓和接地電阻，前三項主要由壓縮電機的定子繞組所決定。因此必須對壓縮電機的定子進行絕緣性能指標的測試，具體測試方法是：
1）絕緣電阻的測量：用500型或1000型兆歐表，測試點選在繞組的引出端（即導電部分）與殼體（即絕緣部分）之間，以120rpm的速度均速搖動手柄，讀取指標所指之值，按規定必須大於2mω，該值越大絕緣性能越好.
2）洩漏電流的測量：用交流毫安表，測量導電部分和絕緣部分之間的電流,應小於1.5ma。
3）耐壓試驗：在高壓試驗台上進行，在電機的出線端與殼體之間加1500v的交流電壓，歷時1分鐘，不應出現擊穿和閃爍現象。
（附註：冰箱的接地電阻必須用電橋進行測量，其指標應小於0.1ω。）
二、壓縮電機的啟動方式
1．電阻分相啟動式（rsir方式）
目前家用冰箱大都採用此方式啟動，啟動時要求能自動接通啟動開關k，當電機轉速達到80%nn時，開關k應能自動斷開，以切除啟動繞組。
該電機啟動繞組線徑細，匝數多，即電阻大電感小；而執行繞組線徑粗匝數多，即電阻小電感大。由此可得出如圖1-2所示的相量圖。即在單相交流電壓的作用下，電感量較大的執行繞組中的電流icm便滯後於電壓u乙個較大的相位差角，而流過啟動繞組的電流ics滯後於電壓u乙個較小的相位差角，這兩路電流分別流入兩個在空間互成90o的繞組，也能形成乙個橢圓形的旋轉磁場，從而形成電磁轉矩，使電機得以啟動。
電機的啟動電流iq較大，約為額定值的6~8倍；而啟動轉矩較小，一般為額定轉矩mn的1.4~2.0倍。
由於這種啟動方式簡單、成本低、工作可靠等優點，而在200公升以下的家用電冰箱中獲得廣泛的採用。一般只用於輸出功率在130w以下的全封閉式製冷壓縮機上。
圖1-1壓縮機繞**1-2 電阻分相啟動
2．電容分相啟動式（csir方式）
原理線路如圖1-3所示，在啟動繞組支路中串接乙個大容量的啟動電容器cs，只要選用合適的電容量，使啟動支路呈現為容性支路，且使流過兩繞組的電流在相位上相差90o，這將在定、轉子空氣隙中形成乙個圓形的旋轉磁場，作用在轉子上會產生乙個較大的啟動轉矩使電機啟動。當電機啟動完畢後，cs連同啟動繞組一起從電路中切除。加cs的目的顯然是為了增大壓縮電機的啟動轉矩和減小啟動電流。
根據不同的要求，所配置的電容器容量約為30uf~100uf之間，耐壓為d.c 450v以上的無極性油浸式電容器，如cbb61。採用csir方式啟動時，iq=（5~6）in，mq=（2~3.
5）mn，故此啟動方式常用於對啟動轉矩要求較大的冰箱、冷水箱、商用冷芷冷凍箱壓縮電機的啟動，輸出功率約為100~300w左右。
圖1-3 電容分相啟**1- 4 電容啟動電容執行
3．電容啟動電容執行式（csr方式）
原理線路如圖1- 4所示，這種方式除了在啟動繞組中串接乙隻受啟動開關k控制的啟動電容器cs外，還固定接有乙隻小容量的執行電容器cr（cr= 2~3uf/450v）。加cr的目的是為了改善電路的功率因數，減小線路電流，降低電能的損耗（由圖1-4可見，執行電流將由icm 降為i），並使電機的執行能力，過載能力均有所改善。本啟動方式常用於180w~1500w大型商用冰箱，冷水器、製冷機壓縮電機的啟動。
4．電容執行式（psc方式）
原理線路如圖1-5所示，這種啟動方式常用於家用房間空調器壓縮電機和風扇電機的啟動，在啟動支路中串有乙個固定的電容器cr，無需啟動開關，在啟動時，啟動與執行兩個繞組均工作，使電機有較好的執行效能。
圖1-5 電容執行圖1-6 人工啟動
5．人工啟動，按圖1-6所示接線。
先斷開電源開關k，從壓縮機的s端引出一根護套電線,在操作電源開關k閉合瞬間，手拿此導線的另一端碰一下壓縮機的m端，就可使電機啟動。
人工啟動法主要是檢查壓縮機是否出現卡缸或抱軸等機械故障。
三、啟動器
在前述的rsir、csir和csr三種啟動方式中，都必須在啟動繞組支路中接入乙個啟動開關k，當電機啟動時將其閉合，啟動完畢後應及時將其斷開，以切除電機的啟動繞組或啟動電容器。顯然這一開關無法用人工來操作而必須用一種名為啟動器的自動開關來實現。最初的電冰箱是採用簧片拍合式啟動器，而今已淘汰。
當今常用的啟動器有兩種：一為重錘式電流啟動繼電器，二是ptc啟動器。
1．重錘式電流啟動繼電器
圖1-7 重錘式電流啟動繼電器的外形、符號、線路、啟動曲線
它是由乙個電流勵磁線圈1和一副動合（常開）觸點2構成，電流線圈應與壓縮機的執行繞組cm串接，動合觸點應與壓縮電機的啟動繞組cs串接。
表徵該啟動器工作特性的兩個指標是最小吸合電流ia和最大釋放電流ib，且ia>ib。
對於rsir方式啟動，啟動過程分析如下：一旦接通220v交流電源，則有很大的啟動電流iq（=6~8in）流過壓縮電機的執行繞組和啟動器的電流線圈，當電流上公升到電流啟動繼電器的最小吸合電流ia時，觸點吸合，接通啟動繞組，在電機定、轉子之間形成旋轉磁場，並產生啟動轉矩使電機啟動。隨電機轉速的上公升，執行繞組中的電流很快下降，當轉速達到額定值的80%左右時，流過執行繞組的電流下降到繼電器最大釋放電流ib時，繼電器的吸力不足以克服重錘本身的重量，使重錘自由跌落，斷開觸點，從而切斷了啟動繞組，使壓縮電機執行在正常的額定工作電流in狀態，啟動完畢。
整個啟動過程時間約為1~3秒。這種啟動器實際上是乙個電磁開關，其最大的缺點是有觸點：觸點吸合時發生雜訊；觸點斷開時在觸點的斷開處要產生火花，時間一長會使觸點燒毛而造成接觸不良或觸點脫落；在觸點斷開瞬間還會對無線電通訊裝置產生干擾。
2．ptc啟動器
ptc是英文positive (正) temperature(溫度)coefficient(係數)三個單詞第乙個字母的合併，它是以酞酸鋇為主要原料，摻以微量的稀土元素，採用陶瓷工藝，經高溫燒結而成的具有正溫度係數電阻特性的半導體器件（熱敏電阻器），其外形結構、電路圖符號、電阻溫度特性和線路如圖1-8所示。
圖1-8 ptc啟動器外形、符號、特性曲線及線路圖
1） ptc的特性
ptc具有正溫度係數電阻特性，隨溫度公升高阻值增大，當溫度上公升到其居
裡點溫度110℃以上時，它的阻值會有成千倍的增大，即在常溫（110℃以下）下呈現低阻導通（通常為幾十歐姆）狀態，在高溫（居里點溫度以上）時呈現高阻（通常為幾十千歐姆）「斷開」狀態，可見ptc元件具有「溫度開關」特性，此特性正好符合壓縮機分相啟動的要求。
2） 接線方法及其啟動過程分析
如圖1-8所示，**路中，令ptc元件與壓縮電機的啟動繞組cs相串接
。採用ptc元件啟動的先決條件是必須在常溫下，ptc呈低阻態。在通電啟動瞬間，電機的啟動與執行繞組同時流過很大的啟動電流，在定、轉子的氣隙間產生旋轉磁場，使電機啟動，由於大電流流過ptc元件，在零點幾秒的時間內可使ptc元件的溫度迅速公升高達150℃左右，使ptc呈高阻態。
這就使流過啟動繞組的電流大大減小，致使啟動繞組相當於斷路狀態，此時流過ptc元件的電流約為10~15ma，並以此維持ptc元件一直處於高溫高阻狀態，啟動完畢。
3） 使用特點：
使用ptc啟動的電冰箱要防止頻繁啟動。這是因為在壓縮機進行製冷運轉
時，ptc元件一直處於高溫高阻狀態，如果在斷電後馬上又接通電源，ptc元件在斷電後由於熱慣性的存在而未能下降到居里點溫度（110℃）以下，而仍保持在高阻態，壓縮機的啟動支路不能流過足夠的啟動電流，無法形成旋轉磁場使電機啟動，而很大的啟動電流卻一直流過執行繞組，這就有可能燒壞執行繞組。因此使用ptc啟動的電冰箱在斷電後，至少要相隔三分鐘，待ptc元件冷卻到居里點溫度以下，使之恢復為低阻態時，方可進行第二次啟動。
使用ptc元件啟動的最大優點是它是一種無觸點的開關，是利用了ptc的溫度開關特性，在啟動執行時無雜訊、無磨損、無火花、高可靠、長壽命，且與壓縮機有較寬的匹配範圍，一般應選與壓縮機的功率相匹配，故常以與其相匹配的壓縮機功率(如1/8hp)作為它的規格，標記在外殼上。
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