[变频空调维修]-第1.2章 专用元器件

2018年4月9日18:19:50 评论 27,124 9441字阅读31分28秒

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第2节 专用元器件

专用元件是变频空调器电控系统比较重要的电气元器件,并且在定频空调器电控系统中没有使用,通常工作在大电流部位,比较容易损坏。下面将专用元器件集结为一节,对其作用、实物外观、测量方法等作简单说明。

一、直流风扇电机

注:本节所示的直流风扇电机(简称为直流电机)为三菱重工KFR-35GW/AIBP全直流变频空调器上所使用。

1.作用

如图1-27所示,直流电机的主要应用是全直流变频空调器的室内风扇电机和室外风扇电机,作用及安装位置和普通定频空调器室内机的PG电机、室外机的轴流电机相同。

图1-27 室内和室外直流电机安装位置

图1-27 室内和室外直流电机安装位置

室内直流电机带动贯流风扇旋转运行,制冷时将蒸发器产生的冷量输送到室内。

室外直流电机带动轴流风扇旋转运行,制冷时将冷凝器产生的热量排放到室外,吸入自然空气为冷凝器降温。

2.工作原理和引线作用

①引线作用。如图1-28所示,室内直流电机、室外直流电机的工作原理及插头引线作用相同。直流电机插头共有5根引线:①号为直流300V电压正极引线,②号为直流电压地线,③号为直流15V电压正极引线,④号为驱动控制引线,⑤号为转速反馈引线。

图1-28 直流电机实物和引线功能

图1-28 直流电机实物和引线功能

②工作原理。室内直流电机内部结构如图1-29所示,内部电路板如图1-30所示。从图中可知,直流电机由控制电路板、转子、定子、上盖等组成。

直流电机工作原理与直流变频压缩机基本相同,只不过将变频模块和控制电路封装在电机内部组成一块电路板,变频模块供电电压为直流300V,控制电路供电电压为直流15V,均由主板提供。

主板CPU输出含有转速信号的驱动电压,经光耦耦合由④号引线送入直流电机内部控制电路,处理后驱动变频模块,将直流300V电压转换为绕组所需要的电压,直流电机开始运行,从而带动贯流风扇或轴流风扇旋转运行。

直流电机运行时⑤号引线输出转速反馈信号,经光耦耦合后送至主板CPU,主板CPU适时监测直流电机的转速,与内部存储的目标转速相比较,如果转速高于或低于目标值,主板CPU调整输出的脉冲电压值(或称为占空比),直流电机内部控制电路处理后驱动变频模块,改变直流电机绕组的电压,转速随之改变,使直流电机的实际转速与目标转速保持一致。

说明:直流电机输入的直流300V电压,室内直流电机由交流220V整流滤波后直接提供,实际电压值一般恒为直流300V;室外直流电机则取自IPM模块的P、N端子,实际电压值则随压缩机转速变化而变化,压缩机低频运行时电压高,高频运行时电压低,电压范围通常在直流240~300V之间。

图1-29 室内直流电机内部结构

图1-29 室内直流电机内部结构

图1-30 内部电路板实物外形

图1-30 内部电路板实物外形

3.直流电机与交流电机对比

虽然直流电机与室内PG电机、室外轴流电机的作用及安装位置均相同,但它们的工作原理完全不同,是不同形式的电机,以室内直流电机、室内PG电机、室外轴流电机(单速)为例进行比较,区别见表1-1。

表1-1 室内直流电机与室内PG电机、室外轴流电机各项功能之对比

表1-1 室内直流电机与室内PG电机、室外轴流电机各项功能之对比

4.测量方法

由于直流电机由电路板和电机绕组两部分组成,绕组引线与内部电路板连接,因此不能像交流电机那样,使用万用表电阻挡通过测量电机绕组线圈的阻值就可以判断是否正常。也就是说,依靠万用表电阻挡测量直流电机的方法不准确,容易引起误判;准确的方法是,在主板通电时测量插头引线之间电压,根据电压值判断。

(1)电阻法

使用万用表电阻挡测量直流电机的5根引线之间的阻值,只有两组引线有具体阻值,见表1-2,其余均为无穷大。

表1-2 测量直流电机引线阻值

表1-2 测量直流电机引线阻值

(2)直流电压法

测量时使用万用表直流电压挡,由于直流电机的直流300V供电电压的地线与主板上直流5V电压的地线不相连(即不是同一个地线),因此在测量时要注意地线的选择。

室内直流电机和室外直流电机测量方法及判断结果相同,本节以室内直流电机为例进行说明。

①测量直流300V和直流15V电压。如图1-31所示,由于直流电机供电由主板提供,如果主板未供电或供电电压不正常,即使直流电机正常也不能运行,因此应首先测量这两个电压值。

测量结果为接近直流300V和直流15V,说明主板供电电路正常。如果电压值为0V或低于正常值较多,说明主板供电电路出现故障,可以更换主板试机。

图1-31 测量直流300V和15V电压

图1-31 测量直流300V和15V电压

②对于电机不运行故障,开机测量驱动控制引线电压。如图1-32所示,使用遥控器开机,主板CPU输出的驱动电压经光耦耦合,由驱动控制引线(④号)送至直流电机内部电路板。④号引线正常电压:低风2.7V、中风3.3V、高风3.7V,如果用遥控器关机即处于待机状态,电压为0V。

图1-32 测量驱动引线电压图1-32 测量驱动引线电压

图1-32 测量驱动引线电压

直流电机不运行时,如实测电压值与上述电压值相同,说明主板输出驱动电压正常,在直流300V和15V电压正常的前提下,可以判断为直流电机损坏。如待机和开机状态下电压均为0V,则说明是主板故障,可更换主板试机。

③电机运行正常,但开机后马上关机,报“室内风扇电机异常”的故障代码。如图1-33所示,关机但不拔下电源插头,测量转速反馈引线(⑤号)电压:用手拨动贯流风扇,正常为跳变电压,即0V—24V—0V—24V变化。正常的直流电机在运行时,转速反馈引线(⑤号)电压约为直流11V。

如果测量结果符合上述特点,说明直流电机正常,故障为主板转速反馈电路损坏,可更换主板试机。

如果旋转贯流风扇时显示值一直为0V或24V或其他数值,则说明直流电机内部电路板上的转速反馈电路损坏,可更换直流电机试机。

图1-33 测量转速反馈引线电压

图1-33 测量转速反馈引线电压

说明1:直流电机转速反馈故障的检查方法,和定频空调器室内风机为PG电机的检查方法一样,待机状态下旋转贯流风扇时均为跳变电压,运行时则为一恒定值。

说明2:本机比较特殊,拨动贯流风扇时为0V或24V的跳变电压,有些直流电机则为0V或15V的跳变电压,电机运行时霍尔反馈电压为恒定的直流7.5V。

5.常见故障

常见故障是电机不运行或运行时无转速反馈信号,故障判断方法见上述内容。

二、电子膨胀阀

1.作用

电子膨胀阈在制冷系统中的作用和毛细管相同,起降压节流和调节流量作用。CPU输出电压驱动电子膨胀阀线圈,带动阀体内阀针上下移动,改变阀孔的间隙,使阀体的流通截面积发生变化,改变制冷剂流过时的压力,从而改变节流压力和流量,使进入蒸发器的流量与压缩机运行速度相适应,达到精确调节制冷量的目的。

2.优点

压缩机在高频或低频运行时对进入蒸发器的制冷剂流量要求不同。高频运行时要求进入蒸发器的流量大,以便迅速蒸发提高制冷量,可迅速降低房间温度;低频运行时要求进入蒸发器的流量小,降低制冷量,以便维持房间温度。

使用毛细管作为节流元件,由于节流压力和流量为固定值,因此在一定程度上降低了变频空调器的优势;使用电子膨胀阀作为节流元件则适合制冷剂流量变化的要求,可最大程度地发挥变频空调器的优势,提高系统制冷量,同时具有流量控制范围大、调节精确、可以使制冷剂正反两个方向流动等优点。

3.适用范围

如果电子膨胀阀的开度控制不好(即和压缩机转速不匹配),制冷量会下降甚至低于使用毛细管作为节流元件的变频空调器。

使用电子膨胀阀的变频空调器,由于运行过程中需要同时调节两个变量,就要求室外机主板上的CPU有很高的运算能力;同时电子膨胀阀与毛细管相比成本较高,因此一般使用在高档空调器中。

4.安装位置

如图1-34所示,电子膨胀阀通常是垂直安装在室外机制冷系统中。

图1-34 电子膨胀阀安装位置

图1-34 电子膨胀阀安装位置

5.连接管走向

有两根铜管与制冷系统连接,与冷凝器出管连接的为电子膨胀阀的进管,与二通阀连接的为电子膨胀阀的出管。

如图1-35右图所示,制冷模式下冷凝器流出高压低温液体,经电子膨胀阀节流后变为低温低压气体,经二通阀后由连接管送至室内机的蒸发器。

图1-35 电子膨胀阀线圈和制冷模式下的制冷剂流向

图1-35 电子膨胀阀线圈和制冷模式下的制冷剂流向

6.检测方法

电子膨胀阀线圈供电为直流12V。根据引线数量分为2种:一种为6根引线,其中有2根引线连在一起为公共端,接直流12V,余下4根引线接CPU控制端;另一种为5根引线,1根为公共端,接直流12V,余下4根接CPU控制端,如图1-35左图所示。

测量时使用万用表电阻挡,黑表笔接公共端,红表笔测量4根控制引线,阻值应相等(为44Ω),4根控制引线之间阻值为88Ω,结果见表1-3。

表1-3 测量电子膨胀阀线圈

表1-3 测量电子膨胀阀线圈

说明:测量方法和步进电机线圈相同。

三、PTC电阻

1.作用

PTC电阻为正温度系数热敏电阻,阻值随温度上升而变大,与室外机主控继电器触点并联。室外机初次通电,主控继电器因无工作电压触点断开,交流220V电压通过PTC电阻对滤波电容充电,PTC电阻通过电流时由于温度上升阻值也逐渐变大,从而限制充电电流,防止由于电流过大造成空调器插头与插座间打火。在室外机供电正常后,CPU控制主控继电器触点吸合,PTC电阻便不起作用。

2.外观和安装位置

PTC电阻安装位置和实物外观如图1-36所示。外观为黑色的长方体,共有2个引脚;安装在室外机主板主控继电器附近,引脚与继电器触点并联。

图1-36 PTC电阻安装位置和实物外观

图1-36 PTC电阻安装位置和实物外观

3.测量方法

PTC电阻使用规格通常为25℃/47Ω,常温下测量阻值为50Ω左右,表面温度较高时测量阻值为无穷大。其常见故障为开路,即常温下测量阻值为无穷大。

①测量方法(断开空调器电源之后)。如图1-37所示,由于PTC电阻的2个引脚与室外机主控继电器2个触点并联,因此使用万用表电阻挡,测量主控继电器的2个端子就相当于测量PTC电阻的2个引脚。

②测量时注意事项。PTC电阻在常温下直接测量阻值,结果在47Ω左右时为正常;如果室外机已经上电工作或已经通电一段时间,在测量时则需要注意以下事项。

图1-37 测量PTC电阻阻值

图1-37 测量PTC电阻阻值

室外机初始充电过程中,如果空调器正常,在主控继电器触点闭合之后,PTC电阻即退出充电电路,其阻值由无穷大变为正常值(47Ω左右)需要30s左右的时间。

如果后级负载出现短路故障,如图1-38右图所示,PTC电阻阻值即变为无穷大,同时表面发烫,直流300V电压也变为0V,此时若断开室外机电源,PTC电阻阻值由无穷大变为正常值需要50s的时间,也就是说,此时测量需要等待一段时间,否则容易引起误判。

图1-38 测量PTC电阻阻值时注意事项

图1-38 测量PTC电阻阻值时注意事项

四、硅桥

1.作用与常用型号

硅桥内部为4个整流二极管组成的桥式整流电路,将交流220V电压整流成为直流300V电压。

硅桥的常用型号为S25VB60,25含义为最大正向整流电流25A,60含义为最高反向工作电压600V。

2.安装位置

如图1-39所示,硅桥工作时需要通过较大的电流,由于其功率较大有一定的热量,因此与模块一起固定在大面积的散热片上。

图1-39 硅桥安装位置

图1-39 硅桥安装位置

3.引脚作用

硅桥共有4个引脚,分别为2个交流输入端和2个直流输出端。2个交流输入端接交流220V,使用时没有极性之分。2个直流输出端中的正极经滤波电感接滤波电容正极,负极直接与滤波电容负极相连。

4.分类和引脚辨认方法

硅桥根据外观分类常见有2种:方形和扁形,如图1-40所示。

方形:其中的一角有豁口,对应引脚为直流正极,对角线引脚为直流负极,其他两个引脚为交流输入端。

扁形:其中一侧有一个豁口,对应引脚为直流正极,中间两个引脚为交流输入端,最后一个引脚为直流负极。

5.测量方法

由于硅桥内部为4个大功率的整流二极管,因此测量时应使用万用表二极管挡。

①测量正、负极。如图1-41所示,相当于测量串联的D1和D4(或串联的D2和D3)。

图1-40 硅桥引脚功能辨认方法

图1-40 硅桥引脚功能辨认方法

红表笔接正极、黑表笔接负极,为反向测量,结果为无穷大;红表笔接负极、黑表笔接正极,为正向测量,结果为823mV。

图1-41 测量正、负端子

图1-41 测量正、负端子

②测量正极、2个交流输入端。如图1-42所示,相当于测量D1、D2。

红表笔接正极、黑表笔分别接2个交流输入端,为反向测量,2次结果相同,应均为无穷大;红表笔分别接2个交流输入端、黑表笔接正极,为正向测量,2次结果应相同,均为452mV。

③测量负极、2个交流输入端。如图1-43所示,相当于测量D3、D4。

红表笔接负极、黑表笔分别接2个交流输入端,为正向测量,两次结果相同,均为452mV;红表笔分别接2个交流输入端、黑表笔接负极,为反向测量,两次结果相同,均为无穷大。

图1-42 测量正和2个交流输入端

图1-42 测量正和2个交流输入端

图1-43 测量负和2个交流输入端

图1-43 测量负和2个交流输入端

④测量交流输入端~1、~2。如图1-44所示,相当于测量反方向串联的D1和D2(或D3和D4),由于为反向串联,因此正反向测量结果应均为无穷大。

图1-44 测量2个交流输入端子

图1-44 测量2个交流输入端子

6.测量说明

①测量时应将4个端子引线全部拔下。

②上述测量方法使用数字万用表。如果使用指针万用表,选择R×1k挡,测量时红、黑表笔所接端子与上述方法相反,得出的结论才会一致。

③不同的硅桥、不同的万用表正向测量时,得出的结果会不相同,但一定要符合内部4个整流二极管连接特点所构成的规律。

④同一硅桥、同一万用表正向测量内部二极管时,结果应相同(如本次测量为452mV)。测量硅桥时不要死记得出的数值,要掌握规律。

⑤硅桥常见故障为内部4个二极管全部击穿或某个二极管击穿,引起上电后空气开关跳闸故障,开路损坏的比例相对较小。

注:为了与实际照片中的电路板图一致,本书中的元器件未采用标准文字符号。

五、滤波电感

滤波电感安装位置和实物外观如图1-45所示。

图1-45 安装位置和实物外观

图1-45 安装位置和实物外观

1.作用

滤波电感根据电感线圈“通直流、隔交流”的特性,阻止由硅桥整流后直流电压中含有的交流成分通过,使输送到滤波电容的直流电压更加平滑、纯净。

2.引脚作用

将较粗的电感线圈按规律绕制在铁芯上,即组成滤波电感。它只有2个接线端子,没有正负之分。

3.安装位置

由于滤波电感通电时会产生电磁频率,且自身较重、易产生噪声,为防止对主板控制电路产生干扰,通常将滤波电感设计在室外机底座上面。

4.测量方法

图1-46所示为测量滤波电感的方法,使用万用表电阻挡,阻值约1Ω。

图1-46 测量滤波电感阻值

图1-46 测量滤波电感阻值

由于滤波电感安装在室外机底部,且外部有铁壳包裹,如果要直接测量接线端子,应拆下室外机前盖、隔风挡板等元件,过程很复杂,因此在实际维修和测量滤波电感阻值时,直接测量2个连接引线的插头阻值即可。

5.常见故障

①滤波电感安装在室外机底部,在制热模式下化霜过程中产生的冷凝水将其浸泡,一段时间之后(安装5年左右)会引起绝缘阻值下降。通常低于2MΩ时,会出现空调器通上电源之后,空气开关跳闸的故障。

②由于绕制滤波电感线圈的线径较粗,很少有开路损坏的故障。而其工作时通过的电流较大,接线端子处容易产生热量,将连接引线烧断,出现室外机无供电的故障。

③如果滤波电感的铁芯与线圈松动,在压缩机工作时会产生比较刺耳的噪声,有些故障表现为压缩机低频运行时噪声小,压缩机高频运行时噪声大,容易误判为压缩机故障,在维修时需要注意判断。

六、滤波电容

1.作用

滤波电容实际为大容量(约2000μF)、高耐压(约直流400V)的电解电容。根据电容“通交流、隔直流”的特性,滤波电容对滤波电感输送的直流电压再次滤波,将其中含有的交流成分直接入地,使供给模块P、N端的直流电压平滑、纯净,不含交流成分。

2.引脚作用

滤波电容共有2个引脚,分别为正极和负极。正极接模块P端子,负极接模块N端子,负极引脚对应有“|”状标志。

3.分类

如图1-47所示,按电容个数分类,有2种形式:即单个电容或多个电容并联。

单个电容:为1个耐压400V、容量2200μF左右的电解电容,对直流电压滤波后为模块供电,常见于早期生产的变频空调器,电控盒内设有专用安装位置。

多个电容并联:由2~4个耐压400V、容量560μF左右的电解电容并联组成,对直流电压滤波后为模块供电,总容量为单个电容的标注容量相加,常见于目前生产的变频空调器,直接焊在室外机主板上。

图1-47 两种滤波电容实物外观和容量计算方法

图1-47 两种滤波电容实物外观和容量计算方法

4.测量方法

由于电容容量较大,使用万用表难以准确判断,通常直接代换试机。其常见故障为容量减少引发屡烧模块故障,在实际维修中损坏比例较小。

需要注意的是,由于滤波电容容量较大,不能像检测定频空调器的压缩机启动电容一样,直接短路其2个引脚,否则滤波电容将会出现很大的放电声音,甚至能将螺丝刀杆打出一个豁口。

5.注意事项

滤波电容正极连接模块P端子,负极连接N端子,引线不能接错。引线接反时,如滤波电容内存有直流300V电压,将直接加在模块内部与IGBT开关管并联的续流二极管两端,瞬间将模块炸裂。

如滤波电容未存有电压,不会损坏模块,但滤波电容正极经模块内部的续流二极管接滤波电容的负极,相当于直流300V电压短路,在室外机上电时,PTC电阻由于后级短路电流过大,阻值变为无穷大,室外机无工作电源,室内机由于检测不到室外机发送的通信信号,2min后断开室外机供电,报“通信故障”的故障代码。

七、变频压缩机

变频压缩机的安装位置和实物外观如图1-48所示。

图1-48 变频压缩机安装位置和实物外观

图1-48 变频压缩机安装位置和实物外观

1.作用

变频压缩机是制冷系统的心脏,通过运行使制冷剂在制冷系统中保持流动和循环。它由三相异步电机和压缩系统两部分组成,模块输出频率与电压均可调的模拟三相交流电为三相异步电机供电,电机带动压缩系统工作。

模块输出电压变化时电机转速也随之变化(转速变化范围1500~9000r/min),压缩系统的输出功率(即制冷量)也发生变化,从而达到在运行时调节制冷量的目的。

2.引线作用

如图1-49所示,无论是交流变频压缩机还是直流变频压缩机,均有3个接线端子,标号分别为U、V、W,和模块上的U、V、W3个接线端子对应连接。

图1-49 变频压缩机引线

图1-49 变频压缩机引线

交流变频空调器在更换模块或压缩机时,如果U、V、W接线端子由于不注意插反导致不对应,压缩机则有可能反方向运行,引起不制冷故障,调整方法和定频空调器三相涡旋压缩机相同,即对调任意两根引线的位置。

直流变频空调器如果U、V、W接线端子不对应,压缩机启动后室外机CPU检测转子位置错误,报出“压缩机位置保护”或“直流压缩机失步”的故障代码。

3.分类

根据工作方式变频压缩机主要分为直流变频压缩机和交流变频压缩机。

直流变频压缩机:使用无刷直流电机,工作电压为连续但极性不断改变的直流电。

交流变频压缩机:使用三相异步电机,工作电压为交流30~220V,频率为15~120Hz,转速为1500~9000r/min。

4.测量方法

如图1-50所示,使用万用表电阻挡测量3个接线端子之间的阻值,V/W、V/U、U/W阻值相等,为1.5Ω左右。

图1-50 测量线圈阻值

图1-50 测量线圈阻值

5.常见故障

变频空调器压缩机和定频空调器压缩机相比,实际维修中故障率较低,原因为变频空调器室外机电控系统保护电路比较完善。变频压缩机的常见故障主要是压缩机启动不起来(卡缸)或线圈对地短路等。

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