[格力空调维修] 第2章-电气元件和电机-第2节-电机

2018年6月22日18:00:24 评论 54,121 8949字阅读29分49秒

一、步进电机

1.实物外形

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移动的执行机构,通常使用在挂式空调器上面。见图2-29(a),步进电机设计在室内机右侧下方的位置,固定在接水盘上,作用是驱动导风板上下转动,使室内风机吹的风到达用户需要的地方。

步进电机实物外形和线圈接线图见图2-29(b),示例步进电机型号为MP24AA,供电电压为直流12V,共有5根引线,驱动方式为4相8拍。

挂式空调器左右导风板一般为手动调节,目前的部分柜式空调器也使用步进电机调节上下或左右导风板。

图2-29 安装位置和实物外形

图2-29 安装位置和实物外形

2.内部结构

步进电机的内部结构见图2-30。步进电机由外壳、定子(含线圈)、转子、变速齿轮、输出接头、连接引线、插头等组成。

图2-30 内部结构

图2-30 内部结构

3.辨别公共端引线

步进电机共有5根引线,示例电机的颜色分别为红、橙、黄、粉、蓝。其中1根为公共端,另外4根为线圈接驱动控制,更换时需要将公共端引线与室内机主板插座的直流12V引针相对应,常见辨别方法有使用万用表测量引线阻值和观察室内机主板步进电机插座。

(1)使用万用表电阻挡测量引线阻值

使用万用表逐个测量引线之间阻值,共有2组阻值,196Ω和392Ω,而392Ω为196Ω的2倍。测量5根引线,当一表笔接1根引线不动,另一表笔接另外4根引线,如果阻值均为196Ω时,那么这根固定引线即为公共端。

找公共端引线见图2-31。实测示例电机引线,红与橙、红与黄、红与粉、红与蓝的阻值均为196Ω,说明红线为公共端。

196Ω和392Ω只是示例步进电机阻值,其他型号的步进电机阻值会不相同,但只要符合倍数关系即为正常,并且公共端引线通常位于插头的最外侧位置。

4根接驱动控制的引线之间阻值,应为公共端与4根引线阻值的2倍。见图2-32,实测蓝与粉、蓝与黄、蓝与橙、粉与黄、粉与橙、黄与橙阻值相等,均为392Ω。

(2)观察室内机主板步进电机插座

根据插座引针连接部位判断引线功能,见图2-33。将步进电机插头插在室内机主板插座上,观察插座的引针连接元件:引针接直流12V,对应的引线为公共端;其余4个引针接反相驱动器,对应引线为线圈。

 

图2-31 找出公共端引线

图2-31 找出公共端引线

 

图2-32 测量驱动引线阻值

图2-32 测量驱动引线阻值

 

图2-33 根据插座引针连接部位判断引线功能

图2-33 根据插座引针连接部位判断引线功能

二、室内风机

1.安装位置

室内风机的安装位置和作用见图2-34。室内风机安装在室内机右侧,作用是驱动贯流风扇。在制冷模式下,室内风机驱动贯流风扇运行,强制吸入房间内空气至室内机,经蒸发器降低温度后以一定的风速和流量吹出,来降低房间温度。

图2-34 安装位置和作用

图2-34 安装位置和作用

2.常用型式

室内风机常见有3种型式。

① 抽头电机:通常使用在早期空调器,目前已经很少使用,交流220V供电。

② PG电机:目前在全部定频空调器、交流变频空调器、直流变频空调器中,是使用最广泛的型式,交流220V供电。PG电机是本书重点介绍的内容。

③ 直流风机:使用在全直流变频空调器或高档空调器中,直流300V供电。

3.PG电机和抽头电机不同点

① 供电电压:PG电机实际工作电压通常为交流90~170V,抽头电机为交流220V。

② 转速控制:PG电机通过改变供电电压的高低来改变转速;抽头电机一般有3个抽头,可以形成3个转速,通过改变电机抽头端的供电来改变转速。

③ 控制电路:PG电机控制转速准确,但电机需要增加霍尔元件,控制部分还需要增加霍尔反馈电路和过零检测电路,控制复杂;抽头电机控制方法简单,但电机需要增加绕组抽头,工序复杂。另外控制部分需要3个继电器控制3个转速,使用的零部件多,成本高。

④ 转速反馈:PG电机内含霍尔元件,向主板CPU反馈代表实际转速的霍尔信号,CPU通过调节光耦可控硅的导通角使PG电机转速与目标转速相同;抽头电机无转速反馈功能。

4.PG电机

(1)实物外形和主要参数

图2-35(a)为实物外形,PG电机使用交流220V供电,最主要的特征是内部设有霍尔元件,在运行时输出代表转速的霍尔信号,因此共有两个插头,大插头为线圈供电,使用交流电源,作用是使PG电机运行;小插头为霍尔反馈,使用直流电源,作用是输出代表转速的霍尔信号。

图2-35(b)为PG电机铭牌主要参数,示例电机型号RPG10A(FN10A-PG),使用在1P挂式空调器中。主要参数:工作电压交流220V、频率50Hz、功率10W、4极、额定电流0.13A、防护等级IP20、E级绝缘。

绝缘等级按电机所用的绝缘材料允许的极限温度划分,E级绝缘指电机采用材料的绝缘耐热温度为120℃。

图2-35 实物外形和铭牌主要参数

图2-35 实物外形和铭牌主要参数

(2)内部结构

PG电机的内部结构见图2-36。PG电机由定子(含引线和线圈供电插头)、转子(含磁环和上下轴承)、霍尔电路板(含引线和霍尔反馈插头)、上盖和下盖、上部和下部的减震胶圈组成。

图2-36 内部结构

图2-36 内部结构

5.PG电机引线辨认方法

常见的PG电机引线有3种辨认方法:①根据室内机主板PG电机插座引针所接元件;②使用万用表电阻挡测量线圈引线阻值;③查看PG电机铭牌。

(1)根据主板插座引针判断线圈引线功能

根据插座引针连接部位判断引线功能见图2-37。将PG电机线圈供电插头插在室内机主板,查看插座引针所接元件:引针接光耦可控硅,对应的白线为公共端(C);引针接电容和电源N端,对应的棕线为运行绕组(R);引针只接电容,对应的红线为启动绕组(S)。

图2-37 根据插座引针连接部位判断引线功能

图2-37 根据插座引针连接部位判断引线功能

(2)使用万用表电阻挡测量线圈引线阻值

室内风机线圈的3次阻值见图2-38(a)。逐个测量PG电机的3根引线阻值,得出3次不同的结果,实测型号为RPG10A的PG电机,阻值依次为981Ω、406Ω、575Ω,其中运行绕组阻值为406Ω,启动绕组阻值为575Ω,启动绕组+运行绕组的阻值为981Ω。

① 找出公共端,见图2-38(b)。在最大的阻值981Ω中,表笔接的引线为启动绕组S和运行绕组R,空闲的1根引线为公共端(C),本机为白线。

图2-38 3次线圈阻值和找出公共端

图2-38 3次线圈阻值和找出公共端

② 找出运行绕组和启动绕组。

一只表笔接公共端白线C,另一只表笔测量另外2根引线阻值。

阻值小(406Ω)的引线为运行绕组R,见图2-39(a),本机为棕线。

阻值大(575Ω)的引线为启动绕组S,见图2-39(b),本机为红线。

图2-39 找出运行绕组和启动绕组

图2-39 找出运行绕组和启动绕组

(3)查看电机铭牌

根据铭牌标识判断引线功能见图2-40。铭牌标有电机的各个信息,包括主要参数及引线颜色的作用。PG电机设有两个插头,因此设有两组引线,电机线圈使用M表示,霍尔电路板使用电路图表示,各有3根引线。

电机线圈:白线只接交流电源,为公共端(C);棕线接交流电源和电容,为运行绕组(R);红线只接电容,为启动绕组(S)。

(a)霍尔反馈电路板:棕线Vcc,为直流供电正极,本机供电电压为直流5V;(b)黑线GND,为直流供电公共端地;(c)白线Vout,为霍尔信号输出。

图2-40 根据铭牌标识判断引线功能

图2-40 根据铭牌标识判断引线功能

三、室外风机

1.作用

室外风机安装位置和作用见图2-41。室外风机安装在室外机左侧的固定支架,作用是驱动轴流风扇。制冷模式下,室外风机驱动轴流风扇运行,强制吸收室外自然风为冷凝器散热,因此,室外风机也称为“轴流电机”。

图2-41 室外风机安装位置和作用

图2-41 室外风机安装位置和作用

2.实物外形和铭牌主要参数

示例电机使用在型号为KFR-23W/R03-3的室外机,实物外形见图2-42(a),单一风速,共有4根引线;其中1根为地线,接电机外壳,另外3根为线圈引线。

图2-42(b)为铭牌参数含义,型号为YDK35-6K(FW35X)。主要参数:工作电压交流220V、频率50Hz、功率35W、额定电流0.3A、转速850r/min、6极、B级绝缘。

绝缘等级(CLASS)按电机所用的绝缘材料允许的极限温度划分,B级绝缘指电机采用材料的绝缘耐热温度为130℃。

图2-42 实物外形和铭牌主要参数

图2-42 实物外形和铭牌主要参数

3.室外风机构造

以某款空调器室外风机为例,电机型号KFD-50K,4极34W的室外风机。

(1)内部结构

室外风机的内部结构见图2-43。室外风机由上盖、转子(含上轴承和下轴承)、定子(含线圈和引线)、下盖组成。

图2-43 内部结构

图2-43 内部结构

(2)温度熔丝

温度熔丝为铁壳封装,直接固定在线圈表面,外壳设有塑料套,保护温度为130℃,断开后不可恢复,见图2-44。

当温度熔丝因电机堵转或线圈短路,使得线圈温度超过130℃,温度熔丝断开保护,由于串接在公共端引线,断开后室外风机因无供电而停止运行。

图2-44 温度熔丝

图2-44 温度熔丝

(3)线圈和极数

线圈由铜线按规律镶嵌在定子槽内,整个线圈分为两个绕组,见图2-45(a),位于外侧的线圈为运行绕组,位于内侧的线圈为启动绕组。

电机极数的定义:通俗地解释为,在定子的360°(即1圈)由几组线圈组成,那么此电机就为几极电极。见图2-45(b),示例电机在1圈内由4组线圈组成,那么此电机即为4极电机,无论启动绕组还是运行绕组,1圈内均由4组线圈组成。极数均为偶数,2个极(N极和S极)组成1个磁极对数。

由线圈极数可决定电机的转速,每分钟转速N(r/min)=秒(s)×电源频率(Hz)÷磁极对数,示例电机为4极,共2个磁极对数,理论转速为60s×50Hz÷2=1 500r/min,减去阻力等因素,实际转速约1 450r/min。6极电机理论转速为1 000r/min,实际转速约900r/min。压缩机使用2极电机,理论转速3 000r/min,实际转速约2 900r/min。

图2-45 线圈和极数

图2-45 线圈和极数

4.工作原理

使用电容感应式电机, 内含两个绕组:启动绕组和运行绕组,两个绕组在空间上相差90°。在启动绕组上串联了1个容量较大的电容器,当运行绕组和启动绕组通过单相交流电时,由于电容器作用使启动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90°,先到达最大值,在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场,使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场,在旋转磁场的作用下,电机转子中产生感应电流,电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩,使电机旋转起来。

5.线圈引线作用辨认方法

常见有3种方法,即根据室外风机引线实际所接元件、查看电机铭牌或电气接线图、使用万用表电阻挡测量线圈引线阻值。

(1)根据实际接线判断引线功能

见图2-46,室外风机线圈共有3根引线:黑线只接接线端子上电源N端(1号),为公共端(C);棕线接电容和电源L端(5号),为运行绕组(R);红线只接电容,为启动绕组(S)。

图2-46 根据实际接线判断引线功能

图2-46 根据实际接线判断引线功能

(2)根据电机铭牌标识或电气接线图

电机铭牌贴于室外风机表面,通常位于上部,检修时能直接查看。铭牌主要标识了室外风机的主要信息,其中包括电机线圈引线的功能,见图2-47(a),黑线(BK)只接电源为公共端C,棕线(BN)接电容和电源为运行绕组R,红线(RD)只接电容为启动绕组S。

电气接线图通常贴于室外机接线盖内侧。见图2-47(b),通过查看电气接线图,也能区别电机线圈的引线功能:黑线只接电源N端为公共端C、棕线接电容和电源L端(5号)为运行绕组R、红线只接电容为启动绕线S。

图2-47 根据铭牌标识和室外机电气接线图判断引线功能

图2-47 根据铭牌标识和室外机电气接线图判断引线功能

(3)使用万用表电阻挡测量线圈阻值

逐个测量室外风机线圈的3根引线阻值,得出3次不同的结果,见图2-48(a),YDK35-6K(FW35X)电机实测阻值依次为463Ω、198Ω、265Ω,阻值关系为463=198+265,即最大阻值463Ω为启动绕组+运行绕组的阻值总数。

找出公共端:

见图2-48(b)。在最大的阻值463W中,表笔接的引线为启动绕组和运行绕组,空闲的1根引线为公共端C,本机为黑线。

说明:测量室外风机线圈阻值时,应当用手扶住轴流扇叶再测量,可防止因扇叶转动、电机线圈产生感应电动势干扰万用表显示数据。

图2-48 3次线圈阻值和找出公共端

图2-48 3次线圈阻值和找出公共端

找出运行绕组和启动绕组:一表笔接公共端C,另一表笔测量另外两根引线阻值,通常阻值小的引线为运行绕组R、阻值大的引线为启动绕组S。但本机实测阻值大的引线(265Ω)为运行绕组R(棕线),见图2-49(a);阻值小的引线(198Ω)为启动绕组S(红线),见图2-49(b)。

图2-49 找出运行绕组和启动绕组

图2-49 找出运行绕组和启动绕组

四、压缩机

压缩机是制冷系统的心脏,由电机部分和压缩部分组成。电机通电后运行,带动压缩部分工作,使吸气管吸入的低温、低压制冷剂气体变为高温、高压气体。常见压缩机的形式主要有活塞式、旋转式、涡旋式。

① 活塞式压缩机主要使用在早期三相供电的柜式空调器中,目前已不使用。

② 涡旋式压缩机主要使用在目前三相供电的3P或5P柜式空调器中。

③ 最常见为旋转式压缩机,一般只要是单相交流220V供电的空调器,压缩机均使用旋转式,因此本节介绍内容以旋转式压缩机为主。

1.安装位置

压缩机安装在室外机右侧,固定在室外机底座,见图2-50(a)。其中压缩机接线端子连接电控系统,吸气管和排气管连接制冷系统。

图2-50(b)为旋转式压缩机实物外形,设有吸气管、排气管、接线端子、储液瓶等接口。

图2-50 压缩机安装位置和实物外形

图2-50 压缩机安装位置和实物外形

2.剖解上海日立SHW33TC4-U旋转式压缩机

(1)内部结构

由储液瓶(含吸气管)、上盖(含接线端子和排气管)、定子(含线圈)、转子(上方为转子、下方为压缩部分组件)、下盖等组成,见图2-51。

(2)内置式过载保护器安装位置

从压缩机整机外观看,内置式过载保护器安装在接线端子附近,见图2-52。取下压缩机上盖,可看到内置过载保护器固定在上盖上面,串接在接线端子的公共端。

示例压缩机内置过载保护器型号为UP3-29,共有两个接线端子:一个接上盖接线端子公共端、一个接压缩机线圈的公共端。UP3系列内置过载保护器具有过热和过电流双重保护功能。

过热时:根据压缩机内部的温度变化,影响保护器内部温度的变化,使双金属片受热后发生弯曲变形来控制保护器的断开和闭合。

过电流时:如压缩机壳体温度不高而电流很大,保护器内部的电加热丝发热量增加,使保护器内部温度上升,最终也是通过温度的变化达到保护的目的。

图2-51 压缩机内部结构

图2-51 压缩机内部结构

图2-52 内置式过载保护器安装位置

图2-52 内置式过载保护器安装位置

(3)电机部分

电机部分包括定子和转子。见图2-53(a),压缩机线圈镶嵌在定子槽内,外圈为运行绕组、内圈为启动绕组,使用2极电机,转速约2 900r/min。

转子和压缩部分组件安装在一起,转子位于上方,安装时和电机定子相对应,见图2-53(b)。

图2-53 定子和转子

图2-53 定子和转子

(4)压缩部分组件

转子下方为压缩部分组件,见图2-54,主要由汽缸、上汽缸盖和下汽缸盖、刮片、滚套等部件组成,压缩机电机线圈通电时,转子以约2900r/min转动,带动压缩部分组件工作,将吸气管吸入的低温低压制冷剂气体,变为高温高压的气体。因汽缸盖使用特殊规格的螺钉固定,压缩部分打不开,不能再进一步剖解。

图2-54 压缩部分组件

图2-54 压缩部分组件

3.压缩机线圈引线或端子功能辨别方法

常见压缩机线圈引线或端子功能辨别方法有3种,即根据压缩机引线实际所接元件、使用万用表电阻挡测量线圈引线或接线端子阻值、根据压缩机接线盖或垫片标识。

(1)根据实际接线判断引线功能

压缩机定子上的线圈共有3根引线,上盖的接线端子也只有3个,因此连接电控系统的引线也只有3根,见图2-55。黑线只接接线端子上电源L端(2号),为公共端(C);蓝线接电容和电源N端(1号),为运行绕组(R);黄线只接电容,为启动绕组(S)。

图2-55 根据实际接线判断引线功能

图2-55 根据实际接线判断引线功能

(2)使用万用表电阻挡测量线圈端子阻值

逐个测量压缩机的3个接线端子阻值,会得出3次不同的结果,见图2-56(a),上海日立SD145UV-H6AU压缩机在室外温度约15℃时,实测阻值依次为7.3Ω、4.1Ω、3.2Ω,阻值关系为7.3=4.1+3.2,即最大阻值7.3Ω为运行绕组+启动绕组的阻值总数。

找出公共端:在最大的阻值7.3Ω中,表笔接的端子为启动绕组和运行绕组,空闲的一个端子为公共端(C),见图2-56(b)。

说明:判断接线端子的功能时,实测时应测量引线,而不用再打开接线盖、拔下引线插头去测量接线端子,只有更换压缩机或压缩机连接线,才需要测量接线端子的阻值以确定功能。

图2-56 3次线圈阻值和找出公共端

图2-56 3次线圈阻值和找出公共端

找出运行绕组和启动绕组:一表笔接公共端C,另一表笔测量另外两个端子阻值,通常阻值小的端子为运行绕组R、阻值大的端子为启动绕组S。但本机实测阻值大的端子(4.1Ω)为运行绕组R,见图2-57(a);阻值小的端子(3.2Ω)为启动绕组S,见图2-57(b)。

图2-57 找出运行绕组和启动绕组

图2-57 找出运行绕组和启动绕组

(3)根据压缩机接线盖或垫片标识

压缩机接线盖或垫片(使用耐高温材料)上标有“C、R、S”字样,见图2-58(a)。表示为接线端子的功能:C为公共端、R为运行绕组、S为启动绕组。

将接线盖对应接线端子,或将垫片安装在压缩机上盖的固定位置,见图2-58(b)。观察接线端子:对应标有“C”的端子为公共端、对应标有“R”的端子为运行绕组、对应标有“S”的端子为启动绕组。

图2-58 根据接线盖标识判断端子功能

图2-58 根据接线盖标识判断端子功能

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