变频空调制冷基本原理及其常见故障

变频性能基本原理及其常见故障分析主要内容前言：变频的定义以及命名一、制冷系统简介二、制冷系统的保护功能三、常见故障分析和维修四、变频维修小板的应用五、其他注意事项前言•什么叫变频空调器？•GB/T7725的定义是：–转速可控型房间空气调节器variablespeedroomairconditioner：空调器运行时，根据热负荷的大小，其压缩机的转速在一定范围内发生3级以上或连续变化的空调器，简称变频空调器。前言•凡是美的变频空调器均采用“BP”两字母来表示变频：–BP1：省写为BP，表示交流变频，如：KFR-26GW/BPY-R。美的内销已经不生产交流变频空调器。–BP2：也常称为1D，表示压缩机为直流变频，室内外风轮电机为交流，如：KFR-26GW/BP2DY-M。美的今年的变频家族里的E，M，N，W均是BP2。–BP3：也常称为3D，表示压缩机、室内外风轮电机均为直流KFR-26GW/BP3DN1Y-C。美的今年的变频家族里的C系列为BP3。一、制冷系统简介1.定速机制冷系统的四大部件2.变频机制冷系统的四大部件3.变频机能力可调的原理4.定速机与变频机的区别5.变频机与定速机相比较的优势6.变频机的电控1、定速机制冷系统的四大部件•压缩机•冷凝器•节流机构（毛细管，电子膨胀阀）•蒸发器定速压缩机电机2、变频机的制冷系统四大部件•变频压缩机•冷凝器•节流机构（毛细管，电子膨胀阀）•蒸发器变频压缩机电机U、V、W任何两个接线端之间的电阻值是一样的，与定速机不同3、变频机能力可调的原理•变频机能力可调主要原因是采用了变频压缩机。•定速机只要压缩机开，其运行的频率就是50Hz，这个是与用户供电源的频率是一样的。•变频压缩机的运行频率是通过电控是可调的，比如，最低可以是15Hz，最高可以是100Hz。•为什么频率改变了就可以说是“能力可调”呢？为什么频率改变就“能力可调”呢？•一定工况下，制冷量与制冷剂质量流量成正比，即–Q=q.m–式中，Q—制冷量，q—制冷剂单位质量制冷量，m—制冷剂质量流量•一定工况下，制冷剂质量流量与压缩机转速成正比例函数关系，即–m=f(N)–式中f—制冷剂质量流量与压缩机转速的函数关系，不同结构的压缩机此关系式不同，N—压缩机转速•综合上两式，有：Q=q.f（N）•就可以通过调节压缩机转速（频率）实现空调制冷量的调节，这就是直流或交流变频空调变频能量调节的原理。•定速机压缩机的频率N是不变的，所以Q也不变。4、定速机与变频机的区别•制冷系统不同–定速空调器的压缩机运行频率不可变。例如50Hz–变频空调器的压缩机运行频率可以变化。例如30Hz~100Hz。•电控不同–变频空调器的控制器远比定速空调器复杂。•输出能力不同–在一个工况下定速机只有一个能力输出–变频机的输出能力是一个范围•舒适性不同–变频空调器的舒适性比定速空调器的好。–可以快速制冷或制热–温度波动小。定速机与变频机的温度调节•对环境的适应性不同•节能–从长期运行来说，变频空调器会比普通空调器节约30%以上的电量。Note:频繁的开/关变频空调器不能节约电量。5、变频机与定速机相比较的优势序号项目常规空调变频空调1适应负荷的能力不能自动适应负荷变化自动适应负荷的变化2温控精度开/关控制,温度波动大降频控制,温度波动范围小3启动性能启动电流远大于额定电流软启动，启动电流很小4节能性开/关控制，不省电自动以低频维持，省电30%5低电压运转性能180V以下很难运转低至150V也可正常运转6制冷、制热速度慢快7热冷比小大8低温制热效果0°C以下效果差-10°C时效果仍好9化霜性能差准确而快速10除湿性能定时开/关控制，低频运转，只除湿不降温11满负荷运转无此功能自动以高频强劲运转12保护功能简单全面13自动控制性能简单真正模糊化、神经网络化6、变频机的电控•变频机的电控远比定速机的复杂，将由电控工程师专门介绍二、制冷系统的保护功能1.定速机的常见保护功能2.变频机的保护功能3.保护功能的作用：–无论定速机还是变频机，保护的思路均是不让空调出现过高温、过低温、过高电流，保证空调器不被破坏。1、定速机的常见保护功能•蒸发器低温保护•冷凝器高温保护•蒸发器高温保护•电流保护•传感器开路或断路保护•风机失速保护•蒸发器低温保护–若连续3分钟T2≤2C，则关压缩机、室外风机；当T2≥8C时退出保护。•冷凝器高温保护–若连续3秒T3≥65C，则关压缩机、室外风机；T348C时退出保护。（有T3传感器的机器才有这个保护）如果连续四次开压缩机5分钟内出现电流保护而关压缩机，则整机关机并且LED显示故障信息，不可恢复。•传感器开路或短路保护功能–若T1、T2传感器发生故障，则进入故障状态，整机关机，并且LCD显示故障信息，当AD采样恢复正常时则恢复正常工作。–当A/D值小于等于2时判为传感器开路，也就是说传感器开路故障时传感器端引入的阻值应大于600千欧（-20摄氏度时对应的阻值为115.266千欧）–当A/D值大于等于252时判为传感器短路，也就是说传感器短路故障时传感器端引入的阻值应小于100欧（139摄氏度对应的阻值为222欧）•风机速度失控–当室内风机的速度连续50秒过低（低于300RPM）时，说明当前的风机速度失控，整机关并且LED显示故障信息，且不可恢复。2、变频机的保护功能•定速机有的保护，变频机都有•变频机的保护–排气温度保护–压缩机顶部温度保护–蒸发器低温保护–冷凝器高温保护–蒸发器高温保护–电流保护–压缩机预热防冻功能–传感器开路或断路保护–风机失速保护•压缩机顶部温度保护功能–当压缩机顶部过载保护器断开时,停整机。–当压缩机顶部过载保护器恢复闭合时,重新起动压缩机（受三分钟保护限制）。压缩机排气温度保护功能•蒸发器低温保护–当室内蒸发器温度降到4℃,以频率下降一次运行1分钟的规则降低频率运行（包括停机）,直到该温度维持在4-6℃之间为止；若此温度回升到7℃以上,则限制解除；当室内蒸发器温度降至0℃时，关压缩机，此温度升至5℃时恢复。•冷凝器高温保护•蒸发器高温保护–当室内蒸发器温度超过TEH2，则进行降频，频率保持20秒运行。如降至F1，室内蒸发器温度仍超过TEH2，并持续3分钟，则停压缩机53℃–若室内蒸发器温度降到48℃以下，或在48℃-TEH2℃之间保持6分钟，则限制解除。–7.8.2当室内蒸发器温度超过60℃时，关压缩机，此温度降到48℃以下,压缩机重开。•压缩机预热功能（室内外芯片）–室外主继电器闭合的前提下，室外温度3℃且新插上电源时，进入预热状态–室外主继电器闭合的前提下，室外温度3℃且压缩机停止运转3小时以上。•预热方法（室外机功能）–以小电流的方式从压缩机接线端引入压缩机，使压缩机在不转动的情况下因线圈发热而达到预热效果。•预热解除条件–当室外温度5℃时或用户开机使压缩机起动时，预热状态即解除。•以下保护与定速机相同–传感器开路或断路保护–风机失速保护三、常见性能故障分析和维修1.变频机的故障很多情况下与定速机一样。2.电控方面的问题由电控工程师专门讲述。3.变频机在维修过程中要注意的问题特别指出1.变频压缩机常见故障–堵转–无吸排气能力、高低压串气–绕组开路、绕组漏电、绕组匝间短路–过载保护器坏–接线错误–退磁压缩机维修注意事项维修规范隐患严禁使用焊枪割管，应使用割管机切割；可能引起火灾；容易产生氧化皮堵塞系统必须在系统冷媒完全排空才可以更换压缩机；可能引起冻伤事故以及压缩机油大量喷出绝对禁止使用压缩机抽真空；烧损压缩机电机绝对禁止压缩机空气运行；可能引起系统爆炸，造成人员伤亡严禁短接各种压缩机保护；不能从根本上解决用户问题，引起压缩机损坏更换压缩机后应按照规定清洗系统引起杂质进入新压缩机，导致新换上压缩机损坏维修规范隐患压缩机和系统的管口不能长时间敞开，压缩机吸排气管管口胶塞在拔除10分钟内应保证系统焊接完成，防止空气水分和杂志进入系统；影响制冷效果，并有可能损坏压缩机压缩机管口焊接时特别注意火焰方向不能对着接线座，绝对禁止火焰喷到接线座，造成接线座玻璃体融化或接线端子接触不良和腐蚀生锈；接线座玻璃体熔化，接线座绝缘涂层被破坏，导致压缩机可靠性下降不允许以任何原因添加冷冻机油；添加的油并不一定适用原压缩机安装维修过程中必须避免异物杂质进入系统；影响制冷效果，并有可能损坏压缩机维修规范隐患变频空调，一定要求更换与原配压缩机同型号的压缩机，绝对不能用其他型号压缩机代替不同型号变频压缩机内电机参数是不一样的，电控参数一定要与压缩机参数对应才能运行（参见下页表的例子）更换压缩机之后，压缩机三个端子线U、V、W一定要求与电控上的三个端子U、V、W保持对应否则压缩机反转，不能压缩冷媒，而会烧坏压缩机（接线错开机后的表现）更换压缩机，必须保证附近连接线不会与铜管相碰，间距较小的位置最好用在铜管上包上保温管后再用束紧带将连接线扎在铜管上，胶脚与垫片距离0.5—2.0mm，铜管之间的距离5mm以上，铜管与钣金距离10mm以上；铜管与连接线相碰可能会导致安全事故，铜管相碰容易导致泄漏，并损坏压缩机某变频压缩机的电机参数No項目参数说明1コンプレッサタイプ5CS160XAA23压缩机型号2磁石材料、配置稀土永磁体材料，安装方式：IPM/SPM3巻線仕様分布卷定子线圈分布方式：集中卷/分布卷4極数（极）4级转子极数5運転周波数範囲（Hz）15-120运行频率范围6減磁限界電流（A）40A永磁体减磁电流（推荐38A）7ＤＣ電圧（V）220V-3500rpm直流电压Vdc（参考）8d軸インダクタンス（mH）3.8d轴电感9q軸インダクタンス（mH）10.4q轴电感10巻線抵抗（Ω）线间电阻1.148定子线圈电阻（25℃）（说明是相间(line-to-neutral)还是线间电阻(line-to-line)）11誘起電圧定数（Vrms/krpm）40.1感应电压常数（说明是相间(line-to-neutral)还是线间电压(line-to-line)）12トルク定数（N·m/Arms）电机转矩常数13電機子鎖交磁束（Wb·T）0.535Wb.T电枢磁链（韦伯·匝）14慣性定数（Kg·m2）1.22E-03转动惯量2、接线错开机后的表现与解决方法•表现：–电流与正常的变化不大–压缩机无吸排能力–低压侧压力较高，与常温一样。–开机后排气管不热，回气管不凉–如果是涡旋变频压缩机，则压缩机会剧烈晃动。转子的不会明显有振动。•解决方法–按压缩机胶垫或接线端子盖的UVW与电控上的UVW对应–如果无法确定对应关系，在接错线的情况下任意调换两个端子的接线。（与定速三相压缩机一样）3、传感器故障•变频机的传感器较多，一般有以下几个–T1：室内温度传感器–T2：室内蒸发器盘管温度–T3：室外冷凝器盘管温度–T4：室外环境温度传感器–T5：排气温度传感器–T7：回气温度传感器•当故障代码显示有传感器故障要且要更换时，更换时注意区分排气温度传感器与其他传感器。•美的空调只有两种阻值的传感器传感器温度阻值表温度/℃T1T2T3T4T7阻值/KT5（排气温度）阻值/K-20115.266542.7-1062.2756307.7035.2024180.91020.7184109.82012.643168.66251054.89307.9707844.17405.1751929.15503.4509719.694、冷媒泄漏后如何追加冷媒•定速机开制冷模式后从低压阀处直接追加就可以了，同时测试压力。•变频机的稍有不同，维修时最好带上维修小板进行查询。变频机追加冷媒•这里先介绍R22冷媒的追加方法建议，R410A的在下午专门讲述。•现场测试压力。现场测试压力的结果•每个人测试的压力是相同的？•每个人测试的压力是不同的？变频机追加冷媒R22的建议•对于无T7的系统。–方法1：•建议采用在强制制冷的模式下加冷媒，这个时候压缩机频率固定不变，可以得到一个相对稳定的压力。•如果不固定频率，压缩机的频率在变化，测试出来的压力是不稳定的，在这种状态下追加冷媒不准