空调常见电气知识

空调常见电气知识

直流无刷电动机

直流无刷电机与普通的交流电机或直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成，定子采用整距集中绕组。简单的说，就是把普通的直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。这样，就可以省掉普通直流电机所必需的电刷，而且其调速性能与普通的直流电机相似，所以把这种电机称为直流无刷电机。

直流无刷电机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，保证电机的平稳运行。

实现直流无刷电机位置检测通常有2种方法：一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出直流无刷电机的相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。

直流电动机的结构

驱动电路内置式IC电机驱动电路内置以达到小型化、节省空间的效果,

效率高，节能,噪音低,过热保护,过负荷保护,

过电流保护

交流异步电动机

交流电机有异步电机和同步电机两大类。

同步电机的转速与所接电网的频率之间存在一种严格不变的关系，异步电机则不然，其转子转速n总是略小于旋转磁场的同步转速n0，即与旋转磁场“异步”地转动。

转速n0与n之差成为“转差”，转差的存在是异步电动机运行的必要条件

?异步电机（感应电机）的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流，产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场。因此，转子的转速一定是小于同步速的（没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流），也因此叫做异步电机. ?同步电机转子本身产生固定方向的磁场（用永磁铁或直流电流产生），定子旋转磁场“拖着”转子磁场（转子）转动，因此转子的转速一定等于同步速，也因此叫做同步电机。作为电动机时，大部分是用异步机；发电机都是同步机（这是在一般情况下）

空调器室内外风扇电流电动机采用的均为电容感应电机。

电容分相电动机的辅助绕组中串联电容，如果电容选择的恰当，这种电动机辅助绕组中的电流可超前于主绕组的电流接近90°，则在电动机气隙内建立起椭圆度较小的旋转磁场，从而获得大的启动转矩，而使启动电流较小。

由于辅助绕组中串入电容以后，不仅能解决启动问题，而且运行时还能改善电动机的功率因数和提高电动机的过载能力。液位传感器（水位开关）液位传感器主要由磁簧开关和浮子组成，浮子内嵌有磁性材料，浮子随被测液位上下移动时，触动磁簧开关而检出液位位置。

?干簧管由一对由磁性材料制造的弹性磁簧组成，磁簧密封于充有惰性气体的玻璃管中，磁簧端面互叠，但留有一条细间隙。磁簧端面触点镀有一层贵金属，例如铑或者钌，使开关具有稳定的特性和延长使用寿命

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?由恒磁铁或线圈产生的磁场施加于开关上时，使干簧管两个磁簧磁化，使一个磁簧在触点位置上生成一个N级，另一个磁簧的触点位置上生成一个S级，若生成的磁场吸引力克服了磁簧的弹性产生的阻力，磁簧被吸引力作用接触导通，即电路闭合。一旦磁场力消除，磁簧因弹力作用又重新分开，即电路断开。

由于干簧管的触点被密封在玻璃管内所以不受外界环境的影响工作非常稳定

.用惰性贵金属铑Rh做成的触点熔点高能减少电弧放电对触点表面的损耗铑触点硬度高耐磨损能维持更长的工作寿命

.簧片部分小型轻量对于电气信号应答速度快，也适用高频电子线路

.利用永久磁铁能容易地控制簧片开关是一种高性能低价格的理想电子零部件

排水泵

用途：用来排出存储于室内机组接水盘里的冷凝水，属于罩极式单相异步交流电动机。

分类：罩极式单相异步电动机有隐极式和凸极式两种，大多数罩极电动机都采用凸极形式。

构造及工作原理：定子磁极的极靴上有一个槽，槽内安放一个短路线圈，将部分磁极罩住，这个短路线圈称为罩极线圈。当电动机通电后，主磁极部分的磁场产生主磁通并在罩极线圈中感应短路电流，由短路电流产生磁通，显然磁极上被罩部分的磁场滞后于未罩住部分的磁场，这样产生旋转磁场而使电动机起动。

由于罩极线圈中流过短路电流，所以损耗较大，效率很低，因此只做成小功率电机。而且一般情况下，电机的运转方向不能改变。

虽然罩极式单相异步电动机的效率和其它类型的单相异步电动机比较，一般约低8%～15%。然而，由于罩极电动机容量很小，它的可靠性和制造成本比它的效率更为重要，因此效率低的缺点并不显得突出。

罩极式电动机没有产生机械噪声和电火花的摩擦触点和电刷等部件，因而运行时，一般噪声很小，而且对无线电等设备也没有干扰。

交流接触器

用途：交流接触器是利用电磁力来接通和断开主电路的执行电器。常用于电动机等负载的自动控制。接触器的工作频率可达每小时几百甚至上千次,并可方便地实现远距离控制。

在空调中主要用来控制压缩机的接通和断开。

构造：交流接触器主要由电磁机构、触点系统和灭弧装置等主要部件组成。

工作原理：当吸引线圈两端施加额定电压时，产生电磁力，将动铁心（上铁心）吸下，动铁心带动动触点一起下移，使动触点闭合接通电路，动断触点断开切断电路；当吸引线圈断电时，铁心失去电磁力，动铁心在复位弹簧的作用下复位，触点系统恢复常态。三相交流接触器的触点系统中有三对主触点和若干对辅助触点，主触点可以通过较大的主电流，并设有隔弧和灭弧装置。主触点常用在主电路中控制三相负载，辅助触点用在电流较小的控制电路中。

选用交流接触器时，除了必须按负载要求选择主触点组的额定电压、额定电流外，还必须考虑吸引线圈的额定电压及辅助触点的数量和类型。

压力传感器

作用：用来检测排气压力和吸气压力。

一般压力传感器的量测方式有三种：压阻（piezoresistor）、电容、共振式。

工作原理：压阻式的压力传感器是用惠斯通电桥的原理，

将四个未受力时电阻值相同的压电阻置于感应器薄膜的四个边缘，其中R1、R3的主轴方向和薄膜边缘平行，当薄膜承受压力而变形时，R1、R3承受压应力，使的其电阻值随之下降﹔而R2、R4主轴方向和薄膜边缘垂直，电阻上升，因此在感应器承受压力时，惠斯同电桥中的V out就会因为和输入的电压V bridge和电阻的变化关系如下V out=V bridge×△R/R V bridge是我们所输入的电压，R 为压电阻的初始电阻值，所以可视为常数，假设所有电阻的变化量都相同，由上式可知，只要将输入的电压固定，量到的电压变化就会和压电阻的电阻变化成正比，因此只要测量V out就可得到压力的大小。

接线方式：

功率模块

作用：变频功率模块常用于电源变换及驱动空调室外压缩机。

工作原理：IPM（Intelligent Power Module）是以IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅极双极性晶体管）为功率器件的新型模块。这种功率模块是将输出功率元件IGBT和驱动电路、多种保护电路集成在同一模块内，与普通IGBT相比，在系统性能和可靠性上有进一步的提高。

热敏电阻

作用：主要用来检测空调运行时系统不同部位温度参数，为控制系统提供控制依据。

工作原理：热敏电阻器是一种以过渡金属氧化物为主要原材料制造的半导体陶瓷元件，它具有电阻值随温度的变化而相应变化的特性，即在一定的测量功率下，电阻值随着温度上升而上升或下降。利用这一特性，将热敏电阻器作为测控温的元器件，通过测量其电阻值来确定相应的温度，从而达到测控温的目的。

分类：

?正温度系数热敏电阻（PTC，Positive Temperature Coefficient ）

?负温度系数热敏电阻（NTC，Negative Temperature Coefficient ）。

?正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加,温度越高,电阻值越大。

?负温度系数热敏电阻其电阻值随着NTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的减小,温度越高,电阻值越小。NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的. 这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料.温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。

热敏电阻的物理特性用下列参数表示：

零功率电阻值Rt

额定零功率电阻R25.

电阻-温度特性（R-T特性）

B值

零功率电阻温度系数

耗散系数

热时间常数

零功率电阻值Rt

在规定温度下，采用引起电阻变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。

热敏电阻的阻值与温度成指数关系，可近似表示为：

R2=R1exp[B(1/T2-1/T1)] (1)

其中：R2：绝对温度为T2(K)时的电阻(KΩ)

R1：绝对温度为T1(K)时的电阻(KΩ)

B：(T1-T2)温区内B值(K)

额定零功率电阻R25

指在25℃条件下，采用足够低的功耗（采用引起电阻变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率。进一步降低功耗，只会引起可忽略的电阻值变化）所测得的热敏电阻的直流电阻值（零功率电阻值）并标明在热敏电阻器上面，除非详细规范规定别的温度。

电容器

?电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同：

?按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。

?按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。

?按极性分为：有极性电容和无极性电容。我们最常见到的就是电解电容。

?电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐

金属化聚丙烯膜介质电容器

金属化聚丙烯薄膜电容器适用于50/60HZ交流供电的单相电动机的起动和运转（如电风扇、换气扇、脱排油烟机等），产品具有电性能优良、绝缘电阻高、损耗小、自愈等特性。

构造：用两片金属箔做电极，夹在极薄的薄膜中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。

主要特性参数

?容量与误差：实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围。

?损耗：在电场的作用下，电容器在单位时间内发热而消耗的能量。这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。通常用损耗角正切值来表示。

?频率特性：电容器的电参数随电场频率而变化的性质。在高频条件下工作的电容器，由于介电常数在高频时比低频时小，电容量也相应减小。损耗也随频率的升高而增加。另外，在高频工作时，电容器的分布参数，如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等，都会影响电容器的性能。所有这些，使得电容器的使用频率受到限制。

电源变压器

作用：将交流电源电压降至一定值后送入整流电路，为MCU供电。

工作原理：变压器的构造比较简单。当一个正弦交流电压加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流并产生交变磁通，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈就会产生出感应电动势。感应电动势的大小与初、次级线圈圈数多少有关。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流。

变压器的检测：变压器的故障在空调器中比较常见，常见故障主要有线圈开路、短路、击穿。在空调器上主要表现为整机无电，不工作。

电抗器

作用：是抑制变频器输入输出电流重高次谐波成份带来的不良影响。

安装电抗器实际上从外部增加变频模块供电电源的内阻抗，抑制谐波电流。

选择电抗器的参数，可由下面公式计算

L=（2%~5%）V/6.18*F*I

V-额定电压V

I-额定电流A

F-最大频率Hz

电加热带

?作用：空调压缩机设计的工作环境温度一般为4℃，当周围环境温度在0℃以下，压缩机在制热状态中，经常出现启动困难或即使勉强启动也要经过一段较长的恶劣工作状态，这样严重影响压缩机的使用寿命，为了弥补这一缺陷，配置辅助电加热带通过对压缩机曲轴箱外壳的短时预热，提高、改善压缩机工作的环境温度，使压缩机内的冷冻油稀化，再行开

机（如冷冻油粘性过大，会损坏压缩机）从而保证压缩机的顺利起动和正常运行。

构造：电加热带内芯采用镍铬丝Cr20Ni80为电热材料，外包覆硅橡胶为绝缘导热材料。使用寿命可连续达到1200小时以上(根据QB／T 1 296—91《家用电冰箱用电热线》5，12．3，电热线应能承受额定输入电压的1．15倍，连续通电50天的寿命试

验)。

PTC电加热器

PTC波纹式加热器是采用PTC陶瓷发热元件，由若干单片并联组合后与波纹铝条经高温胶结组成，该类型PTC加热器有热阻小、换热效果高及长期使用功率衰减低的优点，它的一大突出特点还在于安全性能上，即遇风机故障停转时，PTC加热器因

得不到充分散热，其功率会自动急剧下降，此时加热器的表面温度维持在居里温度左右（一般在250℃上下），从而不致产

生如电热管类加热器的表面“发红”现象。另外，PTC加热器的整体外形轻巧，在整机内装配极为便捷。

商用空调的冬季制热量是按空调标准供热工况（室外温度为7℃）确定的。在冬季，工作环境温度往往大大低于空调标准供

热工况的室外设计温度，由于机组的工作特性和住宅热负荷特性的共同作用，商用空调在这种情况下的供热量就有可能满足

不了用户的住宅所需要的热量。如果为此加大机组的容量，而全年中这种低温运行时间又很短，显然是一种不甚合理的方法。

为了解决这个矛盾，可以考虑在机组中设置成本相对较低的辅助热源-PTC加热器。

PTC加热器应用于空调，具有升温迅速、安全无明火、遇风机故障时能自控温度和使用寿命长的显著特点。加热器产品的类型有表面带电型和表面绝缘型之分。加热器目前已广泛应用于加热类小家电和窗式、挂壁式、落地式空调器以及商用中央空

调，作为热泵的辅助电加热。

PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件.通常我

们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻,简称PTC热敏电阻

PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度(居里温度)时,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃

性的增高.

端子排

隔离、梳理、固定机器内部电线。

PBT（G=20%-30%）和酚醛树脂（电木）

采用高导电率之黄铜、高弹性之磷青铜，表面加以镀镍等处理。以钢或铜合金为原料，表面加以镀镍等处理。

保险丝

保险丝也被称为熔断器，IEC127 标准将它定义为“ 熔断体（fuse-link）”。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电气元件。

作用：当电路发生故障或异常时，升高的电流有可能损坏电路中的某些重要的器件甚至造成火灾。若电路正确地安置了保险丝，那么保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路的作用。

工作原理：当电流流过导体时，发热量遵循着这个公式：Q=0.24I2RT；若电路中的电流高于最高电流时，由于电的热效应令导线的热量增加，当达到了保险丝中金属的熔点（melting point），保险丝会因过热而熔断，中止了电路中的电流，从而

避免了过大的电流通过，使电器受损甚至令电线外层因过热而燃烧。

构造：一般保险丝由三个部分组成：

?熔体部分，它是保险丝的核心，熔断时起到切断电流的作用，同一类、同一规格保险丝的熔体，材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致，最重要的是熔断特性要一致；

?电极部分，通常有两个，它是熔体与电路联接的重要部件，它必须有良好的导电性，不应产生明显的安装接触电阻；?支架部分，保险丝的熔体一般都纤细柔软的，支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用，它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性，在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象；

电力电路及大功率设备所使用的保险丝，不仅有一般保险丝的三个部分，而且还有灭弧装置，因为这类保险丝所保护的电路

不仅工作电流较大，而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高，往往会出现熔体已熔化（熔断）甚至已汽化，但是电流并

没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，保险丝的两电极之间发生拉弧现象。这个灭弧装置必须有很

强的绝缘性与很好的导热性，且呈负电性。石英砂就是常用的灭弧材料。

保险丝的主要成份是铋，铋这种金属的熔点是271℃。但当铋与其它金属如铅、镉、锡等金属混合成合金时，其熔点可降低

至47℃。故此，只须要控制铋合金的熔点便可制造出不同额定值的保险丝。

压敏电阻

作用：

1、晶体管、二极管、IC、可控硅和半导体开关元件以及各种电子设备过压保护

2、家用电器的浪涌吸收

3、静电放电和噪音信号消除

4、继电器和电磁阀浪涌吸收

5、漏电保护开关过电压保护

构造：氧化锌非线性电阻元件是以氧化锌（ZnO）为主体材料，添加多种其他微量元素，用陶瓷工艺制成的化合物半导体元件。

工作原理：它的基本特性是电流—电压关系的非线性。当加在它两端的电压低于某个阈值电压，即“压敏电压”时，它的电阻值极大，为兆欧级；而当加在它两端的电压超过压敏电压后，电阻值随电压的增高急速下降，可小到欧姆级、毫欧姆级。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。

压敏电阻的选用：一般选择标称压敏电压和通流容量两个参数。

所谓压敏电压，即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值，大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值，其产品的压敏电压范围可以从10－9000V不等。可根据具体需要正确选用。

?所谓通流容量，即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下，对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言，压敏电压的变化不超过±10％时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命，ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发，要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下，实际发生的通流量是很难精确计算的，则选用2－20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时，可将几只单个的压敏电阻并联使用，并联后的压敏电压不变，其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同，否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。

PCB

PCB简介

?印刷电路板（Printed Circuit Board），简称PCB。

?裸板（板上没有零件）也常被称为“印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）”。

?印制电路板由印制电路和基板构成，一般常用的基板是敷铜板，又名覆铜板。敷铜板主要由铜箔、树脂（粘合剂）和增强材料（常用纸质和玻璃布）组成

分类

按印制电路分布的不同，分为单面、双面、多层和柔性印制板。

按敷铜板增强材料的不同，分为纸基板、玻璃布基板和合成纤维板。

按敷铜板粘合剂树脂的不同，分为酚醛、环氧、聚酯和聚四氟乙烯等。

印制电路板的发展

?高密度板

电子产品微型化要求尽可能缩小印制板的面积，朝大规模集成电路的发展则是芯片对外引线数增加，而芯片面积缩小，解决的办法只有增加印制板上的布线密度。关键两条：①减小线宽/间距；②减小过孔孔径。

?多层板

多层板是在双面板的基础上发展的，除了双面板的制作工艺外，还有内层板的加工、层间定位、叠压、粘合等特殊工艺。特殊印制板

①微波印制板

②金属芯印制板

③碳膜印制板

④印制电路与厚膜电路的结合