第二章 變頻空調器專用元器件

第一節 主要元器件

主要元器件是變頻空調器電控系統比較重要的電氣元器件，在定頻空調器電控系統中沒有使用，由于工作時通過的電流比較大，相對容易損壞。本節將主要元器件集結為一節，對其作用、實物外形、測量方法等做簡單說明。

一、電子膨脹閥

1．安裝位置

電子膨脹閥通常是垂直安裝在室外機中，見圖2-1，其在制冷系統中的作用和毛細管相同，即降壓節流和調節制冷劑流量。

2．電子膨脹閥組件

見圖2-2，電子膨脹閥組件由線圈和閥體組成，線圈連接室外機電控系統，閥體連接制冷系統，其中線圈通過卡箍卡在閥體上面。

3．制冷劑流動方向

示例電子膨脹閥連接管道為h形，共有兩根銅管與制冷系統連接。假定正下方的豎管稱為A管，其連接二通閥；橫管稱為B管，其連接冷凝器出口。

制冷模式：制冷劑流動方向為B→A，見圖2-3左圖，冷凝器流出低溫高壓液體，經毛細管和電子膨脹閥雙重節流后變為低溫低壓液體，再經二通閥由連接管道送至室內機的蒸發器。

制熱模式：制冷劑流動方向為A→B，見圖2-3右圖，蒸發器（此時相當于冷凝器出口）流出低溫高壓液體，經二通閥送至電子膨脹閥和毛細管雙重節流，變為低溫低壓液體，送至冷凝器出口（此時相當于蒸發器進口）。

4．內部結構

見圖2-4，閥體主要由轉子、閥桿、底座組成，和線圈一起稱為電子膨脹閥的四大部件。

線圈：相當于定子，將電控系統輸出的電信號轉換為磁場，從而驅動轉子轉動。

轉子：由永磁鐵構成，頂部連接閥桿，工作時接受線圈的驅動，做正轉或反轉的螺旋回轉運動。

閥桿：通過中部的螺釘固定在底座上面。由轉子驅動，工作時轉子帶動閥桿做上行或下行的直線運動。

底座：主要由黃銅組成，上方連接閥桿，下方引出兩根管子連接制冷系統。

輔助部件設有限位器和圓筒鐵皮。

二、PTC電阻

1．作用

PTC電阻為正溫度系數熱敏電阻，阻值隨溫度上升而變大，與室外機主控繼電器觸點并聯。室外機初次通電，主控繼電器因無工作電壓觸點斷開，交流220V電壓通過PTC電阻對濾波電容充電，PTC電阻通過電流時由于溫度上升阻值也逐漸變大，從而限制了充電電流，防止由于電流過大造成硅橋損壞等故障。在室外機供電正常后，CPU控制主控繼電器觸點閉合，PTC電阻便不起作用。

2．安裝位置

PTC電阻安裝在室外機主板主控繼電器附近，見圖2-5，引腳與繼電器觸點并聯，外觀為黑色的長方體電子元件，共有兩個引腳。

3．外置式PTC電阻

早期空調器使用外置式PTC電阻，沒有安裝在室外機主板上面，見圖2-6，而是安裝在室外機電控盒內，通過引線和室外機主板連接。外置式PTC電阻主要由PTC元件、絕緣墊片、接線端子、外殼和頂蓋等組成。

4．測量阻值

PTC電阻使用型號通常為25℃/47Ω，見圖2-7左圖，常溫下測量的阻值為50Ω左右，表面溫度較高時測量的阻值為無窮大。常見為開路故障，即常溫下測量阻值為無窮大。

由于PTC電阻兩個引腳與室外機主控繼電器兩個觸點并聯，使用萬用表電阻檔，見圖2-7右圖，測量繼電器的兩個端子（觸點）就相當于測量PTC電阻的兩個引腳，實測阻值約為50Ω。

三、硅橋

1．作用

硅橋內部為4個整流二極管組成的橋式整流電路，將交流220V電壓整流成為脈動的直流300V電壓。

由于硅橋工作時需要通過較大的電流，功率較大且有一定的熱量，見圖2-8左圖，因此通常與模塊一起固定在大面積的散熱片上。

2．分類

根據外觀分類常見有3種：方形硅橋、扁形硅橋及PFC模塊（內含硅橋）。

（1）方形硅橋

方形硅橋常用型號為S25VB60，安裝位置見圖2-8，通常為固定在散熱片上面，通過引線連接電控系統，型號中的25含義為最大正向整流電流25A，60含義為最高反向工作電壓600V。

（2）扁形硅橋

扁形硅橋常用型號為D15XB60，安裝位置見圖2-9，通常焊接在室外機主板上面，型號中的15含義為最大正向整流電流15A，60含義為最高反向工作電壓600V。

（3）PFC模塊（內含硅橋）

目前變頻空調器電控系統中還有一種設計方式，見圖2-10，就是將硅橋和PFC電路集成在一起，組成PFC模塊，和驅動壓縮機的變頻模塊設計在一塊電路板上，因此在此類空調器中，找不到通常意義上的硅橋。

3．引腳功能和辨認方法

硅橋共有4個引腳，分別為兩個交流輸入端和兩個直流輸出端。兩個交流輸入端接交流220V，使用時沒有極性之分。兩個直流輸出端中的正極經濾波電感接濾波電容正極，負極直接與濾波電容負極相連。

方形硅橋：見圖2-11左圖，其中的1角有豁口，對應引腳為直流正極，對角線引腳為直流負極，其他兩個引腳為交流輸入端（使用時不分極性）。

扁形硅橋：見圖2-11右圖，其中1角有1個豁口，對應引腳為直流正極，中間兩個引腳為交流輸入端，最后一個引腳為直流負極。

4．測量硅橋

硅橋內部為4個大功率的整流二極管，測量時應使用萬用表二極管檔。

（1）測量正、負端子

相當于測量串聯的D1和D4（或串聯的D2和D3）。

紅表筆接正、黑表筆接負，為反向測量，見圖2-12左圖，結果為無窮大。

紅表筆接負、黑表筆接正，為正向測量，見圖2-12右圖，結果為823mV。

（2）測量正端及兩個交流輸入端

測量過程見圖2-13，相當于測量D1、D2。

紅表筆接正、黑表筆接交流輸入端，為反向測量，兩次結果相同，應均為無窮大。

紅表筆接交流輸入端、黑表筆接正，為正向測量，兩次結果相同，均為452mV。

（3）測量負端及兩個交流輸入端

測量過程見圖2-14，相當于測量D3、D4。

紅表筆接負、黑表筆接交流輸入端，為正向測量，兩次結果相同，均為452mV。

紅表筆接交流輸入端、黑表筆接負，為反向測量，兩次結果相同，均為無窮大。

（4）測量交流輸入端～1、～2

相當于測量反方向串聯的D1和D2（或D3和D4），見圖2-15，由于為反方向串聯，因此兩次測量結果應均為無窮大。

四、濾波電感

1．作用和實物外形

根據電感線圈“通直流、隔交流”的特性，阻止由硅橋整流后直流電壓中含有的交流成分通過，使輸送濾波電容的直流電壓更加平滑、純凈。

濾波電感實物外形見圖2-16，將較粗的電感線圈按規律繞制在鐵心上，即組成濾波電感。電感只有兩個接線端子，沒有正反之分。

2．安裝位置

濾波電感通電時會產生電磁頻率，且自身較重容易產生噪聲，為防止對主板控制電路產生干擾，見圖2-17左圖，早期的空調器通常將濾波電感設計在室外機底座上面。

由于濾波電感安裝在底座上容易因化霜水浸泡出現漏電故障，見圖2-17中圖和右圖，目前的空調器通常將濾波電感設計在擋風隔板的中部或電控盒的頂部。

3．測量方法

測量濾波電感的阻值時，使用萬用表電阻檔，見圖2-18左圖，實測阻值約為1Ω（0.3Ω）。

早期空調器因濾波電感位于室外機底部，且外部有鐵殼包裹，直接測量其接線端子不是很方便，見圖2-18右圖，檢修時可以測量兩個連接引線的插頭阻值，實測約為1Ω（0.2Ω）。如果實測阻值為無窮大，應檢查濾波電感上的引線插頭是否正常。

4．常見故障

①早期濾波電感安裝在室外機底部，在制熱模式下化霜過程中產生的化霜水易將其浸泡，一段時間之后（安裝5年左右），引起絕緣阻值下降，通常低于2MΩ時，會出現空調器接通電源之后，斷路器（俗稱空氣開關）跳閘的故障。

②由于繞制濾波電感繞組的線徑較粗，很少有開路損壞的故障。而其工作時通過的電流較大，接線端子處容易產生熱量，將連接引線燒斷而出現室外機無供電的故障。

五、濾波電容

1．作用

濾波電容實際為容量較大（約2000μF）、耐壓較高（約直流400V）的電解電容。根據電容“通交流、隔直流”的特性，對濾波電感輸送的直流電壓再次濾波，將其中含有的交流成分直接入地，使供給模塊P、N端的直流電壓平滑、純凈，不含交流成分。

2．引腳作用

濾波電容共有兩個引腳，分別是正極和負極。正極接模塊P端子，負極接模塊N端子，負極引腳對應有“︱”狀標志。

3．分類

按電容個數分類，有兩種形式，即單個電容或幾個電容并聯組成。

（1）單個電容

見圖2-19，由1個耐壓400V、容量為2500μF左右的電解電容，對直流電壓濾波后為模塊供電，常見于早期生產的掛式變頻空調器或目前的柜式變頻空調器，電控盒內設有專用安裝位置。

（2）多個電容并聯

由2～4個耐壓450V、容量為680μF左右的電解電容并聯組成，對直流電壓濾波后為模塊供電，總容量為單個電容標注容量相加，見圖2-20。此形式常見于目前生產的變頻空調器，直接焊在室外機主板上。

六、直流電機

1．作用

直流電機應用在全直流變頻空調器的室內風機和室外風機，見圖2-21，作用與安裝位置和普通定頻空調器室內機的室內風機（PG電機）、室外機的室外風機（軸流電機）相同。

室內直流風機帶動室內風扇（貫流風扇）運行，制冷時將蒸發器產生的冷量輸送到室內，降低房間溫度。

室外直流風機帶動室外風扇（軸流風扇）運行，制冷時將冷凝器產生的熱量排放到室外，吸入自然空氣為冷凝器降溫。

2．分類

直流電機和交流電機最主要的區別有兩點，一是直流電機供電電壓為直流300V，二是轉子為永磁鐵，直流電機也稱為無刷直流電機。

目前直流電機根據引線常分為兩種類型，一種為5根引線，一種為3根引線。5根引線的直流電機應用在早期和目前的全直流變頻空調器上，3根引線的直流電機應用在目前的全直流變頻空調器上。

3．剖解5根引線直流電機

由于5根引線室內直流電機和室外直流電機的內部結構基本相同，本小節以室內風機使用的直流電機為例，介紹內部結構等知識。

（1）實物外形和組成

見圖2-22左圖，示例電機由松下公司生產，型號為ARW40N8P30MS，8極（實際轉速約為750r/min），功率為30W，供電為直流280～340V。

見圖2-22右圖，直流電機由上蓋、轉子（含上軸承、下軸承）、定子（內含線圈和下蓋）、控制電路板（主板）組成。

（2）轉子組件

見圖2-23，轉子主要由主軸、轉子、上軸承、下軸承等組成。直流電機的轉子和交流電機的轉子不同的地方是，其由永久磁鐵構成，表面有很強的吸力，將螺釘旋具放在上面，能將鐵桿部分緊緊地吸住。

（3）定子組件

定子組件由定子和下蓋組成，并塑封為一體，見圖2-24。線圈塑封固定在定子內部，從外面看不到線圈，只能看到接線端子；下蓋設有軸承孔，安裝轉子組件中的下軸承，將轉子安裝到下軸承孔時，轉子的磁鐵部分和定子在高度上相對應。

線圈塑封在定子內部，共引出4個接線端子，見圖2-25左圖，分別為線圈的中點、U、V、W。U-V-W和電機內部主板的模塊上的U-V-W對應連接，中點接線端子和主板不相連，相當于空閑的端子。

測量線圈的阻值時，使用萬用表電阻檔，測量U和V、U和W、V和W的3次阻值應相等，見圖2-25右圖，實測約為80Ω。

（4）主板

電機內部設有主板，見圖2-26，主要由控制電路集成塊、3個驅動電路集成塊、1個模塊、1束連接線（共5根引線）組成。

主要元件均位于主板正面，反面只設有簡單的貼片元件。由于模塊運行時熱量較大，其表面涂有散熱硅脂，緊貼在上蓋，由上蓋的鐵殼為模塊散熱。

（5）5根連接線

見圖2-27，無論是室內直流電機或室外直流電機，插頭均只有5根連接線，插頭1端連接電機內部的主板，插頭另1端和室內機或室外機主板相連，為電控系統構成通路。

連接線的作用見圖2-28。

①號紅線VDC：直流300V電壓正極引線，和②號黑線直流地組合成為直流300V電壓，為主板內模塊供電，其輸出電壓驅動電機線圈。

②號黑線GND：直流電壓300V和15V的公共端地線。

③號白線VCC：直流15V電壓正極引線，和②號黑線直流地組合成為直流15V電壓，為主板的弱信號控制電路供電。

④號黃線VSP：驅動控制引線，室內機或室外機主板CPU輸出的轉速控制信號，由驅動控制引線送至電機內部的控制電路，控制電路處理后驅動模塊可改變電機轉速。

⑤號藍線FG：轉速反饋引線，直流電機運行后，內部主板輸出實時的轉速信號，由轉速反饋引線送到室內機或室外機主板，供CPU分析判斷，并與目標轉速相比較，使實際轉速和目標轉速相對應。

4．3根引線直流電機

（1）實物外形和銘牌

目前全直流變頻空調器還有1種形式，就是使用3根引線的直流電機，用來驅動室內或室外風扇。見圖2-29，示例電機由通達電機有限公司生產，型號為WZDK34-38G-W，（驅動線圈的模塊）供電為直流280V，功率為34W，8極，理論轉速為1000r/min，其連接線只有3根，分別為藍線U、黃線V、白線W，引線功能標識為U-V-W，和壓縮機連接線功能相同，說明電機內部只有線圈（繞組）。

（2）風機模塊設計位置

由于電機內部只有線圈（繞組），見圖2-30，將驅動線圈的模塊設計在室外機主板（或室內機主板）上，風機模塊可分為單列或雙列封裝（根據型號可分為無散熱片自然散熱和散熱片散熱），相對應驅動電路也設計在主板上。

（3）測量線圈阻值

測量3引線直流電機線圈阻值時，使用萬用表電阻檔，見圖2-31，表筆接藍線U和黃線V測量阻值約為66Ω，藍線U和白線W阻值約為66Ω，黃線V和白線W阻值約為66Ω。根據3次測量阻值結果均相等，可發現和測量變頻壓縮機線圈方法相同。