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变频空调压缩机的工作原理与优缺点详解
2018.10.30
变频压缩机是指相对转速恒定的压缩机而言,通过一种控制方式或手段使其转速在一定范围内连续调节,能连续改变输出能量的压缩机。



一、工作原理



变频压缩机可以分为两部分,一部分是变频控制器,就是我们常说的变频器;另一部分是压缩机。变频控制器的原理是将电网中的交流电转换成方波脉冲输出。通过调节方波脉冲的频率(即调节占空比),就可以控制驱动压缩机的电机转速。频率越高,转速也越高。



变频控制器还有一个优点是,驱动电机起动电流小,不会对电网造成大的冲击。



二、优势



传统空调压缩机依靠其不断地“开、停”来调整室内温度,其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热,并消耗较多电能。变频空调则依靠空调压缩机转速的快慢达到控制室温的目的,室温波动小、电能消耗少,其舒适度大大提高。
运用变频控制技术的变频空调,可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式,使居室在短时间内迅速达到所需要的温度,并在低转速、低能耗状态 下以较小的温差波动,实现了快速、节能和舒适控温效果。



变频空调的核心是变频器。变频器是20世纪80年代问世的一种高新技术,它通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调节,把50Hz的固定电网频率 改 为30—130Hz的变化频率;同时,还使电源电压范围达到142—270V,彻底解决了 由于电网电压不稳而造成空调器不能工作的难题,使空调完成 了一个划时代的变革。



变频空调通过提高空调压缩机工作频率的方式,增大了在低温时的制热能力,最大制热量可达到同类空调器的 1.5倍,低温下仍能保持良好的制热效果。此外, 一般的空调分体机只有四档风速可供调节,而变频空调器的室内风机自动运行时,转速会随空调压缩机的工 作频率在12档风速范围内变化,由于空调风机的转速与空调器的能 力配合较为合理、细腻,实现了低噪音的宁静运行,最低噪音只有30分贝左右。



变频空调在每次开始启动时,先以最大功率、最大风量进行制热或制冷,迅速接近所设定的温度后,空调压缩机便在低转速、低能耗状态下运转,仅以所需的功率维持设定的温度,这样不但温度稳定,还避免了空调压缩机频繁地开开停停所造成的对寿命的衰减,而且耗电量大大下降,实现了高效节能。
三、市场应用



基于上述原因,变频空调,也受到了大型宾馆、商厦的青睐。由于以往大型建筑中所用的中央空调因不能随气温和客流量的变化而自动调节负荷,所以耗能多、电力浪费大。据调查统计,目前以中央空调为代表的暖通空调的耗能几乎占了国内建筑总耗能的85%。而采用了变频技术的智能变频集中式空调则集中了家用空调和中央空调的优点,在节能方面较前两者有很大的突破,可使中央空调的耗能降低30%至80%,将成为明年新落成的商用建筑的首选。



四、缺点



以变频中央空调的压缩控制为例阐述变频压缩的缺点。



变频压缩机主要是调节压缩机的转速,通过检测压缩机负载的轻重,或室内机的多少,以及周围环境温度的检测,来调节压缩机转速的快慢。当压缩机负载重,或室内机数量多,或目前温度与设定目标温度差别大的时候,压缩机的转速变快,从而使压缩机输出的制冷、热量增大;当室内机开机少,或压缩机负载轻,或当前温度与设定目标温度接近时候,压缩机的转速就变慢,从而使压缩机输出的制冷、热量减小;这样就起到能量调节的目的。以上是变频机的优点也是它的工作原理,但是,变频以下几点是容易出现故障的地方:



90年代初由日本公司研制开发的变频多联系统,虽然已从交流变频改进成直流变频,但仍沿袭了交流变频系统的一些缺点。



1、电路控制板的复杂设计导致控制电路故障频发变频压缩电路包含逆变器,微控制器,PWM波的生成以及变频压缩机的电机控制电路组成,变频系统的电路控制板元器件有过成千上万,电路复杂,数量众多。因而电路板发生故障的概率就比简单的不采用变频压缩的大。



此外,在夏季变频器损失(约为压缩机功率的10%~20%)会使主控板过热。这些都是导致控制电路故障高发的原因。



2、复杂的配管设计导致配管回路故障频发变频多联系统中的各种辅助装置(如旁通阀、喷液保护电磁阀等)在室外机中必须安装,这就导致配管设计复杂,从而增加了系统管路的故障。



3、变速导致压缩机故障频发定速压缩机的运转速度恒定,因此曲轴表面相对速度不变,可相对减小摩擦、降低磨损,所以变频压缩机不断地提速或减速肯定会相的缩短压缩机的寿命。对于旋转式压缩机而言,在其工作时,叶片在静止的气缸内壁中来回滑动。使得相对速度较快,磨损较大,进一步缩短了压缩机的使用寿命。(而旋涡式压缩机的两个旋涡盘按同一运行轨道一起运转,就降低了相对速度和磨损。)



另外,变频系统常常使用多台小容量的压缩机,当实际工作速度超过限定速度时,该系统工作频率和压缩机转速就会高于正常情况,同时,压缩机散发的热量也会更高,这都是导致压缩机过负荷运行。



4、变频压缩机设计上的不足导致其故障频发由于变频系统所使用的压缩机在设计时均示考虑径向或轴向柔性设计,因此,在抗液击,防污及防过负荷方面,它都有所不足。



5、变频压缩机回油上的缺点导致其多故障在部分负荷运行进,变频压缩机的转速低,使得回气速度减慢,导致了回油性差的问题。尤其是在长配管/高落差的系统中或环境温度较低的情况下,回油性差的问题尤为突出。回油困难增加了变频系统故障出现的频率。

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