制冷压缩机第四章

➢ 思考题：已知R、r、Ps0、 Pdk及压缩多变指数n，忽略 角度α、 β、 γ、 φ等影响，求排气开始的角度。
第四章
三、主要结构形式及特点
主要结构形式: 小型全封闭式 卧式：主要用于冰箱、冷柜 立式：主要用于空调器
➢ 立式全封闭滚动转子式压缩机结 构 吸气由机壳下部接管直接进入 气缸，吸气管上装有气液分离器 ，润滑油经下部弯管小孔被吸入 气缸。高压气体直接排入机壳中 。外壳还装有过载保护器，内部 无减振机构，润滑系统靠离心和 压差供油。
变
角θ 的变化极小，变化值仅有气缸工作容积的
化
0.5%，因此余隙容积很小； 2.吸气口前边缘角及排气口后边缘角在30~35 °
规
范围时对输气量的影响不明显；
律 3.相对偏心距越大，气缸利用率越高。
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二、输气量及其影响因素
➢理论输气量（汽缸工作容积与转速的乘积）
qvt 60nVp
(m3/h)
➢实际输气量 qva v qvt
变 频
(PAM方式），当前空调器用制冷压缩机的电动机变频 器多采用电压源型PWM方式。
器
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交流变频器的工作过程
▪ 温度传感器测出房间温度 及换热器温度送入微机，经 运算后将信息送入数字信号 控制电路进行波形成型处理 ，然后送入逆变器，将由整 流器送来的直流电转换为频 率可变的交流电，去驱动感 应电动机。
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第四章 滚动转子式制冷压缩机
第四章
第一节 工作过程和结构特点
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结 构 组 成
一、概述
▪ 汽缸 ▪ 偏心轴 ▪ 滚动转子 ▪ 滑片 ▪ 排气阀 ▪ 弹簧 ▪ 外壳等
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➢ 几个特征角
二、压缩机工作过程
再度压缩
θ=4π-φ
▪ 吸气孔口后边缘角α
（顺旋转方向）可构成吸气封闭容积θ=α 时吸气开始 ，α大小影响吸气开始前吸气腔 中的气体膨胀，造成过度低压或真空。
➢ 直流变频压缩机不存在定子旋转磁场对转子的电磁感应作用，克服了交流变频 压缩机的电磁噪音与转子损耗，具有比交流变频压缩机效率高与噪音低特点， 直流变频压缩机效率比交流变频压缩机高10%-30%，噪音低5～10 dB 。
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无刷直流电动机
问题:直流电机一般都是有刷的,何为无刷 直流电动机?
➢ 无刷直流电动机由直流电源供电，在结构上没有电刷和 换向器，其绕组里的电流变化（通、断和方向）是通过电 子换向器（控制器）实现的，电流以方波形式变化。
➢ 缺点：
▪ 只利用了气缸的月牙形空间，气缸容积利用率低 ； ▪ 滑片作往复运动，依然是易损零件； ▪ 存在不平衡的旋转质量，需要平衡质量来平衡。
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四、目前发展趋势
➢ 变频压缩机的发展
采用变频调速技术进行能量调节，使制冷量与 系统负荷协调变化，使机组在各种负荷条件下都 具有较高能效比。具有节能、舒适、启动快速、 温控精度高、易于实现自动控制等优点。（图4-6 由交流变频式电动机驱动曲轴旋转，依靠电源频 率变化使电动机转速变化，达到连续调节制冷能 力的目的。）
➢ 电动机效率及电效率（电机效率： 0.65~0.8，电效率：0.4~0.55）
➢ 图4-11、4-12
第四章
第四节 输气量调节
第四章
输气量调节方法
➢ 一、变频调节 ➢ 二、旁通调节 ➢ 三、多机并联调节
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一、 变频调节
➢ 具有节能、舒适、启动快 速、温控精度高和易于实 现自动化等优点。
➢ 启动时压缩机高速运转， 快速接近暖房设定温度， 当室内温度趋向适合温度 时，压缩机低速运转，可 减少开停次数，并使室温 变化很小，达到既节能又 舒。
采用变频调节的热泵空调机运行特性
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1、 交流变频器调速
▪ 变频器是使交流电频率发生连续变化的装置。它首先 通过整流器将交流电转换为直流电，然后再通过逆变器
将直流电经控制电路转换成频率可变的交流电；
交
▪ 变频器有电流源型和电压源型，又根据控制电路调制
流
方式分为脉宽调制方式（PWM方式）和脉幅调制方式
n－转子的转速，单位为r/min.
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➢ 气缸工作容积Vp
气
➢ 吸气容积Vs=As*L ➢ 压缩容积Vd=Ad*L
缸 ➢ 忽略滑片厚度，Vp=Vs+Vd
容 ➢ As（式4-7）（可以自己推导一下）
积
➢ Vs、Vd与转角θ 的关系（图4-10） 1.转角θ在0~30°及330~360°范围内Vs、Vd随转
第四章
第四章
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特点
➢ 优点：
▪ 结构简单，零部件几何形状简单，便于加工及流水线 生产；
▪ 体积小，质量轻，与同工况往复式比较，体积、重量 可减少40～50％；
▪ 易损件少，运转可靠；
▪ 比往复式效率高， 没有吸气阀流动阻力小，且吸气 过热小，在制冷量为3kW以下场合使用时尤为突出。
➢ 压缩机低速运转时：导致泄漏量增加
➢ 压缩机振动随转速变化加剧
第四章 二、 旁通调节
➢ 1、单缸机旁通调节 图4-30
在压缩腔设置旁通孔D，使一部分被压缩气体返回吸气腔，其输气量 调节范围一般在100%～70%，由旁通孔位置决定。
➢ 2、双缸机旁通调节 图4-31
电磁控制阀10控制左缸中被压缩的气体引入右缸，使卸载阀13动作， 关闭右缸吸气孔口8，右缸进入空运转，压缩机输气量减少一半，达到调 节负荷的目的。
第四章
三、多机并联调节
➢ 当需要的制冷量（或制热量）变化范围较大时， 采用多台压缩机并联进行制冷量调节是比较高效、 经济的调节方式，并且可以减少单台压缩机的停机 次数，延长压缩机的寿命；
➢ 多机并联运行按制冷量大小的需要，可以只运行 一台，也可以多台全部同时运行。
第四章
双作用滚动活塞压缩机
传统的滚动活塞压缩机压缩转矩波动大，导致 机器振动大、压缩机配管容易损坏。为解决这 一问题，提出了气缸内具有两个工作室的双作 用滚动活塞压缩机。
片 式中θ为曲柄转角，规定转子在最上端
的 位置时的转角θ＝０，令e/r=λ，e/R=τ
运 ，经换算后得到滑片位移为：
动 规
xR[1 (-co )s+2(1-)si2n]
律 滑片的速度为：
滑
cR (sin +2(1-)si2 n)
片 滑片的加速度为：
的
运 动
aR 2(co+1 s- si2 n )
规 式中 ω－转子的角速度，ω=2πn/60， 律 单位为 rad/s ;
(m3/h)
v v p t l h （回流系数）
v 0.7 ~ 0.9
容积效率表征汽缸工作容积的利用程度，反映由于余隙容积、 吸气阻力、吸气加热、气体泄漏和吸气回流造成的容积损失，其 值大于往复式压缩机。
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影响输气量的因素
➢容积系数v
余隙容积的组成：
▪ 转子与气缸的切点T 达到4p-g位置时,存有高压气体的气缸容积Vc；
➢ 直流变频呈线性平滑的变化，空调工作时可在功率范围内任意递增或递减，空 调功率可随温度出现精确变化，故更省电；
➢ 直流变频压缩机的电动机转子采用稀土永磁材料制成（永磁无刷直流电动机） ，定子产生旋转磁场与转子永磁磁场直接作用，实现压缩机运转，可通过改变 供给电机的直流电压来改变电机转速（调整电枢电压法），为得到可调整的直 流电源，广泛采用脉宽调制系统（PWM系统）。
▪ 吸气孔口前边缘角β
造成在压缩过程开始前吸入的气体向吸气 口回流，导致输气量下降。为减少β的不利 影响，通常β＝30˚～35˚。
▪ 排气孔口后边缘角γ
影响余隙容积的大小，通常γ＝30˚～35˚。
θ=4π-γ
▪ 排气孔口前边缘角ф
构成排气封闭容积，造成气体再度压缩。
θ=2π+ψ
▪ 排气开始角Ψ
开始排气时基元容积内气体压力略高于排气 管中压力，以克服排气阀阻力顶开排气阀。
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滑 片 的 运 动 规 律
➢ 滑片将气缸分隔为 吸气容积与排气容 积两部分，它的运 动规律影响气缸工 作容积的变化。
➢ 右图为滚动转子式 压缩机运动机构示 意图。当气缸内圆 半径为Ｒ时，滑片 位移为：
x=R－ρ
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其中ρ可由几何关系中求得，即
滑
ec o s+ (r2- e 2sin 2)1 /2
➢ 双缸滚动转子式压缩机的发展
双缸滚动转子式压缩机的两个气缸相差180° 对称布置，可使负荷扭矩变化趋于平缓，广泛用 于较大功率场合。（图4-8）
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➢提高压缩机的经济性及可靠性
借助计算机对压缩机工作过程进行性 能仿真，对主要部件如轴承、滑片、滚动 转子、排气阀等结构进行特性分析及噪声 、振动的仿真，可对压缩机的经济性和可 靠性、噪声和振动进行预测，对满足各种 要求的滚动转子式压缩机进行优化设计。
气量与电动机的转速成正比，若交流电频率连续变化，则转速连续变化，从 而实现了输气量的连续调节、达到了制冷量连续调节的目的。该方法空调工 作功率的变化呈阶梯性变化，一般只分为几档。
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2、 直流变频器调速
➢ 采用直流变频器将50Hz或60Hz固定频率的交流电转变成直流电，对直流电动机 进行调速，省却了交流变频器又将直流变成交流的麻烦，使电器元件减少；
▪ 当传感器测出的冷房温度 大于设定温度，则经微机运 算再通过数控电路，使逆变 器输出的交流电频率升高， 电动机转速增加，制冷量增 大，冷房温度降低至设定值 ，完成能量调节。
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交流变频器调速
感应电动机的转速n与交流电输入频率的关系为:
假定s为常量，改变交流电的频率就可以改变电动机转速，压缩机的输
▪ 排气阀下方排气孔的容积； ▪ 排气孔入口处气缸被削去部分的容积。