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电子膨胀阀控制设计作者：张芝雨张婧来源：《科技资讯》 2012年第9期张芝雨；张婧（许昌职业技术学院河南许昌 461000）内容提要电子膨胀阀是一种新型节流机构,是变频空调的关键控制器件，用于调节系统流量的大小，代替毛细管、热力膨胀阀等截流元件。
具有调节精度高，调节范围大等优点。
本文在总结多年的设计经验上，把电子膨胀阀控制的软硬件设计的过程和要点进行了详细的分析和描述，可以作为电子膨胀阀控制调节的设计参考。
主题词：空调电子膨胀阀硬件软件中图分类号: Ｔ６３文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)03(b)-0000-00正文一、电子膨胀阀的工作原理电子膨胀阀有步进电机型和电磁线圈型两种结构形式。
电磁线圈型严格地说是一种电磁膨胀阀。
本文描述的电子膨胀阀指的是步进电机型。
它由阀体、阀芯、波纹管、传动机构和脉冲步进电机等组成。
脉冲步进电机是驱动机构，波纹管是将制冷剂通道与运动部件隔开，以防制冷剂泄露。
传动机构的作用是将电机的旋转运动转变为阀芯的往复运动。
电子膨胀阀的工作原理是，根据对过热度或进出口空气的温差，回风温度及其设定值等多项参数的检测和数据采集，经微处理器处理后，控制步进电机转子的旋转，通过螺纹的传动，带动阀针作轴向移动，从而调节阀口的通流面积，调节制冷剂的流量。
依次实现对制冷剂流量的自动调节，最终使空调系统根据负荷的变化达到最佳制冷/制热量，最精确的温度及节能效果。
图一为本例中使用的电子膨胀阀的内部线圈图和工作时的相序动作说明。
红色线和茶色为+12V电源线，其他四色线为不同的线圈，表中标示‘ON’的地方表示该相导通，标示‘OFF’的地方表示该相不导通，通过从1到8方向或从8到1方向的顺序切换线圈状态，实现调节电子膨胀阀的开度的目的。
电子膨胀阀的驱动方式和步进电机的驱动类似，采用四相八拍的工作方式，本例中电子膨胀阀（DPF(L)2.2-06）参数：额定电压：DC 12V；线圈电阻：38±4欧姆/相；励磁速度：30～90PPS；励磁方式：1-2相励磁（30～90PPS），单极驱动；阀行程：2.9mm；阀口直径：φ2.2mm；开阀脉冲：35±20脉冲；全程脉冲：500脉冲；流动方向：正反皆可。
制冷空调用减速式电子膨胀阀产品说明书上海俊乐制冷自控元件有限公司2005年6月1 适用范围本说明书介绍了俊乐公司减速式电子膨胀阀的特点、型式、基本参数、主要技术要求和使用注意事项。
2 产品特点减速式电子膨胀阀和直动式的相比，全开脉冲数为2000脉冲，调节更精确；流量特性更趋于线性，调节品质更好；脉冲电机通过减速齿轮组传递动力，大大增加了输出转矩，能适用于更大流量的调节；阀关闭时泄漏量更小；脉冲电机与齿轮组可以方便地与不同口径阀体分离，只要更换不同口径的阀体就可以满足不同范围的流量调节要求。
3 产品规格型号3.1 产品型号表示方法3.2 产品规格型号推荐配用机型（R22，制冷量kW ）DPF2.0-J-1 8.8 DPF2.4-J-1 10.5 DPF3.2-J-1 14.1 DPF3.6-J-1 17.6 DPF4.0-J-1 21.2 DPF5.2-J-1 28.1 DPF6.4-J-135.24 基本参数4.1 适用环境温度：-30℃～+60℃。
4.2 适用介质温度：-30℃～+70℃。
4.3 适用环境湿度：95%RH 以下。
4.4 安装方向：线圈在上，阀体竖直前后左右±15°以内。
4.5 使用压力：0 MPa ～2.95MPa 。
4.6 流动方向：正反皆可。
4.7 线圈绝缘等级：E 级。
4.8 驱动方式：四相永磁型步进电机，减速式，电压：DC12V ±10%；励磁方式： 2相励磁；励磁频率：100-250PPS 。
设计序号形式：减速式电子膨胀阀用J 表示，直动式可省略 阀口通径，用阿拉伯数字表示（mm ）主型号：表示电动式膨胀阀4.9 驱动电流：单相线圈电流0.08A。
4.10阀开度：0为全闭；2000为全开。
4.11线圈接线方式及励磁顺序黄红蓝动作顺序：1→2→3→4 关阀； 4→3→2→1 开阀。
5 主要技术要求5.1 外形尺寸及外观质量膨胀阀的外形及安装尺寸应符合规定程序批准的图样要求；外观应光洁平整，零部件无损伤，标志清晰。
电子膨胀阀如何选型
电子膨胀阀原理
电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器供液量，因属于电子式调节模式，故称为电子膨胀阀。
电子膨胀阀由控制器、执行器和传感器三部分构成，通常所说的电子膨胀阀大多仅指执行器，即可控驱动装置和阀体，实际上仅有这一部分是无法完成控制功能的。
电子膨胀阀控制器的核心硬件为单片机，如控制器同时要完成压缩机及风机的变频等控制功能，一般采用多机级连的形式。
电子膨胀阀的传感器通常采用热电偶或热电阻。
电子膨胀阀的控制过程为调节进入蒸发器的制冷剂流量，控制目标过热度，从而保证系统经济稳定运行。
它作为电子控制元件，最大特点就是流量调节的及时性，其响应压缩机排量改变是及时的，因此它具有精度高，动作快速、准确、节能效果明显等优点，并能够与其它智能控制方法相结合，在制冷系统中的运用，以实现系统的优化控制。
电子膨胀阀快速选型表
注：表格中制冷标称值为阀件开启度100%时的制冷量，建议以80%左右的制冷量进行选型匹配。
电子膨胀阀1 命名规则设计顺序号,用阿拉伯数字表示:01, 02, 03…适用制冷剂代号, A :表示 R22,可省略; B :表示 R407C ;C :表示 R410A阀口径,用阿拉伯数表示O :O 系列电子膨胀阀基本代号2.2 O系列电子膨胀阀简介2.2.1 功能:主要用于变频空调系统中 , 实现制冷剂流量的自动调节, 从而使空调系统始终保持在最佳的工况下运行, 达到快速制冷、温度精确控制、省电等目的,还可用于其它空调。
该阀具有可逆性 , 能实现制冷 , 制热状态下流量的自动控制;2.2.2 组成:主要由阀体和线圈组成,由空调系统的电子控制器控制电子膨胀阀中步进电机转子的旋转 , 转子上的齿轮带动齿轮减速器, 并通过螺纹副的轴向传动及波纹管传递, 带动阀针作轴向移动 , 改变阀口开启程度, 从而自动调节制冷剂流量;2.2.3 主要特点:低噪音,高精度,高寿命。
2.3 外观图2.4 基本参数规格型号通径 mm 名义容量 (U.S.R.T 全开脉冲最大动作压差阀口泄露最高使用压力线圈温升噪音寿命DPF (O 5.28(1.5 DPF (O 8.8(2.5 DPF (O DPF (O DPF (O DPF (O DPF (O DPF (O 35.5(10.02000 2.26MPa(R22(R407C 3.43MPa(R410A≤600mL/min(阀口径≤Φ2.4≤1000mL/min (阀口径>Φ2.4≤60K ≤ 45dB(A(300mm5万次2.5 工作条件2.5.1 适用制冷剂:R22、 R407C 、 R410A ; 2.5.2 介质温度:-30℃~+70℃ (通电率50%以下 ; 2.5.3 环境温度:-30℃~+60℃ (通电率 50%以下 ; 2.5.4 相对湿度:95%以下;2.5.5 额定电压:DC12V ,矩形波;2.5.6 电压变化:额定电压的 90%~110%范围以内; 2.5.7 驱动方式:4相步进电机驱动; 2.5.8 励磁方式:2-2相励磁;2.5.9 励磁速度:100PPS~250PPS(开阀励磁速度≤闭阀励磁速度 ; 2.5.10冷媒流动方向:正反皆可;2.5.11安装方式:阀体中轴线垂直水平面±15°。
室内电子膨胀阀开度控制规格书4.1停止中4.1.1开关OFF停止中4.1.2冷房温控器OFF停止中4.1.3暖房温控器OFF停止中4.2冷房运转中4.2.1始动控制中4.2.1.1温控器ON的机组4.2.1.2温控器OFF的机组4.2.1.3停止的机组4.2.2正常运转中4.2.2.1温控器ON的机组4.2.2.2温控器OFF的机组4.2.2.3停止的机组4.2.3正常运转中（控制）4.2.3.1室数变化中4.2.3.2压缩机台数增加时4.3暖房运转中4.3.1启动控制中4.3.1.1温控器ON的机组4.3.1.2温控器OFF的机组4.3.1.3停止的机组4.3.2始动控制中4.3.2.1温控器ON的机组4.3.2.2温控器OFF的机组4.3.2.3停止的机组4.3.3正常控制中4.3.3.1温控器ON的机组4.3.3.2温控器OFF的机组4.3.3.3停止的机组4.3.4正常控制中（控制）4.3.4.1室数变化时4.4除霜运转中4.4.1温控器ON的机组4.4.2温控器OFF的机组4.4.3停止的机组4.5室内膨胀阀保护控制4.5.1Ps保护控制4.5.2回油控制4.5.3膨胀阀开度防止控制4.1停止中4.1.1开关OFF停止中冷房时：零点控制后EVI＝40 pls暖房时：（1）四通阀OFF前EVI（n）＝105 pls（2）四通阀OFF后EVI（n）＝40 pls4.1.2 冷房温控器OFF停止中零点控制后EVI＝40 pls4.1.3暖房温控器OFF停止中EVI＝4.2冷房运转中4.2.1始动控制中4.2.1.1温控器ON的机组EVIstart＝EVIHP×（1/2）×（kmto＋2）×KEVI（130≤EVIstart≤2000）（1）合计室内机运转容量∑K HP_on(k)＜2HP时●室数增加时kmto＝0KEVI＝1●冷启动时kmto＝0KEVI＝3.0/室外HP×Ft/{∑K HP_on(k)×15} （1≤KEVI≤1.3）●热启动时kmto＝（1/20）×（25－To）（0≤kmto≤a）（2）合计室内机运转容量∑K HP_on(k)≥2HP时●室数增加时kmto＝0KEVI＝1●冷启动时kmto＝0KEVI＝3.0/室外HP×Ft/{∑K HP_on(k)×15} （0.4≤KEVI≤1.2）●热启动时kmto＝（1/20）×（25－To）（0≤kmto≤1.0）KEVI＝1.1×Ft/{∑K HP_on(k)×15} （0.6≤KEVI≤2）Ft（n）：始动后的压缩机指令频率（Hz）HP_on：运转室内机的容量（HP）（3）前馈控制进行PID控制前，一直进行前馈控制。
TI系列热力膨胀阀TI热力膨胀阀简介EmersonALCO公司有可以更换阀笼的TI(S)(E)热力膨胀阀是专门为制冷应用而设计的适用于超市的冷柜，冷库制造冰激凌的机器，储存牛奶的冷柜和运输冷却装置等T（S）（E）热力膨胀阀可灵活选择制冷量，是在宽广负荷和蒸发温度范围内进行稳定和精确控制的结构紧凑的热力膨胀阀的理想选择。
特点1、有八种基于R22的从0.5~19.5kw的不同制冷量大小的阀笼可供选择2、附可清洗或可更换的进口滤网3、大膜片使阀口的控制更顺滑和平稳4、提供不同的充注以配合不同的用途5、防锈的不锈钢动力头6、黄铜阀体可更容易地外接喇叭口螺帽7、内/外平衡式8、静态过热度可适度调整专业用语及说明TI E H W TIO-006阀系列E：外平衡：内平衡制冷剂代号充注代号W：液体充注阀芯阀芯型号TIO 00X 000 001 002 003 004 005 006平衡形式制冷剂名义制冷量Kw内TI-HW R22 0.5 1.3 3.2 5.3 8.5 13.9 16.9 19.5平衡外平衡 TIE-HW 内平衡 TI-SW R404A 0.4 1.0 2.3 3.9 6.2 10.1 12.3 14.2 外平衡 TIE-SW 内平衡 TI-MW R134a 0.3 0.8 1.9 3.1 5.0 8.3 10.1 11.7 外平衡 TIE-MW 内平衡 TI-NW R407C 0.5 1.4 3.5 5.7 9.2 15.0 18.3 21.1 外平衡 TIE-NW注：名义制冷量是在+38℃冷凝温度，+4℃蒸发温度和1K 过冷度ZZ 系列超低温用热力膨胀阀ZZ 系列超低温用热力膨胀阀简介应用于超低温领域的ZZ 系列热力膨胀阀适用于冷却环境气候实验室或实验柜的机械式制冷系统(特别是所需的蒸发温度低于-40℃)。
也适用于高空和仿真室，低温冶金室，低温室和适用于工业产品和生物医学实验的实验柜特点可拆卸结构使维修方便可更换式法兰体满足用户的接管需要改良的内部结构延长阀的寿命独有的阀笼波纹管在低温时消除摩擦最低蒸发温度可达-120℃最大工作压力450PSIGZZ系列膨胀阀选型表R22 R23 R404A型号制冷量kw 型号制冷量kw型号制冷量kwZZC-3/4HZ 1.8 ZZC1BG125 1.9 ZZC3/4SW 1.2 ZZC-1-1/2HZ 3.8 ZZC2-1/2BG125 4 ZZC1-1/2SW 2.6 ZZC-1-1/2HZ 6.4 ZZC4BG125 6.8 ZZC2-1/2SW 4.4 ZZC4HZ 10.2 ZZC6BG125 10.8 ZZC3-1/2SW 7 ZZC6HZ 15.4 ZZC9BG125 16.3 ZZC5SW 10.6 ZZC-HZ 20.5 ZZC13BG125 21.7 ZZC8SW 14.1注：R22制冷量是基于-40℃蒸发温度-6℃制冷剂进阀温度R23制冷量是基于-40℃蒸发温度-17℃制冷剂进阀温度R404A制冷量是基于-40℃蒸发温度-6℃制冷剂进阀温度T系列热力膨胀阀T热力膨胀阀简介可拆卸式热力膨胀阀由三部分组成，能够方便的调节和维修适用于多种制冷剂特点由动力头、阀芯、法兰三部分组成过热度部可调双向流通能力从14冷吨（R22）以上为平衡阀口设计Z充注特别适用于低至-30℃的低温应用专业用语及说明TCL E10H C5FT5/8*7/8ANG阀系列E：外平衡冷吨制冷剂代号H：R22M：R134aS：R404A/507N：R407C充注代号C：液体交叉充注CA：气体交叉充注W：mop充注Z：低温充注毛细管长度接口尺寸法兰连接方式ANG：直角S/T：直通T系列膨胀阀选型及说明阀系列名义制冷量阀芯编号法兰编号动力头编号TCLE R22R134a R404A R407C1/2H1/4M1/4S1/2N X22440B1B9761-4:1/2X5/8 :S/TX-6346-17:5/8X7/8:S/TC501-7:1/2X5/8:ANGA-576:5/8X7/8:ANG XB-1019HC-1B5FT(R22)XB-1019HCA -1B5FT(R22)XB-1019MC-1B5FT(R134a)XB-1019SC-1B5FT(R404A)XB-1019NW100 -1B5FT(R407C)1H3/4M1/2S1N X22440B2B2H1-1/2M1S2N X22440B3B3H2-1/2M2S3N X22440B4B5H3-1/2M3S5N X22440B5B7-1/2H5-1/2M4-1/2S7-1/2N X22440B6B10H7-1/2M7S10N X22440B7B12H9M8S12N X22440B8BTJLE11H9M7S11N XC724B4B B-504:5/8X7/8:ANG 14H11M9S14N XC724B5BTJRE14H11M9S14N X11873B4B10332:7/8X1-1/8:S/T10331:7/8X1-1/8:ANG 18H13M11S18N X11873B5BTER22H16M14S22N X9117B6B9152:7/8X1-1/8:S/T9153:7/8X1-1/8:ANGXC-726-HC-2B(R22)XC-726-HCA-2(R22)XC-726-SC-2B(R404A) 26H19M16S26N X9117B7B35H25M22S35N X9117B8B45H31M28S45N X9117B9BTIR55H45M39S55N X9166B10B9150:7/8X1-1/8:S/T9151:7/8X1-1/8:ANGTHR75H55M50S75N X9114B11B9149-1:1-1/8X1-1/8ANG9148-1:1-1/8X1-1/8:S/T 100H 68M60S100N X9114B13BTMR100H68M60S100N X9114B14B9149-1:1-1/8X1-1/8ANG9148-1:1-1/8X1-1/8:S/T注：名义制冷量是在+38℃冷凝温度，+4℃蒸发温度和1k过冷度A/B系列热力膨胀阀A/B系列热力膨胀阀简介用于空调热泵工程制冷系统和一些商业应用场合特点外形小巧紧凑，整体式设计A系列为单向流通。
表号：LJIII0200357
生效期：2011-1-28
文件名称：电子膨胀阀设计选型指导书
文件编号：SJZD20110019
山东朗进科技股份有限公司
2022年4月
产品型号、名称
电子膨胀阀
设计选型指导书
SJZD20110019
共13 页第 3 页
膨胀阀可靠开启时，膨胀阀进出口间的最大压力差。
四、原理介绍
4.1定义、功能
电子膨胀阀是一种节流元器件，可以按预设的程序控制步进电机的运转，由电机转子直接驱动阀针，改变阀口的流通面积，从而实现制冷剂流量控制的执行器件。
电子膨胀阀是由电子电路进行控制的膨胀阀，它是变频制冷空调设备中的关键部件。
电子膨胀阀有其他膨胀阀无法比拟的优点。
它的流量控制范围大，动作迅速，调节精细，动作稳定，可以使制冷剂往、返两个方向流动。
在变频式制冷空调设备中，压缩机由变频电动机拖动，电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化，最终压缩机的制冷量达到连续变化的自动控制，为配合制冷量的连续变化，采用电子膨胀阀与变频式压缩机匹配使用。
由于电子膨胀阀能够根据微电脑的指令，迅速调节阀的开启度，快速控制制冷剂的流量，可减小房间室内的温差，因而能够增强空调的舒适程度，又可最大限度的节能。
4.2 电子膨胀阀基本原理（图示）
电子膨胀阀根据电机的驱动方式分为减速型电子膨胀阀和直动型电子膨胀阀两大类。
减速型电子膨胀阀，电子膨胀阀线圈和阀体为一体，当脉冲电机通过减速齿轮组传递动力，与波纹管一起对阀针升程进行调节。
由于齿轮的减速作用，大大增加了输出转
5.4 根据系统的匹配需要选择合适的流量特性。
基于ATMEGA48V变频空调电子膨胀阀示教板的设计作者：吴启年来源：《职业·下旬刊》 2013年第12期文／吴启年摘要：电子膨胀阀作为制冷装置的一种新型节流元件，能保证制冷装置设备的换热器（蒸发器）的换热效率高、运行稳定、能耗低、温度控制精准，因此在家用变频空调器中得到广泛应用。
针对制冷课程中电子膨胀阀实训教学的需要，本课题使用ATMEGA48V单片机开发了变频空调电子膨胀阀示教板，使得电子膨胀阀的教学变得形象直观、简单易懂。
关键词：电子膨胀阀单片机ATMEGA48V X2003 LCD128×64一、课题背景及目的1．电子膨胀阀的优势目前，在家用空调器领域，制冷系统主要采用两种节流方式，一种是传统的毛细管节流，另一种则是电子膨胀阀节流。
定频空调器一般采用毛细管作节流部件，因为毛细管成本低、控制简单，且定频式空调器制冷量范围波动不大，工况较稳定。
但毛细管只能对制冷剂流量做微小的调节，故比较适合于负荷较稳定的系统，而在负荷变化大时，则无法及时有效地改变制冷剂流量。
电子膨胀阀相比毛细管节流，具有以下几个特点。
一是流量调节的及时性，可以及时响应压缩机排量的改变。
电子膨胀阀被广泛应用于各类制冷系统调节制冷剂流量，实现了制冷系统的状态控制，解决了兼顾系统的舒适性和系统运行的节能性的问题。
二是具有变负荷和工况适用性，可以在低温环境中提供较好的流量调节。
三是流量控制灵敏度高，降噪性能好，使制冷设备节能环保。
2．电子膨胀阀教学现状目前，电子膨胀阀在变频制冷设备得到日益广泛的应用，尤其在家用变频空调器中取得了很好的效果。
由于电子膨胀阀属于变频空调器的核心节流部件，在职业院校制冷专业的教学中常被作为重点内容，但是该内容的教学存在以下问题。
(1)电子膨胀阀工作驱动原理的知识点较抽象，教师不能够将电子膨胀阀的原理以动态演示的形式形象地讲授给学生，学生对知识点理解得不够深刻，(2)实训教学所使用的空调等教学仪器设备都已封装成型，学生难以观察电子膨胀阀的实际工作状况和控制原理；即使可以拆卸，也由于控制电路的工作原理过于复杂，给教学带来极大的困难。
表号：LJIII0200357
生效期：2011-1-28
文件名称：电子膨胀阀设计选型指导书
文件编号：SJZD20110019
山东朗进科技股份有限公司
2022年4月
产品型号、名称
电子膨胀阀
设计选型指导书
SJZD20110019
共13 页第 3 页
膨胀阀可靠开启时，膨胀阀进出口间的最大压力差。
四、原理介绍
4.1定义、功能
电子膨胀阀是一种节流元器件，可以按预设的程序控制步进电机的运转，由电机转子直接驱动阀针，改变阀口的流通面积，从而实现制冷剂流量控制的执行器件。
电子膨胀阀是由电子电路进行控制的膨胀阀，它是变频制冷空调设备中的关键部件。
电子膨胀阀有其他膨胀阀无法比拟的优点。
它的流量控制范围大，动作迅速，调节精细，动作稳定，可以使制冷剂往、返两个方向流动。
在变频式制冷空调设备中，压缩机由变频电动机拖动，电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化，最终压缩机的制冷量达到连续变化的自动控制，为配合制冷量的连续变化，采用电子膨胀阀与变频式压缩机匹配使用。
由于电子膨胀阀能够根据微电脑的指令，迅速调节阀的开启度，快速控制制冷剂的流量，可减小房间室内的温差，因而能够增强空调的舒适程度，又可最大限度的节能。
4.2 电子膨胀阀基本原理（图示）
电子膨胀阀根据电机的驱动方式分为减速型电子膨胀阀和直动型电子膨胀阀两大类。
减速型电子膨胀阀，电子膨胀阀线圈和阀体为一体，当脉冲电机通过减速齿轮组传递动力，与波纹管一起对阀针升程进行调节。
由于齿轮的减速作用，大大增加了输出转
5.4 根据系统的匹配需要选择合适的流量特性。
