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1、冰箱电气系统原理及主要零部件剖析,研发中心 国内产品开发部 胡国华 2006.12.11,根据控制方式不同可将冰箱可分为：机械冰箱和电脑冰箱。 机械冰箱：机械方式调节冰箱温度是最早、最简单的一种温控方式，靠冷藏室的温控器毛细管感温头进行感温来控制 压缩机开停。 电子冰箱：在机械冰箱的基础上增加了一些电子显示功能。但整机的温度控制权仍然属于冷藏室的温控器。 电脑冰箱：靠温度传感器(即热敏电阻)进行感温，来控制压缩机及其它负载的开停。突出特点是精确控温、模糊控制、附加功能(开门提醒、掉电记忆、键盘锁定、时钟、定时等)。,冰箱按控制方式分类,几种冰箱的电气系统原理,1、普通机械冰箱,2、带温度自感应
2、的机械冰箱,3、双系统电脑冰箱,4、四系统电脑冰箱,1、补偿加热器： 一般采用电阻加热丝（如镍络丝），加工成盘管式紧贴在冷藏蒸发器背面。其电源串联在专用开关（补偿开关）上，它的作用是在环境温度（房间温度）低于10度时开启此开关，加热丝通电发热，有意识地提高冷藏室的温度（拉开与房间温度的温差），促使温控触点闭合，压缩机通电运转。 冰箱在天气冷的时候，往往不启动，致使冷冻室化冰。出现这种问题时可打开冰箱门，检查“温度补偿开关”是否打开，因为冰箱的温控器控头是装在冷藏室内的，当环境温度低于10，接近或低于冷藏箱内温度时，冰箱将很难启动。因此要将温度补偿开关打开，提高温控器探头处的温度，以便强制冰箱启
3、动使冷冻室不至于解冻。同时要记得，当环境温度高于10时，不要忘了将“温度补偿开关”开闭，否则会产生不停机的现象。 补偿加热器启动后，使冷藏室温度升高，达到开机温度，压缩机开机，冷冻室才能满足性能要求。,一、机械冰箱,2、定温复位温控器： 控制压缩机开停从而来控制冰箱内温度的元件。 压力式温控器可分为三部分：感温组件、开关盒和主体组件。感温组件的作用是将感温部的温度变化由工质的作用转化为系统内的压力变化，再通过波纹管将压力变化转化为具有一定位移的推力变化。开关盒组件的作用是在外界位移的作用下使触点断开或接通，从而控制电路的开停。主体盒的作用是将感温组件的力进行平衡，位移放大，产生推动开关盒组件的
4、力和位移，获得不同的温度特性。 可以定义压力式温控器为：将感温部件温度变化转变为系统内压力变化，再通过一定机构推动开关通断的一种温度控制器。 温控器通常置于冷藏室中。感温管与冷藏室蒸发器相接触。它不管冰箱停机温度高低，其开机温度总是恒定的。在每次停机后待冷藏室蒸发器温度上升到某一设定的温度（如4C）左右时才开机。这机，冷藏室蒸发器上所结的霜在压缩机开机前基本上都能自然熔掉。 它的档位有数字（07）也有（弱、中、强）。数字越大或越强对应箱内的温度越低，气温较高时（如夏季）一般调至1-3档；气温较低时（如冬季）调至3-6档。 通常0为停机档、7为不停机档。,3、补偿开关/温控磁性开关： 普通补偿开
5、关：此开关仅在环境温度低于10打开，低于10如不打开，冰箱可能长时间不启动，冷冻室温度偏高；高于10时（夏天），如果打开此开关，冰箱则可能开机时间过长。 温度自感应技术：自感应技术是在冰箱上增加一个温控磁控开关，代替原来机械温控冰箱的手动温度补偿开关，在机械冰箱温控上实现自动温度补偿。当环境温度小于12度时，自感应开关接通，实现补偿，当环境温度大于16度，自感应开关断开，取消补偿。免去了手动开关的操作麻烦，又能带来节电、补偿准确的好处。由于该开关一年只需要动作一次，因此常常被用户忘记，进入冬天将开关置于补偿状态后往往就不记得在冬天过完以后退出补偿状态，最终结果导致用户无端多耗电，在夏天甚至不停
6、机。采用磁敏温控开关代替手动开关以后，完全解决了该问题，用户再也不会因此多耗电，冬天也不会不开机。,4、门灯开关/磁性门灯开关： 控制冰箱照明灯的亮、灭。冰箱冷藏室门开时照明灯亮，冰箱冷藏门关时照明灯灭。 磁性门灯开关：是一种位置检测开关，在正常的工作条件下，该元件在预定的距离范围接通和断开，由磁簧管、永磁铁配套组成。 磁性开关原理： 当没有外磁体时，在内磁环的作用下使干簧管内两触点接通，磁性开关处于常闭状态，故在冷藏门打开时灯点亮。当冷藏门关闭时，冷藏门上的外磁体将内磁环的磁场消除，两触点断开，磁性开关常开状态，故在冷藏门关闭时灯熄灭。,5、照明灯/220V LED灯： 普通白炽灯1015W
7、，这种灯泡寿命非常短，且效率低。 采用LED发光二极管的冰箱照明灯，效率高，能耗低（0.51W），寿命特别长。,6、压缩机PTC启动器、过载保护器（分体式、整体式） PTC启动器 PTC元件是以酞酸钡掺含微量稀土元素，采用陶瓷工艺而制成的一种半导体晶体结构。外面有绝缘壳和接线端子。PTC元件具有正温度系数电阻特性。当温度达到某一临界点时（居里点）时，其阻值会发生剧增。由于这一特点，PTC启动器具有无触点开关的作用。冰箱开始启动时，PTC元件温度较低，电阻小，电流易通过。在电动机启动时，启动电流猛增（是正常电流的57倍）。于是，PTC 元件的温度也随之升高。到临界温度后（约100），电阻值剧增到
8、数万欧姆，电流很难流过，可视为断路。这样，与之相串联的启动绕组就断电，而运转绕组投入工作。 过载保护器 保护器串入主电路中，它的触点是常闭的。在一般情况下导通。当电路中因过载而使电流增大时，电阻丝会发热，使与之相邻的双金属片受热变形，向上弯曲，于是触点断开，压缩机停止运行，起到了保护压缩机的作用。 由于过载保护器是紧贴在压缩机外壳上的，所以双金属片又能感受到外壳的温度。若压缩机工作不正常，壳体温度达到90以上，双金属片也会因受热而弯曲变形将触点断开。所以这种保护器具有过流和过热双重保护作用。,7、带脉冲发生器的电磁阀： 实现机械三门冰箱软冷冻和冷冻切换的功能。,1、12V LED灯： 效率高，
9、能耗低（0.51W），寿命特别长。,一、电脑冰箱常用,2、主控板： 单片机系统，实现信号输入、输出控制。 信号输入：温度传感器、按键、门开关 输出控制：压缩机、电磁阀、照明灯 其它：显示、蜂鸣器,3、显控板：顶盖显示、门上显示 显示： LED：发光二极管/数码管/屏 LCD：正性显示/负性显示/点阵 TN、STN、TFT 液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光，通常配不同颜色的背光使用。它显示图案或字符只需很小能量。正因为低功耗和小型化使 LCD成为较佳的显示方式。 液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用
10、下能改变其排列方向。 对于TN-LCD显示，当未加电压到电极时，LCD处于“OFF“态，光能透过LCD呈白态；当在电极上加上电压LCD处于“ON“态，液晶分子长轴方向沿电场方向排列，光不能透过LCD，呈黑态。有选择地在电极上施加电压，就可以显示出不同的图案。对于STN-LCD，液晶的扭曲角更大，所以对比度更好，视角更宽。,4、VFD：真空荧光显示屏VFD（Vacuum Fluorescent Display）是从真空电子管发展而来的显示器件，它的基础特性与电子管的工作特点基本相同。由发射电子的阴极（直热式，统称灯丝）、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构成。它利
11、用电子撞击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光显示器件。由于它可以做多色彩显示，亮度高，又可以用低电压来驱动，易与集成电路配套，所以被广泛应用在家用电器、办公自动化设备、工业仪器仪表及汽车等各种领域中。但使用寿命短是它的致命弱点，且成本较高。 按键：普通按键、电容感应式触摸按键 触摸屏：液晶显示、触控操作一体化,液晶显示、触摸按键示例：,5、脉冲电磁阀 电磁阀由电磁线圈、活动衔铁(阀针)和阀体组成，用于制冷系统中执行通-断的自控阀，以控制制冷剂的流量，流向等。当系统需要改变冷媒流向时可通过向阀发换向脉冲来改变冷媒流向。 单阀：双温区,组合阀：串联，多温区 1 压缩机，2冷凝器，A、B、C电磁阀
12、，4a-4d毛细管，5a-5d蒸发器,6、温度传感器： 温度传感器为负温度系数热敏电阻，简称NTC，其阻值随温度升高而降低，随温度降低而增大。温度传感器在电路中主要采用上拉电阻分压法来检测温度变化，温度变化使热敏电阻阻值变化，CPU的A/D转换通道对应的电压也随之变化，CPU根据电压的变化来决定冰箱的工作状态。,1、化霜加热器、化霜温控器、除霜定时器 从保鲜、节能的角度来说，除霜加热器应是自动感测霜层厚度，做到有霜则除，但目前霜层检测无法准确，因此，现阶段除霜加热器的控制一般条用定时接通除霜、温度达到预定的除霜温度切断的办法控制。 压缩机工作时，除霜定时器累计压缩机的工作时间，当压缩机累计工作
13、时间达到一定时间时（如8小时），定时器内触点动作接通除霜加热管，除霜加热管加热，使蒸发器表面的温度达到设定温度时（如6左右），除霜温控器动作，断开除霜加热器，几分钟后，定时器接通压缩机回路，开始下一个化霜周期。,一、风冷冰箱常用,2、温度熔断器 由于对于冰箱而言，除霜加热器是一个加热装置，如果除霜加热器不能有效关断造成火灾的危险，因此，在除霜加热器控制中，通常增加了温度熔断器保护。温度熔断器是一种超温保护用的安全元件。当温度达到设定温度时，它能够发生一次性动作而不能复位。温度熔断器是当除霜加热器失控，使蒸发器温度达到一定温度（如78度）时自动熔断，切断加热回路。,3、风门控制器 这种温控器通常
14、用于双门双温风冷冰箱中，风门温控器置于冷冻室和冷藏室中间的隔层内。其工作原理为：用感温包内感温剂随温度变化而变化的压力来推动风门，使风门开度变化，用以控制吹入冷藏室的冷风量，从而达到对冷藏室温度进行控制的目的。,1、紫外杀菌灯 紫外线杀菌灯与日光灯、节能灯发光原理一样，灯管内的汞原子被激发产生汞的特征谱线。低压汞蒸气主要产生254nm和185nm紫外线。日光灯、节能灯灯管采用的是普通玻璃，紫外线不能透出来，被荧光粉吸收后发出可见光；而杀菌灯灯管则用透紫钱玻璃或石英玻璃生产。紫外线穿过玻管壁透射出来。 254nm波长的紫外线很易被生物体吸收，作用于生物体的遗传物质DNA，使DNA遭到破坏而导致细
15、菌死亡。185nm波长紫外线与空气作用可产生有强氧化作用的臭氧，可有效地杀灭细菌。紫外线可集中很高的强度在短时间内杀灭细菌和病毒。属于纯物理消毒方法，无二次污染。 紫外杀菌灯定时释放出254纳米波长的紫外光，激化二氧化钛纳米光触过滤网散发出氢氧自由基，高效杀灭有害菌，并将其分解转化成为水和二氧化钛，使食物持久保鲜。,四、其它,2、风扇（DC 12V） 风扇电机是为箱内热交换气流循环而设置的，所以风扇电机的开停一般与压缩机的开停同步，即压缩机开机，风扇电机运转，压缩机停机，风扇电机停止运转，同时，为了防止开门时的冷气外泄，风扇电机的开停还受到门开关的控制，即冷藏、冷冻室中任何一个门打开，风扇电机停止运转。,3、负离子发生器 负离子是通过负离子发生器将低电压通过升压电路升至为直流负高压，利用碳毛刷尖端直流高压产生高电晕，高速的放出大量的电子（e-），而电子并无法长久存在于空气中（存在的电子寿命只有纳秒级），立刻会被空气中的氧分子（O2）铺捉，形成负离子。它的工作原理与自然现象“打雷闪电”时产生的负离子的现象相一致。,