关于电冰箱的介绍

电冰箱的简介
世界上首台家用的制冷设备在1910年左右出现，1913年拉森制造了一台人工操作的家用冰箱，1918年美国卡尔维纳特公司首次成功地试制出商业和家用自动电冰箱，到1920年为止约售出200台，1926年美国奇异公司经过11年的试验，制造出世界第一台密封式制冷系统的电冰箱，1927年第一台家用吸收式冰箱问世。

电冰箱是冷藏食物的家用电器，一般冰箱是由四大件组成:压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，根据控制或是使用需要中间可以选择安装压力控制器、温度控制器、干燥过滤器等辅助器件，但四大件是必不可少的。

电冰箱的工作原理
制冷剂在压缩机运转制冷时，在各器件(管路)的状态、压力、温度不同。

温器，有双门、三门、及四门冷藏、冷冻电冰箱。

制冷系统工作受控于电气系统，电气系统控制的依据是根据用户设置。

电冰箱器件按作用分为制冷系统、电气系统、箱体、附件四种，但各种器件是相互联系的，如压缩机和双温双控电路中电磁阀具有制冷、电气双重功能，制冷系统中防露管全部内藏于箱体门框内，毛细管部分内藏于箱体内，有的电冰箱将蒸发器全部或部分内藏于箱体内。

制冷系统工作原理
电冰箱的制冷作用是将箱内热量转移到箱外，这个热量转移过程是借助循环流动，不断进行液态→气态转换的制冷剂完成的。

又因箱内温度低于箱外，按热力学第二定律，高温物体热量能自动地向低温物体传热，如果要使热量从低温物体转移到高温物体，需补充一定条件，这一补充条件就是压缩机所做的机械功。

如水流一样，要想让水由低水位流向高水位，就必须用水泵从低出往高处抽水。

在电冰箱制冷系统中压缩机就起水泵作用，将蒸发器中低温制冷剂的热量移向高温冷凝器。

制冷剂在制冷系统循环流动过程中，之所以能将箱内热量转移到箱外，是因
为制冷剂在循环流动过程中不断的变换压力，从而不断的变换沸点，使制冷剂在低温的箱内管路（蒸发器）蒸发吸热，在高温的箱外管路（冷凝器）冷凝散热。

制冷管路中压力的变换是由蒸发器和毛细管实现的。

压缩机介于蒸发器和冷凝器之间，对制冷剂起升压升温作用，毛细管介于冷凝器与蒸发器之间，用于对制冷剂降压。

制冷系统除压缩机外，还包括制冷剂冷凝器、干燥过滤器、节流降压的毛细管、蒸发器等装置，有的机型还有门框防结露装置。

对于使用旋转式压缩机的机型，还有储液器(罐)和防止停机后制冷剂由压缩机倒流向蒸发器的单向阀。

对于双温双控机型，还增加一个冷冻毛细管，及控制制冷剂走向的换向装置——双向电磁换向阀。

①压缩机
压缩机是制冷系统的心脏，属于机电一体化器件，既是制冷系统的发起者，又是电气系统的最终工作着。

它的主要任务是把电能转变成为机械能，推动活塞运转产生吸排气和压缩功能，用于进行热能交换，并使制冷剂在系统中往复循环，它吸入来自蒸发器已吸收了热量而变成气态的制冷剂，经过压缩变成高温高压气体，输送到门框防露管。

这一过程是以电机为动力，即将电能通过电机转换成机械功，通过压缩机又使机械功转换成热能。

压缩机的结构和基本原理：
压缩机封闭是一个封闭结构，家用电冰箱用压缩机多为单相电机，在定子上设有运行绕组和启动绕组，对应三个端子，即公共端子、运行端子、启动端子。

由于两个绕组在线径、匝数和分布上不同，当输入同相位的50Hz交流电时，就在两个绕组上产生了不同相位差的电流，由此产生旋转磁场，使电机转子转动。

单相电动机启动绕组多是加电瞬间有电流流过，这个电流称为启动电流，是由与启动绕组串联的电容、继电器或PTC启动器控制。

往复式压缩机，又称为活塞式压缩机，它将电机的旋转运动变成活塞运动，靠活塞在汽缸中来回做直线运动所构成的可变工作容积，来完成气体的压缩和输送工作。

工作原理：压缩机的一个工作周期包括压缩、排气、膨胀、吸气四个过程。

压缩过程
当汽缸内充满低压蒸气时，活塞从下至点开始往上移动，汽缸容积逐渐缩小，汽缸内的蒸气受到压缩,压力与温度均随之上升。

吸气阀片受到较高蒸气压力而关闭。

排气阀片则因这时气压尚未超过排气腔压力而继续保持紧闭。

这样，蒸气的压缩过程将持续到活塞行至汽缸内蒸气压力等于排气腔压力时为止。

排气过程
活塞继续向上移动，被压缩的蒸气压力就要比排气腔压力高。

当蒸气压力稍大于排气阀片的重力和弹簧力时，排气阀片被顶开。

于是。

汽缸内的高压高温蒸
气开始由上行的活塞排出．并进入排气腔内，直到活塞移到上至点时，排气过程才结束。

这里要注意到，余隙容积里依然残留着一小部分蒸气无法排出．其压力与排气腔压力相等时，排气阀片靠本身的重力和弹簧力又重新落下，盖住阀口，排气阀片关闭。

膨胀过程
活塞从上至点开始向下移动。

汽缸容积逐渐变大，残留在余隙容积中的蒸气就要膨胀，如图所示。

其压力和温度也随着下降，直到蒸发压力降低到等于吸气腔压力时，膨胀过程结束。

在这期间排气阀片处于关闭位置。

吸气过程
活塞继续下移，汽缸内蒸气压力开始低于吸气腔压力。

当其压力差足以顶开吸气阀片时，吸气过程便开始，如图所示。

活塞下移至下至点时，吸气过程才结束。

②冷凝器
冷凝器，故名恩义，是把气态制冷剂冷却凝结为液态的装置。

冷凝器位于电冰箱后背或两侧。

其任务是使压机排出的高温、高压制冷剂蒸气．在流经冷凝器的途中经过热量的传递，向空气中散热，使制冷剂降温冷却凝结为液态。

由于冷凝器管路很长，压缩机排出的高压、高温气态制冷剂在流经它的过程中,经过热量的传递向空气中散热。

温度逐步下降而冷凝为液态制冷剂。

（1）冷凝器的冷却方式
冷凝器冷却方式分自然对流冷却和风扇强制对流冷却两种。

目前电冰箱一般采用自然对流冷却方式。

有的电冰柜采用强制对流冷却方式，其冷凝器多采用翅片，设置在箱体底部。

（2）冷凝器的结构和种类
冷凝器有外露式和内藏式两种，但均由直径为6mm-8mm的金属管弯制而成。

外露冷凝器
外露冷凝器有百叶窗式、钢丝式、翅片式三种，如图a、b、c如示。

百叶窗式、钢丝式冷凝器的冷凝管通常由直径为6mm-8mm、壁厚为O．5mm-1mm 的紫铜管或复合钢管(又称邦迪管)弯制而成。

散热采用素钢片。

复合钢管实际上是内外镀铜管，就是先在窄条钢带上镀铜，然后由卷管机卷成圆管，由缝焊机缝焊好。

因此，这种冷凝器焊缝开裂是导致制冷剂泄漏的常见原因。

翅片式冷凝器，冷凝管通常采用铜或铝管，散热采用铝片。

这种冷凝器外表面积大、体积小，所以必须采用强制对流冷却才能提高效率。

一般用于带有风扇电机的电冰柜。

内藏式冷凝器
冷凝盘管被挤压或黏结在箱背或两侧薄钢板里。

散热效果比外露式差。

③干燥过滤器
干燥过滤器,简称过滤器，它介于冷凝器和毛细管之间，主要用于吸收制冷系统中残留水分及过滤有形灰尘和金属等异物，以避免制冷剂中的微量杂质和水分进入毛细管，影响制冷剂流通，从而保证制冷系统正常工作。

干燥过滤器结构和原理
干燥过滤器以分子筛或硅胶为干燥剂构成，如图所示。

分子筛的选取原则是必须使制冷剂易通过而水分子被吸附。

R134a选用分子筛直径要介于R134a与水之间的XH-7或XH-9（后者干燥性更强，体积更大，效果更好）。

R600a制冷剂要用XH-9干燥过滤器，而R12制冷剂只需用普通XH-5干燥过滤器即可。

XH-5，XH-7，XH-9型干燥过滤器分子筛选用材料不同，所以不能相互替代。

④毛细管
电冰箱制冷是靠制冷剂液态→气态相互转换实现的，制冷剂液态，气态之所以相互转换，是因为制冷管路内压力不同，导致制冷剂沸点变化。

本节所讲毛细管就是变换制冷管压力的装置之一。

毛细管结构和作用：毛细管是非常细的铜管，它的内径为0.5mm-1mm，长为1-3m，介于冷凝器和蒸发器之间，是一种节流装置。

由干燥过滤器输送来的高压液态制冷剂，通过毛细管节流，被限制节流、控制流量，使其完全、充分液态进入粗口蒸发器后，压力自然下降为低压，以便于制冷剂在蒸发器内汽化。

为了提高制冷性能，与干燥过滤器相连的毛细管部分同蒸发器回气管接进行热交换，利用蒸发器回气管的低温对毛细管内制冷剂降温，使毛细管内制冷剂充分液化。

为此，多数电冰箱把蒸发器回气管插入螺旋状毛细管内，而新飞等少数电冰箱把毛细管插入到回气管内。

⑤蒸发器
作用是将被冷却介质的热量传递给制冷剂的热交换器。

液态制冷剂经毛细管节流降压进入蒸发器后，因压力下降，制冷剂沸点随之下降而蒸发为气体，蒸发过程中吸热，从把箱内的热量转移到制冷剂。

液态制冷剂经孔径很细的毛细管进入孔径大的蒸发器，压力突然减小使沸点下降而蒸发为气体，并在蒸发时吸收周围(冷冻和冷藏室)的热量，从而降低冷冻、冷藏室温度。

被蒸发器气化的制冷剂再次被压缩机吸入，制冷剂在系统中如此反复循环，将电冰箱内热量通过制冷剂传递给周围的空气，从而使电冰箱达到制冷目的。

蒸发器的结构
目前电冰箱蒸发器多由8mm铜管或不锈钢管弯制而成。

直冷双门冰箱设有冷冻、冷藏两个蒸发器，多内藏于箱体内，冷冻室蒸发器多采用“II”或“回”字形，置于冷冻室；冷藏室蒸发器多采用板管式，置于冷藏室后背。

也有少数冰箱，冷冻室蒸发器外露。

蒸发器通常外接储液器，俗称储液罐，用于储存未被蒸发器汽化的液体制冷剂，以防止“液击”压缩机阀片及制冷剂的液-液循环，储液器位于蒸发器出口和压缩机回气管之间，制冷系统中多数不标注。

有的内藏于箱体内且倾斜45°，有的接于蒸发器出口处。

电气系统工作原理
1、电气系统的主要组成部分
电冰箱的配有不同形式的半自动或全自动的控制装置，它们按照用户的要求，半自动或全自动地控制电冰箱的正常工作。

控制系统的主要对象是压缩机电机，电加热器和照明灯，双温控直冷式的双向电磁换向阀及冷式电冰箱的蒸发器风扇电机。

电气控制装置可分以下几部分。

①温度控制装置
采用温控气或电脑板，使电冰箱在规定的使用环境温度下。

将箱内温度保持在一定范围内。

温度控制装置通过温控感知箱内温度，并据此确定是否接通或切断压缩机回路，实现电冰箱制冷。

温控器大体分为机械式和电子式两种。

下面介绍机械式温控器的结构和工作：机械式温控器实际是压力温控器，它利用感温管感受箱内温度来控制一对电触头的通断，达到接通或断开压缩机回路，实现开、停机控制。

其控制原理是感温管内感温剂受温度的影响膨胀或收缩，压力随之升高或降低，通过支架带动快速活触点上移下移，与固定触点接通或断开，如图所示。

电子式温控器的结构和
工作
热敏电阻式温度控制器属于电子温控器。

这种温控器所用的传感器元件是一支热敏电阻，多见于电控电冰箱。

它的工作原理是将热敏点阻直接放在箱内适当位置，箱内温度变化，其阻值随之变化，电阻两端电压相应发生变化，该电压作为检测信号送到微处理器相应引脚，微处理据此判断箱内温度，再通过控制电路控制压缩机的运转或停机，实现对箱内温度的控制。

②化霜控制装置
当电冰箱在正常的运转过程中，由于箱内蒸发器的表面结霜越来越厚，导致蒸发器的吸热效能减低，箱内温度上升。

为解决这一问题，设置化霜装置。

基本化霜控制电路
如图所示，将一个简单的化霜定时器接在普通温控前面，活动触点一般设定在每隔12h或24h，将制冷压缩机的电路断开一次（断开时间约为30min），同时接通蒸发器化霜加热器，对蒸发器加热化霜。

当化霜定时器达到原来调定的断开时间后，化霜定时器活动触点跳回原来位置，停止加热化霜，并接通压缩机供电使之运转制冷。

当箱内温度降到原来所控的温度时，温控器便于重新恢复对箱内温度的控制。

以后重复上述过程。

③压缩机启动和保护装置
为配合压缩机启动特性要求，而设置启动器。

为确保电机正常启动并对惦记运行进行安全保护，而设置过载热保护器。

启动器和保护必须配套，且与压缩机功率匹配，否则不能正常工作，甚至会损坏。

启动器用于在加电瞬间接通压缩机启动绕组回路，使启动绕组有电流流过，产生与运行绕组方向不同磁场，合成为旋转磁场，使电机转动。

过载保护器平时呈现常通低阻值，接通压缩机回路；但在压缩机工作电流过大或温度过高时，过载保护器呈现断开高阻值，切断压缩机回路，达到保护压缩机的目的。

老式电冰箱有的使用整体式动保护器，现很少见到。

部分老电冰箱有的将保护器设置在压缩机内，称为内藏式过载保护器。

使用R600a无氟制剂的新型电冰箱，启动器采用PTC式，过载保护器采用内藏(即封闭)式，且铭牌上应有黄色火焰易燃易爆标志。

过载保护器的结构和工作
过载保护器全称过载过热保护器，又称保护继电器或热保护器最常用的是碟形过载保护器，它由电阻加热丝、双金属片及一对常闭型电触头组成。

过载热保护器
它串联于压缩机供电电路，开口端紧贴压缩机外壳固定。

当电流过大时，电阻丝温度升高，烘烤双金属片使它反向弯起，与触点分离，切断压缩机的供电回路。

同理，当某种原因使压缩机壳体温度过高时，双金属片受热影响而变形，切断供电电路，也会实现保护目的。

压缩机功率不同，配套使用的过栽保护器型号不同，接通和断开温度不同，还有一点需要注意的是使用R600a无氟制冷剂电冰箱的过栽保护器为防爆型。

即内藏封闭式且铭牌上应有黄色火苗易燃易爆标志。

④低温补偿装置
低温补偿装置，又称冬季补偿装置，有自动和人工控制两种方法。

前者通过突跳式温控器实现；后者通过打开或关闭低温补偿开关实现。

因有资料表明，电冰箱冷冻室，冷藏室漏热随环境温度的下降热下降，如16°C时，冷冻室温度会升的漏热量仅是30°C的68%，冷藏室温度回升的漏热量仅
是30°C时的53.2%。

当环境温度低于10°C，电冰箱漏热量少，压缩机运转制冷会很快达到冷藏室温控器停机温度，形成开机时间短，停机时间长，使冷冻室温度达不到设定值。

当环境温度降低于5°C时，基本上与冷藏的温度一致，且属于温度控制停值，这时温控器处于“断开”状态，所以难以启动电冰箱运转制冷。

为此。

许多电冰箱设置的低温（冬季）补偿电路，使温控器主体温度比周围温度高。

这样一方面可保护冰箱可靠启动，另一方面可改善冷冻室的温度特性，从而解决电冰箱环境温度过低时，启动困难或停机时间长，开机时间短，使冷藏室温度过低达不到要求的问题。

⑤照明控制装置和蒸发器风扇控制装置
照明装置主要完成箱门打开时箱内照明灯点亮，箱门关闭时照明灯熄灭的控制，故此灯开关设置在冷藏室箱门的门框上。

间冷式电冰箱蒸发器风扇的控制与照明灯相反，无论是打开冷冻室还是冷藏室门，蒸发器风扇立即断电停转。

2、电机
任何电冰箱都需要设置压缩机，而对于间冷电冰箱还要设置蒸发器风扇电机，化霜定时器电机，大型冰柜有的还设置冷凝散热风扇电机。

家用电冰箱都采用单相电源，所以下面只介绍单相电机。

①电机结构
单相电机在定子上没有设有运行绕组（又称主绕组）和启动绕组（又称副绕组）两组绕组。

由于两组绕组在线径，匝数和分布上不同，当输入同相位的50Hz 交流电时，就在两个绕组上产生了不同相位差的电流值，从而形成方向，强度不同的磁场，两者合成为旋转磁场，使电机转子转动。

②电机的分类
有压缩机，风扇机，化霜定时电机。

压缩机在压缩机一节将详细介绍。

下面介绍风扇电机。

风扇电机的绕组输入电压后，产生磁场使转子转动，带动扇子旋转，使气体强制对流进行热交换。

间冷机蒸发器风扇运转，强迫蒸发器冷量散向冷冻室和冷藏室。

间冷式电冰箱内的蒸发器电机由于工作在低温，高温的恶劣环境中，因此，对风扇电机有严格的技术要求。

风扇在使用过程中，无须用户向电机加注润滑油，冰柜冷凝风扇运转，强制冷凝器热量散发到空气中。

3、普通电冰箱电气系统的工作原理
普通直冷式电冰箱电气系统，压缩机启动方式有继电器启动式、PTC启动式两类。

今天主要介绍继电器启动式电气系统，电路见附件：
刚插上电源，因温控器和过载过热保护器处于接通状态，交流220V电压通过继电器绕组、压缩机运行绕组CM及过载保护器形成回路，产生6A-lOA的大电流。

这个大电流使启动继电器衔铁吸动(吸合电流为2．5A)，使继电器常开触点接通，压缩机启动绕组CS得电产生电流，形成磁场，转子转动。

电机转速提高后，在反电动势作用下，电路中电流下降，当下降到不足以吸动衔铁(释放电流为1.9A)，继电器常开触点断开，启动绕组停止工作，电流降到额定电流(1A左右)，电机正常运转。

过载过热保护器触点正常时处于常闭状态，但在电机过流或压缩机壳体温度过高时自动转入断开状态起保护作用。

因过载过热保护器与压缩机串联，遇压缩机过载时电流增大，流过过载保护器内的电阻丝的电流也增大而发热，双金属片会因受热迅速变形，使触点断开。

切断压缩机供电，电机停止转动。

另外，因过载保护器紧固压缩机外壳，当压缩机因故壳体温度过高时，也会导致过载保护器内双金属片变形反折，切断压缩机供电电路。

过几分钟后，过载保护器内双金属片恢复到原位，又接通压缩机回路，压缩机继续运转。

过载保护器接通和断开转换一次，就发出一声“咔”响，所以遇有压缩机不能正常运转且有规律地发出“咔、咔”声时，就判断为过载保护。

温度控制器感温头固定在蒸发器表面，当感温头感知的温度达到设置要求时，温控器自动断开，切断压缩机供电，停止制冷。

一段时间后，随着箱内温度的升高，当温控器感知温度高至一定值时自动转人接通状态，再次对压缩机供电，压缩机再次运转制冷。

冷藏室箱门关闭时，位于冷藏室箱门框的门灯开关受挤压而断开，切断门灯供电，冷藏室灯不亮。

但打开冷藏室门时，门灯开关弹出，处于接通状态，使门灯形成回路而发光。

增加了一只3uF运行电容和温度补偿器件。

运行电容增大电机的转矩，改善功率因数和降低功率消耗。

温度补偿开关和补偿电热组件组成低温补偿电路，防止电冰箱在环境温度过低时电冰箱不启动或停机时间过长，使冷藏温度过冷，冷冻室温度偏高。

低温补偿电路因与温控器并联，所以与压缩机的工作互为反向。

因温控器的触点2、3接通时压缩机得电运转制冷，同时短接低温补偿电路而无法加热。

当箱内温度到预定值时，温控器端予触点
2、3断开，切换压缩机供电，压缩机停转终止制冷。

与此同时温度补偿开关、补偿电热组件通过压缩机得电工作，其电流走向是：电源插头L端一温控器l、2端子一温度补偿开关一R补偿电热组件一过载保护器一压缩机运行绕组一电源插头N端。

由于加热组件的功率小、阻值大，压缩机功率大、阻值小，因此加到压缩机的电压仅有几伏，这样小的电压，压缩机既不会工作，也不会发热。

所以加热组件加热时对压缩机几乎没有影响。

5、双温双控电冰箱结构和工作原理
双温双控电冰箱，采用双毛细管、双温控器，通过二位三通双向电磁换向阀形成双制冷回路，解决了利用小压缩机带动大容量、大冷冻室(大于总容量的30％)冷量分配难题。

双温双电冰箱与普通电冰箱相比，制冷系统增加一个毛细管和一个双向电磁换向阀，电气系统增加了一个冷冻温控器。

①双温双控制冷系统的工作原理
图是双温双控典型制冷系统，制冷剂走向如图所示。

制冷系统由压缩机、过滤器、冷凝器、电磁阀、冷藏室毛细管和冷冻室毛细管、冷藏室蒸发器和冷冻室蒸发器等。

制冷剂走向框图
组成，比一般的双门直冷式冰箱的制冷系统增加一个毛细管、一个负责冷量分配的电磁阀。

在电磁阀断电时，电磁阀不动作，接通冷藏毛细管，这样来自冷凝器的高压液体制冷剂经过滤器、电磁阀进入冷藏室毛细管节流，高压液态制冷剂在由毛细管管口喷出至冷藏蒸发器的瞬间变为低压，低压液体首先进人冷藏室蒸发器，吸收周围空间热量，然后进入冷冻室蒸发器，吸收冷冻室热量，低压液体充分蒸发汽化后，全部转化为低压气体，被吸人压缩机压缩为高压、高温气体后，再排至冷凝器。

这个制冷过程与普通双门直冷式冰箱制冷剂的循环路径是相同的，即冷藏、冷冻室同时制冷。

在电磁阀通电时，电磁阀动作，切断冷藏室毛细管走向，制冷剂经冷凝后流经冷冻室毛细管减压节流，然后直接进入冷冻室进行蒸发汽化，使冷冻室内部降温，汽化后的制冷剂气体再被吸入压缩机压缩。

这个制冷过程中仅冷冻室制冷，而冷藏室不制冷。

②双温双控电气系统的工作原理
图是双温双控直冷式电冰箱电气系统，与普通电气系统比较，多冷冻室温控器和电磁换向阀(简称电磁阀)。

冷藏室温控器除控制冷藏室温度外，同时控制着电磁阀的工作状态。

即其控制原则是：当冷藏室温度没有达设置值时，冷藏室温控器接通压缩机回路，同时切断电磁阀回路，电磁阀失电接通冷藏毛细管，使冷藏、冷冻同时制冷；当冷藏室温度达到设置值时，冷藏室温控器切断压缩机的供电回路，接通电磁阀回路，电磁阀得电吸合，截断冷藏室毛细管，接通冷冻室毛细管，使冷冻室单独制冷。