变频空调技术知识

一.变频空调与普通空调的比较 

变频空调的优点 

  表1  变频空调与常规空调的比较

序 号项    目常  规  空  调变  频  空  调

1适应负荷的能力不能自动适应负荷变化自动适应负荷的变化

2温控精度开/关控制,温度波动范围达2℃降频控制,温度波动范围1℃

3启动性能启动电流大于额定电流软启动，启动电流很小

4节能性开/关控制，不省电自动以低频维持，省电30%

5低电压运转性能180V以下很难运转低至150V也可正常运转

6制冷、制热速度慢快

7热冷比小于120%大于140%

8低温制热效果0°C以下效果差-10°C时效果仍好

9化霜性能差准确而快速，只需常规空调一半的时间

10除湿性能定时开/关控制，除湿时有冷感低频运转，只除湿不降温，健康除湿

11满负荷运转无此功能自动以高频强劲运转

12保护功能简单全面

13自动控制性能简单真正模糊化、神经网络化



·         变频空调的控制特点

1.适应负荷的能力

     如图1，常规空调的制冷能力随着室外温度的上升而下降，而房间热负荷随室外温度上升而上升，这样，在室外温度较高，本需要空调向房间输出更大冷量时，常规空调往往制冷量不足，影响舒适性；而在室外温度较低时，本需要空调向房间输出较小冷量，常规空调往往制冷量过盛，白白浪费电力。而变频空调通过压缩机转速的变化，可以实现制冷量随室外温度的上升而上升，下降而下降，这样就实现了制冷量与房间热负荷的自动匹配，改善了舒适性，也节省了电力。

　

    变频空调调节制冷量的原理如下：

    一定工况下，制冷量与制冷剂质量流量成正比，

               即   Q = q . m

                       式中，Q — 制冷量

                       q — 制冷剂单位质量制冷量

                       m — 制冷剂质量流量

    一定工况下，制冷剂质量流量与压缩机转速成正比例函数关系，

            即  m = f ( N )

           式中 f — 制冷剂质量流量与压缩机转速的函数关系，不同结构的压缩机此关系式不同

             N — 压缩机转速

    综合上两式，就可以通过调节压缩机转速实现空调制冷量的调节，这正是直流或交流变频空调变频能量调节的原理。

　

2.温度调节方法

　

   以制冷状态为例，图3表示的为常规空调的温度调节方法，其中T为室内温度，Ts为设定温度，达到设定温度压机停，室内温度高于设定温度1度，压缩机重新开启。图4为变频空调的温度调节方法，室温每降低0.5度，运转频率就降低一档，相反，室温每升高0.5度，运转频率就升高一档，即室温越高，运转频率越大，以便空调快速制冷，室温越接近设定温度，运转频率就越小，提供的制冷量也越小，以维持室温在设定温度附近，温度波动小。

3.启动、运转性能

   图5、图6分别为常规空调、变频空调启动时转速曲线。常规空调以定频启动、定速运转。变频空调低频启动、变频运转。

　

4.节能性

    常规空调开/关方法控制，压缩机开关频繁，耗电多。变频空调自动以低频维持室温基本恒定，避免压缩机频繁开启，比常规空调省电30%左右。

5.低电压运转性能

　

    常规空调在电压低于180V左右时，压缩机就不能启动，而变频空调在电压很低时，降频启动，降低启动时的负荷，最低启动电压可达150V。

6.热冷比

    常规空调制冷、制热压缩机转速一样，只能通过系统匹配提高热冷比，局限性很大。

    变频空调制热时压缩机转速比制冷时高许多，所以热冷比可高达140%以上。（制热时最高运转频率往往要比制冷最高运转频率高20Hz左右）

7.低温制热效果

    常规空调压缩机转速恒定，0°C以下压缩机功率很低，实际上没有什么制热效果；

    变频空调低温下以高频运转，制热量是常规空调的3、4倍。

8.满负荷运转

    常规空调压缩机只有一种转速，不可能实现满负荷时的强劲运转；

    变频空调在人多时、刚开机时或室内外温差较大时，可实现高频强劲运转。

9.保护功能

    常规空调每次发生电流等保护均需停压缩机；

    变频空调每当发生保护时均以适当的降频运转予以缓冲，可实现不停机保护，不影响用户的使用。

二.变频空调的电路基本原理

    变频空调根据压缩机是采用交流还是直流电机可分为交流变频和直流变频两种。

1.交流变频空调

（1）基本原理

    异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用而产生的。定子绕组渡过电流时产生旋转磁场，在转子绕组内感应出电动势，因而产生了感应电流，该电流与定子旋转磁场相互作用，便产生了磁场力。而实际上对于异步电动机，旋转磁场的转速（通常称为同步转速）n0与转子的转速n1是有差别的，两者之差与同步转速的比值，我们称之为转差率，用s来表示，即

                   式中，f — 电流频率

                       p — 电机极对数

所以转子的速度n1可用下式表示

    由上式可知，只要改变异步电动机的供电频率，电机的转速便会发生改变，交流变频空调就是根据这一基本原理来运行的。

    异步电动机在运行时，产生的感应电动势E1为：

        式中，k — 电机绕组系数；

              N1 — 每相定子绕组匝数

              Φ — 每极磁通

    由于定子阻抗上的压降很小，可以忽略，这样，我们便可以得到：

　

    由上式可知，磁通Φ与U1/f成正比。对于磁通 Φ，我们通常是希望其保持在接近饱和值，如果进一步增大磁通 Φ，将使电机的铁心饱和，从而导致电机中流过很大的励磁电流，增加电机的铜损耗和铁损耗，严重时会因绕组过热而损坏电机。而磁通 Φ的减小，则铁心未得到充分的利用，使得输出转矩下降。这样，由上式可知，要保持 Φ恒定，即要保持U1/f恒定，改变频率f的大小时，电机定子电压U1必须随之同时发生变化，即在变频的同时也要变压。这种调节转速的方法我们称为VVVF（Vairble   Voltage  Varibe  Frequency)，简称为V/F变频控制。现在变频空调的控制方法基本上都是采用这种方法来实现变频调速的。下图为一变频空调的V-f曲线图

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