4.5.5变频风机电路
变频风机电路既可做室内风扇电路,也可作室外风扇电路。变频风机电路一般由直流变频电机和电机功率模块组成,电机功率模块常见型号有ECN3022、MP6403。
1. ECN3002组成的变频电机电路
图4-36所示是ECN3022模块组成的变频电机电路。ECN3022功率模块负责变频电机驱动及转子位置检测,PC5光电耦合器负责风速控制信号放大;PC3光电耦合器负责风机转子位置检测反馈;PC4光电耦合器负责功率模块故障反馈。
开机后,CPU由TI PTWM端输出脉宽可调的风扇控制信号,由P C5放大后由③脚输出,经R75、R73分压,C44,E25滤波形成相应值的直流电压,送ECN3002的13脚VSP端作为风速控制电压。此电压高于1. 23V时风机才能运转。
ECN3022在①脚和22脚得到+300V,⑤脚得到+15 V,20脚限流电阻R68,11脚和12
脚锯齿波形成器件C43等、⑧和⑨脚升压器件D23等正常时,就满足工作条件启动工作,产生时钟脉冲,一方面协调块内各功能电路按一致的节拍工作;另一方面由12脚输出时钟脉冲对C43充放电,在C43形成锯齿状的波形,提供给11脚,送内部的三相电分配器与13脚风速控制电压比较后,形成相应脉宽的三相电控制信号,分别控制内部六个IGBT的导通量及导通时序,从而在②脚、21脚、23脚输出相应值的MW、MU、MV三相电,控制M变频电机运转在相转速上。
变频电机运转后,就由CN22插头的③、④、⑤脚输出HU,HV,UW三路转子位置信号,经R66~R64反馈给EC32N3002的18、17、16脚,与⑩脚CB输出反馈电源比较后,形成高/低电平的形式的电机转子转向信号由15脚输出,再经PC3倒相放大后由其③脚输出,送CPU被分析后,判断出转子的转向,做出相应的动作。
当ECN3022出现过流,或检测⑤脚的+15V电源欠电、过压,故障时,会由14脚PG输出故障信号,经PC4放大后,送CPU执行风机故障保护程序,停转风扇并报警故障代码。
维修提示:
EC3002因工作在高电压、大电流环境易击穿,且多将①脚R61供电限流、20脚的R68电流取样电阻烧坏。
2. MP6403模块组成的变频风机电路
图4-37所示是MP6403模块组成的变频风机电路和工作波形。MP6403是高功率(36W)开关式功率模块,用于驱动3相双极脉冲电机,G栅门需4V驱动电压。MP6403由3个P沟道场效应管、3个N沟道场效应管组成三组对管。要求每组对管G极输入的PWM信一号幅度相同但极性相反,以使这个桥壁的上、下管对管一个导通时,另一个必须截止每个周期内三组对管工作时间各占1/3,目的是实现电流均匀处理,使各组对管的负载能力均衡。
LM339电压比较器用于转子位置检测和故障反馈。其内置翻转电压为6mV的四个电压比较器,当输入端电压正向时(“+”脚电压高于“-”脚),内部控制输出端的三极管截止;当电压反向输入时(“-”脚电压高于“+”脚电压),内部控制输出端的三极管导通,输出端相当于与地短路,呈现0V低电压。
(1)风速控制
CPU输出的PWM1、PWM2、PWM3脉宽调制信号的幅度相同、相位相差120°,这三路信号作为风速控制,一方面通过电阻R13~R11送MP6403的②、⑧、⑨脚,作为U-、V-、W-信号,分别送Q6、Q4、Q2 N沟道场效应管的G极;另一方面,经V1V3倒相放大后作为U+,V+,W+信号,分别送MP6403内的Q5,Q3,QIP沟道场效应管。上述六路信号轮流控制Q1~Q6的导通顺序及导通量,以在③、⑦、⑩脚形成幅度相同、相位相差 120°的电压,作为U、V、W三相电,提供给变频电机使之运行在相应转速。
当调高风速时,CPU输出的PWM脉冲增大,MP6403内的Q1、Q3、Q5导通时间增大,由③、⑦、⑩脚输出的三相电的电压高,变频电机转速增大,反之相反。
(2)转子位置检测
MP6403的③、⑦、11脚输出的三相电压,还经R28-R26与R30-R29分压取样,分别提供给LM339内的IC2B,IC2D,IC2D的“-”极,以与各自“+”极的2. 5V基准电压(由R32与R33对+5分压形成)比较后,控制内接比较器的导通/截止状态,在13、14、①脚输出端形成转子检测方波脉冲,再经V4~V6倒相放大后,提供CPU的PDU、PDV、PDW端,被CPU分析做出相应的动作。
(3)故障检测
当变频电机短路或MP6043击穿,会使VCC- MP6403的⑤脚和12脚、①脚→R21→地,构成的回路流经的电流很大,在R21两端形成的压降升会大幅度升高,并通过R20使IC2A的④脚电压高于⑤脚的基准电压2V,IC2A翻转为导通状态其②脚输出为0V低电平,通过R63反馈给CPU的FG故障检测,被CPU分析后判断功率模块过流,停机保护,并报警风机过流故障代码。
4.6导风电机电路
导风电机电路根据导风电机的类型分类:步进电机导风电路;单相电机导风电路。前者多应用于分体壁挂空调器,后者多用于柜式空调器的和窗式空调器。
1.步进电机导风电路
步进电机控制信号,一般为四相,用S-A、S-B-S、S-C、S-D,或STEP A1、STEP A2、STEP A3、STEP A4,或FLAP1、FLAP2、FLAP3、FLAP4表示。每相之间相差为90°。
图4-38所示是典型的步进电机电路。CPU由S-A、S-B、S-C、S-D输出的四相脉冲信号,送ULN2003倒相放大后,分别由OUT1、OUT2、OUT3、OUT4输出,与+12V电源形成相应的电压差,驱动步进电机内部的4个绕组形成相应的磁场,控制转子的运转方向及移动角度,转子再通过齿轮机构带动风叶进行上下或左右慢速移动,使室内机吹出的冷(热)风均匀吹向各个方向。
维修提示:
开机初始,CPU先自动输出步进电机控制信号,以打开导风板。所以,无论上次关机前用户设定的风向如何,本次开机时,步进电机插头的四个信号输出端对地均有电压且抖动,如+5V供电方式在2.5V左右拉动,+12V供电方式在8.5V左右抖动,如果不接导风电机则在0.3V拉动。
2.单相电机导风电路
单相电导风电机通常用“SM”或“M”表示,它得到220VAC就开始运转无需启运电容。单相电导风电路根据方式分为:电脑控制式,机械控制式。
(1)电脑型单相电机导风电路
由电脑板上的CPU输出导风控制信号,用“SWING”表示,简写为“SW”,有的用“MS”或“WFM”表示。
图4-39所示是典型的电脑型单相电机导风电路。广泛用于分体柜式空调器和电脑型窗式空调器。当CPU的摆风脚WFM输出+5V高电平时,经ULN2003倒相放大由OUT1输出0. 8 V低电平,驱动继电器RLY1触点闭合,接通摆风电机MS1~的220VAC供电电路,摆风电机运转,通过齿轮机构带动导风移动。使室内机吹出的冷(热)风均匀吹向左右各个方向。
(2)机械控制式单相电机导风电路
图4-40所示,应于机械控制式窗式空调器。当选择送风、制冷、制热任意模式时,主控开关的。线与A线接通。此时,如果打开摆动开关SWITCH(又称拨动开关,有的用“SS”表示),就会接通导风电机M~的220VAC供电电路,导风电机开始工作。
4.7电加热电路
电加热电路全部位于室内机。电加热器的工作条件只有一个,即两端具备220VAC电源。
1.电脑控制式电加热电路
电脑控制式电加热控制信号由CPU输出,CPU的型号及软件编号不同,输出和退出电加热的条件不同。如长虹KFR-25GW/WCS (G2512D)空调器,CPU输出电加热信号要求同时满足下列所有条件:①处于制热或自动模式;②压缩机连续运行超过1min;③室温≤14℃;④设定温度-室温≥6℃;⑤室内风扇运行。
电加热退出条件:满足下列任意条件之一。①室温≥18℃;②设定温度-室温≤2℃;③室内管温≥52℃;④室内风扇停转;⑤进入除霜运行。
图4-41所示两种典型的电脑控制式电加热电路,两者的工作基本相同。其中图(a)工作过程如下:
当CPU确认电加热条件满足时,由PQS电加热端输出+5V高电平,送ULN2003倒相放大由OUT1脚输出0.8V低电平,驱动继电器RLY1触点闭合,接通电加热的220V供电回路,电加热器开始工作。
当电加热器短路时,会将F1保险管熔断,切断电加热器与其他电路的联系,以不影响空调器其他的工作;当电加热温度过高(<55℃)时,S1一温控器断开,停止电加热器的工作,待电加热器的温度下降到允许值时S1自动闭合,允许电加热器继续加热。
2.机械控制式电加热电路
图4-42所示是机械控制式电加热电路,应用于机械控制窗式电加热空调器。
当主控开关置于低热或高热档时,主控开关的①脚与②脚接通、⑨脚与⑦脚接通,使220V L→主控开关①、②脚→温控器C、H脚→电加热管→热保护器→主控开关的⑦、⑨端→220V N,构成回路;电加热管开始工作。热保护器在过热自动断开,待温度下降到允许值自动接通。
4.8电磁阀电路
电磁阀的类型分为两种:开关式电磁阀电路,电子式膨胀阀电路。
1.开关式电磁阀电路
图4-43所示是开关式电磁阀电路,一般应用于分体一拖二空调器,用于A,B室内机制冷剂通道的开关及固定节流。
如当用户要求A室内机制冷时,CPU由SVA端输出+2. 8V高电平,通过R1对V1三极管基极提供0. 7 V高电平,vi饱和导通,驱动继电器RYL1触点闭合,接通电磁阀1线圈回路,启动电磁阀1的阀门开启,使压缩机排出的高温高压制冷剂,经室外热交换器散热冷凝为高压液态制冷剂后,再经电磁阀1节流后,送A室内热交换器进行吸热蒸发气化,A室内机开始制冷。
同理,当用户要求B室内机工作,CPU的SVB端输出高电平,通过V11,RLY11驱动电磁阀2开启,接通B室内热交换器与室外机管道,B室内机开始制冷。
2.电子式膨胀阀电路
图4-44所示是电子式膨胀阀的电路。CPU根据检测到的电子膨胀阀温度、压缩机排气管温度、用户设定的运行模式等信息,由MV-A、MV-B、MV-C、MV-D输出四相八拍脉冲信号,控制电子膨胀阀电机运转方向及角位,通过传动机构带动阀体内的阀门移动,控制阀门的开启度,以根据制冷(热)工况随时改变制冷剂的节流量,使压缩机的转速与电子膨胀阀的开启度相对应,实现制冷剂在蒸发器最佳的吸热蒸发。
由于采用了电子膨胀阀作为节流元件,化霜时不需停机,这样,可利用压缩机排出的热量先向室内供热,余下热量送到室外,将换热器翅片上的霜融化,实现节能增效目的。
4.9温度检测电路
温度英文“Temperature”,缩写为“TEMP”。温度检测是将负温度系数热敏电阻固定在需要检测温度的部位,再与精密度电阻对+5V分压后,提供给CPU,经CPU分析后判断出该部位的温度作出相应动作。
所有空调器均设置有室温、内盘温检测电路,多数热泵冷暖空调器还设置有外盘温度检测电路,变频空调器还设置有室外环境温度检测、压缩机排气管温度检测、压缩机吸气管温度检测、压缩机壳顶温度检测、电子膨胀阀温度检测电路。温度信息是CPU确定空调器工作状态及报警故障代码的重要依据,空调器要正常工作,所有温度信息必须正确。
维修提示:
同一台空调器上的室温、内盘温、外盘温检测电路的结构及器件参数一般相同,一般由热敏电阻与其标注值25℃时)相同或相近的精密度电阻对十钊分压后提供CPU,因此,同温度下测试CPU的室温、内盘温、外盘温脚电压应基本相同,如常温环境下测试应2. 5V左右。
4.9.1室温检测电路
室温英文“ROOM Temperature",缩写为“ROOM-TEMP”,在电路中有的用“TR”或“ROOM”、“TA”,+ RT”表示。室温热敏电阻一般固定在室内热交换器表面的专用塑料卡槽上,用于检测室内温度,标注值(即25℃时)一般为5kΩ或10kΩ,15Kω。图4-45所示是两种典型的室温检测电路。图(a)方式室温下降CPU的室温检测脚TR电压下降,图(b)方式室温下降时TR脚电压升高。以下面图(a)介绍室温电路的工作。
室温的温度透过进风格栅、空气过滤网传至固定在室内热交换器表面的负温度系数热敏电阻RT1,RT1阻值的变化反映了室温的变化,RT1与基准电阻R108与+5V分压,对CPU室温检测脚TR提供的电压变化其实反映了RT1的阻值变化,即室温(T室)的温度变化,CPU通过监测TR室温脚的电压变化,判断室温并与用户设定的温度(T设)等比较后做出相应的动作:
(1)控制开/停机(室外机)
CPU根据空调器运行模式,将室温与设定温度比较后确定是否开/停室外机。开室外机是指开启压缩机和外风扇(制热时还包括开启四通换向阀)。室温开/停室外机的方法见表4-3。
(2)控制自动运行模式
自动运行又称体感运行,此模式下CPU根据检测的室温确定空调器的运行模式,CPU型号不同自动运行模式的方案不同,典型的两种控制方案见表4-4。
(3)控制内风速
自动风模式运行时,CPU根据运行模式,将室温与设定温度比较后,自动调整内风速,调整方案见表4-5。
(4)控制电加热开停
制热运行或自动模式运行时,当T室≤14℃,且T设-T室≥6℃,在其他条件满足时可以开启电加热;当T室≥20℃关闭电加热。
以上项目,适用于所用普通电脑型空调器,只是动作温度参数可能有小的偏差。
(5)控制下摆叶的位置
只有少数电脑型空调器具有此项控制,当空调器除湿运行时:
①当T室≤T设-1℃时,下摆叶自动关闭,以避免冷风直接吹向人体。
②当T室≤T设+2℃时,下摆叶打开,可受遥控器控制。
③当T设-1℃镇T室镇T设+2℃时,下摆叶维持原状。
(6)控制化霜操作
是将T室与内盘温配合,确定是否进行化霜操作。详细见内盘温检测电路。
4. 9. 2内盘温检测电路
内盘温是室内热交换器盘管温度的简称(英文“Room,Coiler Temperature”,缩写为“Room Coiler-TEMP”),又称内管温(英文“INNER PIPE-TERM”),在电路中用“Trc”或“TC”、“P-I TERM”、“PIPE”、“RT”表示。
内盘温热敏电阻一般固定在室内热交换器侧端“U”管的专用铜筒内,标注值(即25 ℃对)一般为5kΩ或10kΩ,15kΩ,用于采集室内热交换器温度。
图4-46所示是两种典型的内盘温检测电路。两者在电路的区别是TR2内盘温热敏电阻的连接方式不同,图(a)接+5 V、图(b)接地;两个CPU在软件数据区别是内盘温(Trc)脚变化与室内热交换器温度的变化方向正好相反,如图(a) Trc脚电压升高认为室内热交换器温度升高、图(b)内盘温脚电压升高认为室内热交换器温度下降。但两种电路的工作原理及作用是相同的,下面以图(b)为例介绍。
室内热交换器盘制铜管的温度传至固定在其侧端专用的铜筒内负温度系数热敏电阻RT2,该电阻阻值的变化间接反映了室内热交换器盘制铜管的温度变化,RT2与R118分压
点的电压变化其实反映了热敏电阻阻值的变化,即内盘温(T内盘)的温度变化,CPU通过监测内盘温脚电压的变化,确定室内热交换器温度作出如下相应动作指令。
(1)室内热交换器防冻结保护
制冷或除湿运行时,如室内热交换器结霜严重,室内热交换器的换热受阻,大量没有蒸发的工质制冷剂被吸入压缩机会形成液击,易损坏压缩机。为此,所有电脑型空调器均设置防室内热交换器冻结保护,又称过冷保护。
①当T内盘≤3℃执行防冻结保护,令室内风扇自动升速一挡。
②当T内盘≤-2℃超过20s,如压缩机连续运行10min以上,停转压缩机。在T内盘上升到8℃以上,自动退出保护。
(2)室内热交换器防过热(载)保护
制热模式,当室内交换器的换热受阻时,内盘温的温度会升高,压缩机排气温度升高、排气压力增大,引起压缩机运转电流增大,对压缩机造成危害。为此,所有电脑型热泵冷暖空调器均设置室内热交换器过热保护,又称过载保护。
①当T内盘≥54℃持续2s,室内风扇自动升高一挡。
②当T内盘≥57℃持续2s,停室外风扇。
③当T内盘≥70℃持续2s,停压缩机、室外风扇,室内风扇以低速运转。
④在T内盘降至48℃持续2s,室外风扇重新启动,在'I'内盘<降至46℃时,退出过热保护,室内风扇以原设定风速运行。
(3)制热防冷风控制
制热运行时,当T内盘<33℃,且压缩机运行时间<5 min,执行防冷风程序,此时,风门叶片自动移到关闭位置,室内风机停转。在T内盘温度上升≥33℃及以上,自动退出保护。
(4)热敏电阻短路/开路保护
CPU检测到内盘温脚电压为0V或+5V时,判断内盘温热敏电阻开路或短路,停止机保护,声光报警内盘热敏电阻故障代码。
(5)自动化霜控制
只有部分电脑型热泵空调器将内盘温信息,与外盘温、室温及压缩机运行时间等配合,确定是否在制热运行时执行化霜程序。空调器型号不同,利用内盘温信息进行除霜的方案不同,常见的两种除霜方案见表4-6。
(6)制冷(热)系统异常保护
制冷(热)系统异常保护.简称系统异常保护,又称制冷剂泄漏保护,防止空调器无工质制冷剂或制冷剂少的条件下运转时,压缩机回油困难,腐蚀、磨损严重,引起压缩机卡故障。满足下列条件之一,执行系统异常保护,空调器停机,显示系统异常故障代码。须断方可重新启动。
①制冷运行:T内盘>T室+5 0C,如压缩机持续运转5min以上,令室内风扇白动转为弱风运转,再经8min后,若仍达不到上述要求。
②制热运行:T内盘<20℃持续20min。
警告:判断系统异常保护只在压缩机开机后20min内判断,后20min后不再判断系统故障。
只有少数空调器设置有系统保护功能。
(7)制冷防凝露保护
只有部分空调器设置有此项保护,以防比室内热机漏水。当T内盘≤9℃保持10min,如T室>25℃.自动调整摆叶位置,防止凝露水流沿导风板流出。