Тема:  Дослідження схем автоматизації побутової холодильної установки

Будова побутової холодильної установки

Конструкції окремих вузлів та деталей холодильних агрегатів різноманітних холодильників компресійної дії можуть дещо відрізнятися, але їх загальна будова однакова (рис.1).

Рисунок 1. Схема роботи холодильного агрегату побутового компресійного холодильника:

1 - мотор-компресор; 2 - нагнітальна трубка; 3 - фільтр-осушувач; 4 - конденсатор; 5 - випаровувач; 6 - теплообмінник, 7 - капілярна трубка; 8 - усмоктувальна трубка.

Принцип роботи холодильного агрегату побутового компресійного холодильника

При роботі мотор-компресора 1_: пари холодоагенту з випаровувача через усмоктувальний трубопровід 8 поступають в компресор, де стискуються і нагнітаються в конденсатор 4. В конденсаторі пари охолоджуються повітрям навколишнього середовища і поступово конденсуються при високому тиску. Процес конденсації парів супроводжується виділенням тепла, яке поступає в навколишнє середовище.

Рідкий холодоагент з конденсатора через фільтр-осушуник 3 поступає в капілярну трубку 7, частина якої проходить всередині усмоктувальної трубки 8, створюючи теплообмінник 6. В капілярній трубці за рахунок обмеженої пропускної здатності тиск холодоагенту понижуються від тиску конденсації (7-12 атм. в залежності від тиску оточуючого повітря) до тиску кипіння (1-1,5 атм.).

Рідкий холодоагент, потрапляючи в випаровувач 5, інтенсивно кипить при низькому тиску, поглинаючи тепло з холодильної камери. З випаровувача пара по усмоктувальній трубці вертається в компресор. Таким чином, частина системи холодильного агрегату (від нагнітального клапану до капілярної трубки) знаходиться під високим тиском, а друга частина (від випаровувача до всмоктувального клапана) - під низьким тиском.

При вході в кожух мотор-компресора температура парів приблизно дорівнює 15° С. Циркуляцію холодоагенту в системі забезпечує робота мотор-компресора. Фільтр-осушувальник призначений для вбирання вологи з холодоагенту.

Холодильні агрегати двохкамерних холодильників відрізняються від холодильних агрегатів однокамерних холодильників наявністю двох випаровувачів, один з яких представляє собою низькотемпературну (морозильну) камеру , а інший високотемпературну (холодильну) камеру.

Капілярні мідні трубки знижують тиск фреону, їх встановлюють між випарником і конденсатором. Пускове реле забезпечує постійну роботу компресора і оберігає холодильник від випадкової поломки в результаті стрибка напруги. Температурні реле регулюють показники тепла і холоду в самій камері. При досягненні певних значень вони припиняють роботу компресора.

Крильчатки перемішує повітря по камері холодильника. Освітлювальна лампа камери вмикається в момент відкривання і вимикається при закриванні дверей камери, за допомогою мікроперемикача, дозволяючи найбільш економно витрачати енергію.

Робота принципової електричної схеми побутового холодильника

Компресійний холодильний контур має терморегулятор SK, який підтримує в камері відносно стабільну температуру. Приводом компресора являється однофазний асинхронний електродвигун M з релейним запуском, для нього знадобляться пускове K  і захисне реле KK. Якщо пускову обмотку залишити під струмом на робочому ходу, двигун розігріється до обгорання ізоляції обмоток, КЗ в електричному колі і, можливо, загоряння. За такою схемою побудовані холодильники «старого часу» і теперішні з ручним розморожуванням.

Рисунок 2. Принципова схема найпростішого побутового холодильника

Типова  схема найпростішого побутового холодильника показана на  рисунку 2. Працює холодильник наступним чином:

Пускове К та теплозахисне реле КК конструктивно об'єднують в один вузол (рис 3). Відразу по включенні, поки ротор мотора М не розкрутився, він споживає пусковий струм в 3-7 разів більше номінального. Від пускового струму спрацьовує пускове реле К (пускач), подаючи струм на пускову обмотку.  Двигун розкручується, споживаний струм падає.  Реле К відпускає, знеструмлюючи пускову обмотку, двигун переходить в робочий режим. При  досяганні заданого значення в охолоджувальній камері холодильника терморегулятор SK розмикає свій контакт і вимикає електродвигун M компресора з мережі. Якщо температура в камері піднялася вище встановленої, контакт терморегулятора SK замикається, подається напруга на електродвигун компресора і на пускове реле K, яке знову вмикає пускову обмотку і цикл повторюється.

Якщо реле K несправне і пускова обмотка запитана постійно, включається в роботу захисне реле KK. Його обмотка нагрівається струмом пускової обмотки, біметалічна пластина вигинається і розмикає загальне коло живлення електродвигуна.

Рисунок 3. Схема пускового реле побутового холодильника

В холодильниках з крапельним саморозмерзанням терморегулятор має зайвий контакт. Він задіяний для керування системою саморозмерзання і має ті ж самі можливості, що і холодильники No Frost, але набагато дешевші.

Рисунок 4. Принципова схема побутового холодильника з системою крапельного само розмерзання

SK – терморегулятор; HL – індикаторна лампа; S - контакт мікроперемикача; EL – лампа освітлення камери; KK – теплове реле; K – пускове реле; M – електродвигун компресора.

Типова схема живлення холодильника з крапельним само розмерзанням показана на рис. 4 на прикладі холодильника Стинол 101. На схемі видно, що в регуляторі SK там з'явився на додатковий контакт, до робочого контакту Р додано контакт відтаювання О; він нерозбірний і не ремонтопридатний, діє від біметалічної пластини.

Для крапельного саморозмерзання в випарнику конструктивно виділяють секцію у вигляді алюмінієвої пластини, що має хороший тепловий контакт із загальною камерою - пароуловлювачем. Уловлювач розміщають на задній стінці камери на шляху підйому вгору менш холодного повітря.

При першому запуску холодильник спочатку працює як простий під управлінням робочого контакту реле; контакти термореле SK відтавання нормально замкнуті. Пари води осідають на уловлювач і замерзають. Коли температура впаде на верхній полиці до +2 або до +4 в овочевому відділенні, спрацьовує контакт SK відтавання і виключає всю схему, крім лампи підсвічування EL. Біметалічний контакт охолоджується і замикається назад повільно, його диференціал більший, ніж у робочого контакту, іній на уловлювач встигає розтанути, а конденсат стекти по дренажу в зливний піддон, потім цикл повторюється.

Будова та принцип дії  термомеханічного термореле

Термореле холодильників бувають термомеханічними і електронними, в холодильниках з електронним управлінням. В останньому випадку термореле як окремого вузла немає: датчик  - терморезистор  пов'язані із загальною платою управління проводами. Коло термодатчика - аналогове.

Термореле звичайного холодильника (див. рис. 5) побудований на зміні видовження сильфона від тиску в капілярній трубці. Трубка з сильфоном частково заповнена фреоном, а 5-15 см кінця термотрубки закріплюються на випарнику так, щоб був забезпечений хороший тепловий контакт; ця частина термотрубки служить датчиком температури. При  зміні температури фреон частково скраплюється або випаровується, тиск у посудині змінюється, сильфон розтягується або стискається під тиском поворотної пружини і електричний контакт, який підключає до джерела живлення компресор, відповідно замикається або розмикається.

Рисунок 5. Термореле звичайного холодильника

Однак сильфон стискається-розтягується повільно, між контактами при першому ж розмиканні потягнеться дуга і вони або обгорять (холодильник не включається), або злипнуться (морозить безперервно). Тому діючі термореле доповнюють механічним тригером, який миттєво перекидає контакт при зміні балансу тисків від сильфона і поворотної пружини.

Будова та принцип роботи  терморегулятора побутового холодильника

Рисунок 6. Загальний вигляд терморегулятора побутового холодильника ТАМ 113

Будова терморегулятора сучасного побутового холодильника показана праворуч на рис. 7. Тригер складають з штовхача важеля сильфона 11 і Ω-образної форми для перекидання пружини 9. Перекидна пружина сама по собі прагне розвести контактну пару. Важіль сильфона тисне на перекидну пружину, не даючи їй розімкнути ланцюг. Коли від холоду сильфон стискується, пружина 9 в певний момент зривається і розмикає контакти. Якщо гвинт 13 сам завернувся і зазор між контактами менше 2-2,5 мм, можливе виникнення дуги і обгорання  сплавом контактів. Ще можливий випадок - влітку, в спеку, регулятор такого холодильника викручують на максимум до відмови. Контакти гріються, від циклічного нагріву пружина поступово втрачає пружність. Восени намагаються зменшити заморозку, але термрегулятор вже не може «відпустити».

Рисунок 7. Будова терморегулятора побутового холодильника

1- сильфон; 2 – пружина; 3 – повзун; 4 – гайка; 5 – регулювальний гвинт; 6 – корпус; 7 – колодка; 8 – регулювальний гвинт; 9 – перекидна пружина; 10 – стопорна пружина; 11 – ричав сильфона; 12 – ричав контактний; 13 – вісь; 14 – темотрубка; 15 – контакти.

Термомеханічний регулятор температури обов'язково має гістерезис, або диференціал: температури розмикання і зворотного замикання контактів розрізняються. У простих холодильниках з ручним розмерзанням їх значення становлять відповідно - (11-15) і - (6-9) Цельсія. Для кращого холоду зменшують диференціал, закрутивши гвинт 8. Робити так не треба, можна загнати в рознос компресор. У кращому випадку між занадто близько зведеними контактами при розмиканні потягнеться дуга, що означає заміну термореле. Регулювальний гвинт поворотної пружини 5 взагалі регулювати не треба, він зафіксований при складанні у виробника

Технічна характеристика терморегуляторів побутових холодильників