电冰箱制冷系统工作原理及电气系统简介

(一)电冰箱制冷系统的工作原理

当电冰箱工作时，制冷剂在蒸发器中蒸发气化，并吸收其周围大量热量后变成低压低温气体。低压低温气体通过回气管被吸入压缩机，压缩成为高压高温的蒸气，随后排入冷凝器。在压力不变的情况下，冷凝器将制冷剂蒸气的热量散发到空气中，制冷剂则凝结成为接近环境温度的高压常温(也称为中温)的液体。通过干燥过滤器将高压常温液体中可能混有的污垢和水分清除后，经毛细管节流、降压成低压常温的液体，重新进入蒸发器。这样再开始下一次气态→液态→气态的循环，从而使箱内温度逐渐降低，达到人工制冷的目的。

制冷系统各部件在制冷过程中起到的作用分别是:压缩机提高制冷剂气体的压力和温度，冷凝器则使制冷剂气体放热而凝结成液体，干燥过滤器把制冷剂液体中的污垢和水分滤除掉，毛细管则限制、节流及膨胀制冷剂液体，以达到降压、降温的作用，蒸发器则使制冷剂液体吸热气化。因此，要使制冷剂永远重复利用，在系统循环中达到制冷效应，上述5大部件是缺一不可的。由于使用条件的不同，有的制冷剂系统在上述5大部件的基础上，增添了一些附属设备，以适应环境的需要。

(二)单温控电冰箱电气系统工作原理

单温控制直冷式电冰箱的电气系统，根据压缩机启动方式不同，有重锤启动式(图7.6)、PTC启动式两类。重锤启动式多应用在早期电冰箱内，而新型电冰箱主要采用正温度系数热敏电阻(PTC)启动式。

图7.6　重锤启动式电气系统

1.重锤启动式电气系统

(1)启动　当电冰箱的箱内温度较高，被温控器的感温管检测后，使温控器的触点接通，220 V市电电压通过温控器的触点、启动器的驱动绕组、压缩机的运行绕组CM、过载保护器构成导通回路。这个回路的阻值较小，所以产生的电流超过2.5 A，使启动器驱动绕组产生较强的磁场，启动器的衔铁(重锤)被吸动，将它的触点接通，压缩机启动绕组CS得到供电，CS绕组形成磁场，驱动转子转动。当电机转速提高后，回路中的电流在反电动势作用下开始下降，使启动器驱动绕组产生的磁场减小。当磁场不能吸动衔铁时，启动器的触点断开，启动绕组停止工作，电机正常运转。当压缩机正常运转后，运行电流降到额定电流(1 A左右)。

(2)过载、过热保护　过载、过热保护器触点正常时处于常闭状态，但在电动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。当压缩机过载时电流增大，使过载保护器内的电热器产生的压降增大而使其发热，双金属片会因受热迅速变形，使触点断开，切断压缩机供电回路，压缩机停止转动。另外，因过载保护器紧固在压缩机外壳上，当压缩机的壳体温度过高时，也会导致过载保护器内双金属片受热变形，切断压缩机供电电路。过几分钟后，随着温度下降，过载保护器内双金属片恢复到原位，又接通压缩机的供电回路，压缩机继续运转。

(3)温度检测、控制　温控器的感温管固定在蒸发器表面上，当感温头检测的温度达到设置要求时，温控器自动断开，切断压缩机的供电回路，压缩机停转，电冰箱进入保鲜状态。压缩机停转后，随着箱内温度的升高，当感温管检测到温度升高到一定值时，自动控制温控器的触点接通，再次为压缩机供电，压缩机开始运转，电冰箱进入下一轮的制冷状态。

(4)照明灯控制　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，切断照明灯的供电回路，照明灯不亮。但打开冷藏室门时，门灯开关弹出处于接通状态，使照明灯开始发光。

2.PTC启动式电气系统

(1)普通PTC启动式电气系统　如果把温控器旋钮置于OFF(关)位置，触点开关K1断开，压缩机因无供电不工作。如果将温控器旋钮旋离OFF位置，K1闭合，接通压缩机的供电回路，因PTC式启动器内的正温度系数热敏电阻的阻值在通电瞬间较小，仅为22～33Ω，所以220 V市电电压通过热敏电阻、压缩机启动绕组形成较大的启动电流，使压缩机电机开始运转，同时热敏电阻因有大电流通过，温度急剧升至居里点以上，进入高阻状态(相当于断开)，断开启动绕组的供电回路，完成启动。完成启动后，启动回路的电流迅速下降到30 mA以内，运转回路的电流下降到1 A左右(图7.7)。

图7.7　普通PTC启动式电气系统

(2)具有自动低温补偿功能的PTC启动式电气系统　当环境温度过低时，被自感应开关检测后它的触点接通，温度补偿加热器开始加热，冷藏室温度升高，实现温度补偿控制。当环境温度升高，被温度感应开关检测后使它的触点断开，温度补偿加热器不加热，无补偿功能，从而实现温度补偿的自动控制(图7.8)。

图7.8　具有自动低温补偿功能的PTC启动式电气系统(www.xing528.com)

(三)双温控冰箱电气系统工作原理

双温控直冷式电冰箱电气系统，与普通电气系统相比，多一个冷冻室温控器和电磁换向阀(简称电磁阀)。典型的双温控电冰箱电气系统如图7.9所示。

冷藏室温控器除控制冷藏室压缩机的供电电路，还控制着电磁阀的供电电路。当冷藏室温度没有达到设置的温度值时，冷藏室温控器接通压缩机的供电回路，同时切断电磁阀的供电回路，电磁阀的阀芯不动作，使冷藏室、冷冻室同时制冷。但当冷藏室温度达到设置值时，冷藏室温控器便切断压缩机的供电回路，同时接通电磁阀供电回路，电磁阀的阀芯动作，使冷冻室单独制冷，从而实现了双温双控的目的。

图7.9　典型的双温控电冰箱电气系统

(四)间冷电冰箱电气系统的工作原理

间冷电冰箱是依靠冷冻室内的风扇强制空气加速循环，加强蒸发器进行热交换的速度，从而达到冷却食品的目的。间冷式电冰箱与直冷式电冰箱的不同之处主要是增加了风扇电机控制电路和全自动化霜电路(图7.10)。

图7.10　间冷电冰箱电气系统的工作原理

1.风扇电机控制

当箱门关闭使门开关(按钮开关)接通风扇电机供电回路后，风扇电机开始运转，带动扇叶旋转，使冷冻室和冷藏室的空气形成对流，这样冷藏室、冷冻室的热气就被冷冻室蒸发器吸收，实现制冷降温。当箱门打开后按钮开关断开，风扇电机停转，以免箱内的冷气大量外泄，实现节能。

2.全自动化霜控制装置

(1)蒸发器化霜　第一次使用电冰箱，当关闭箱门时，化霜定时器的电机供电，使它运转计时，此时，虽然化霜加热器与化霜定时器构成导通回路，但由于导通电流较小，所以加热器不发热。化霜定时器计时期间，它内部的动触点1与静触点2接通，使压缩机获得供电开始运转，电冰箱进入制冷状态。

当化霜定时器转到设定的化霜间隔时间8 h后，化霜定时器的动触点1与触点2断开，切断通往压缩机的供电回路，停止制冷，并接通3触点，通过二极管半波整流产生脉动直流电压。该电压通过通双金属开关(化霜温控器)为化霜加热器供电，化霜加热器开始为蒸发器化霜。此时化霜定时器的电机被双金属开关和二极管短路而停转，不再计时。

当蒸发器表面的霜全部融化后，并且蒸发器表面的温度达到13℃±3℃时，双金属开关内的触点断开，解除对化霜定时器的短路作用，化霜定时器继续运转计时约3 min，定时器的动触点动作，再次接通压缩机的供电回路，使压缩机再次运转。

随着压缩机运转制冷时间的增长，蒸发器表面温度不断下降，当蒸发器降到一定温度时，双金属化霜温控器达到复位温度(一般为－5℃)，它内部的触点再次接通，等待下一个周期的化霜加热，从而完成对电冰箱的周期性的全自动化霜控制。

该化霜电路中串联的温度型熔断器又称为过热熔断器、超温保护器或温度保险。它也安装在蒸发器上，直接检测蒸发器的温度。当双金属开关失效使化霜加热器不能停止加热，蒸发器温度会不断升高。当加热器的温度达到70℃左右时，过热熔断器熔断，切断化霜加热器回路，加热器停止加热，从而避免了蒸发器等部件过热损坏，实现过热保护。

(2)温控器化霜电路　由于普通间冷式电冰箱采用的是风门型温控器，只有通过化霜加热器对风门温控器进行化霜，才能确保该温控器正常工作。由于温控加热器与温控器和化霜定时器的触点并联，所以在温控器断开或蒸发器化霜期间，温控加热器都会获得供电开始加热，为温控器化霜。