Холодильник
Назначение: охлаждение камеры для хранения продуктов.
Электромеханические системы в составе холодильника: электропривод мотор-компрессора.
В некоторых крупных холодильниках используются два мотор-компрессора, охлаждающих две отдельные камеры холодильника.
Устройство холодильника приведено на рис.5, [7].
1.Мотор-компрессор
2.Защитно-пусковое реле
3.Терморегулятор
4. Внутренняя лампа освещения холодильника
5. Испаритель
6. Фильтр-осушитель
7. Конденсатор
8. Капилляр
9. Включатель лампы
а)
| 
26 - испаритель
27 - конденсатор
28 - патрубок
29 - трубка
б)
|
30- клеммная колодка
31 - реле пускозащитное
32 - компрессор
33 - сосуд для сбора талой воды
в)
|
| Рис.5. Устройство типового холодильного агрегата компрессионного холодильника [7] |
Краткий принцип действия:
Идея та же, что и в кондиционере.
Мотор-компрессор осуществляет циркуляцию хладагента (фреона) по замкнутому контуру из труб: испаритель - конденсатор - фильтр-осушитель.
Из испарителя (5) пары фреона откачиваются (отсасываются) мотор-компрессором (1), из-за чего в испарителе поддерживается низкое давление. Жидкий хладагент при низком давлении испаряется (кипит), переходит в газообразное состояние (пар) и отбирает тепло с поверхности испарителя, тем самым охлаждая внутренний объём холодильника и продукты, хранящиеся в нем.
В мотор-компрессоре пары фреона сжимаются и через фильтр (6) нагнетаются в конденсатор. Конденсатор представляет собой трубопровод, изогнутый в виде змеевика. Змеевик охлаждается снаружи окружающим воздухом.
В конденсаторе пары хладагента, нагретого в результате сжатия, остывают до комнатной температуры, и хладагент окончательно переходит в жидкое состояние. В конденсаторе хладагент отдает тепло окружающей среде. Таким образом, испаритель и конденсатор являются теплообменными частями холодильного агрегата. Через их поверхности осуществляется теплообмен между охлажденным объектом и хладагентом, с одной стороны, и между хладагентом и окружающей средой - с другой. Испаритель и конденсатор соединены регулирующим вентилем с малым проходным сечением, благодаря чему при работе компрессора в испарителе всегда создается разрежение, а в конденсаторе - повышенное давление.
Фреон циркулирует до тех пор, пока работает мотор-компрессор. А мотор-компрессор будет работать до тех пор, пока температура на поверхности испарителя не опустится до заданного значения.
Значение поддерживаемой температуры стенок испарителя задает терморегулятор (3). При достижении необходимой температуры терморегулятор размыкает электрическую цепь, и компрессор останавливается.
Через некоторое время, температура в холодильнике (за счет воздействия внешних факторов) начинает повышаться, контакты терморегулятора замыкаются, запускается электродвигатель мотор-компрессора, и весь цикл повторяется сначала.
Тип электродвигателя компрессора: наиболее распространеныоднофазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и пусковой обмоткой (рис.6, [13]).
В 2000 г. фирмой "Danfoss" (Дания) разработана серия герметичных компрессоров на базе регулируемого вентильного двигателя с постоянными магнитами. Их применение позволяет снизить суточный расход электроэнергии на 30 % в режиме пониженной частоты вращения и, кроме того, реализовать режим ускоренной заморозки при повышенных оборотах двигателя. Основным недостатком мотор-компрессоров "Danfoss" является их высокая стоимость – около 100 евро [8].
Прорабатывались технические предложения по использованию вентильного двигателя на базе синхронно-реактивных машин (Switched Reluctance Motor, SRM), имеющих более простую конструкцию [8].
Рис. 6. Устройство мотор-компрессора
Пример управления электродвигателем компрессора:
Рис. 7. Электрическая схема мотор-компрессора холодильного агрегата
| При подаче напряжения электрический ток проходит через замкнутые контакты терморегулятора 3 (рис.7, [7]) кнопки размораживания 10, реле тепловой защиты 11, катушку пускового реле (контакты пускового реле 12.2 пока разомкнуты) и рабочую обмотку электродвигателя мотор-компрессора [7]. Поскольку двигатель пока не вращается, ток, протекающий через рабочую обмотку мотор-компрессора, в несколько раз превышает номинальный, пусковое реле 12 устроено таким образом, что при превышении номинального значения тока замыкаются контакты 12.2, к цепи подключается пусковая обмотка электродвигателя. Двигатель начинает вращаться, ток в рабочей обмотке снижается, контакты пускового реле размыкаются, и двигатель продолжает работать в нормальном режиме [7]. Пусковая обмотка отключается, когда частота вращения ротора достигает 75-80% частоты вращающегося магнитного поля [9]. |
Когда стенки испарителя охладятся до установленного на терморегуляторе значения, контакты 3 разомкнутся, и электродвигатель мотор-компрессора остановится. С течением времени температура внутри холодильника повышается, контакты терморегулятора замыкаются, и весь цикл повторяется заново [7].
Реле защиты 11 предназначено для отключения двигателя при опасном повышении силы тока. Реле состоит из биметаллической пластины 11.1, которая при повышении температуры изгибается и размыкает контакты 11.2, после остывания биметаллической пластины контакты снова замыкаются [7].
Пример номинальной мощности электродвигателя компрессора: 60, 90, 120 Вт [9].
Если вы платите за электроэнергию 4 р 50 к за 1 кВт*ч, то за электроэнергию, которую потребляет холодильник, мощностью 120 Вт за 8 часов работы его электродвигателя, вам нужно будет заплатить приблизительно такую же цену.
Частота вращения: 2800-2900 об/мин при синхронной частоте 3000 об/мин [8].
Коэффициент полезного действия: 60…70% [8].
Уровень шума: ограничен: 44-46 дБА [9].
Некоторые другие применения электроприводов в бытовых устройствах приведены в Приложении.