第二章 变频空调器专用元器件
第一节 主要元器件
主要元器件是变频空调器电控系统比较重要的电气元器件，在定频空调器电控系统中没有使用，由于工作时通过的电流比较大，相对容易损坏。本节将主要元器件集结为一节，对其作用、实物外形、测量方法等做简单说明。
一、电子膨胀阀
1．安装位置
电子膨胀阀通常是垂直安装在室外机中，见图2-1，其在制冷系统中的作用和毛细管相同，即降压节流和调节制冷剂流量。
图2-1 安装位置
2．电子膨胀阀组件
见图2-2，电子膨胀阀组件由线圈和阀体组成，线圈连接室外机电控系统，阀体连接制冷系统，其中线圈通过卡箍卡在阀体上面。
图2-2 电子膨胀阀组件
3．制冷剂流动方向
示例电子膨胀阀连接管道为h形，共有两根铜管与制冷系统连接。假定正下方的竖管称为A管，其连接二通阀；横管称为B管，其连接冷凝器出口。
制冷模式：制冷剂流动方向为B→A，见图2-3左图，冷凝器流出低温高压液体，经毛细管和电子膨胀阀双重节流后变为低温低压液体，再经二通阀由连接管道送至室内机的蒸发器。
制热模式：制冷剂流动方向为A→B，见图2-3右图，蒸发器（此时相当于冷凝器出口）流出低温高压液体，经二通阀送至电子膨胀阀和毛细管双重节流，变为低温低压液体，送至冷凝器出口（此时相当于蒸发器进口）。
图2-3 制冷剂流动方向
4．内部结构
见图2-4，阀体主要由转子、阀杆、底座组成，和线圈一起称为电子膨胀阀的四大部件。
图2-4 阀体和内部结构
线圈：相当于定子，将电控系统输出的电信号转换为磁场，从而驱动转子转动。
转子：由永磁铁构成，顶部连接阀杆，工作时接受线圈的驱动，做正转或反转的螺旋回转运动。
阀杆：通过中部的螺钉固定在底座上面。由转子驱动，工作时转子带动阀杆做上行或下行的直线运动。
底座：主要由黄铜组成，上方连接阀杆，下方引出两根管子连接制冷系统。
辅助部件设有限位器和圆筒铁皮。
二、PTC电阻
1．作用
PTC电阻为正温度系数热敏电阻，阻值随温度上升而变大，与室外机主控继电器触点并联。室外机初次通电，主控继电器因无工作电压触点断开，交流220V电压通过PTC电阻对滤波电容充电，PTC电阻通过电流时由于温度上升阻值也逐渐变大，从而限制了充电电流，防止由于电流过大造成硅桥损坏等故障。在室外机供电正常后，CPU控制主控继电器触点闭合，PTC电阻便不起作用。
2．安装位置
PTC电阻安装在室外机主板主控继电器附近，见图2-5，引脚与继电器触点并联，外观为黑色的长方体电子元件，共有两个引脚。
图2-5 安装位置和实物外形
3．外置式PTC电阻
早期空调器使用外置式PTC电阻，没有安装在室外机主板上面，见图2-6，而是安装在室外机电控盒内，通过引线和室外机主板连接。外置式PTC电阻主要由PTC元件、绝缘垫片、接线端子、外壳和顶盖等组成。
图2-6 外置式PTC电阻安装位置和内部结构
4．测量阻值
PTC电阻使用型号通常为25℃/47Ω，见图2-7左图，常温下测量的阻值为50Ω左右，表面温度较高时测量的阻值为无穷大。常见为开路故障，即常温下测量阻值为无穷大。
由于PTC电阻两个引脚与室外机主控继电器两个触点并联，使用万用表电阻档，见图2-7右图，测量继电器的两个端子（触点）就相当于测量PTC电阻的两个引脚，实测阻值约为50Ω。
图2-7 测量PTC电阻阻值
三、硅桥
1．作用
硅桥内部为4个整流二极管组成的桥式整流电路，将交流220V电压整流成为脉动的直流300V电压。
由于硅桥工作时需要通过较大的电流，功率较大且有一定的热量，见图2-8左图，因此通常与模块一起固定在大面积的散热片上。
2．分类
根据外观分类常见有3种：方形硅桥、扁形硅桥及PFC模块（内含硅桥）。
（1）方形硅桥
方形硅桥常用型号为S25VB60，安装位置见图2-8，通常为固定在散热片上面，通过引线连接电控系统，型号中的25含义为最大正向整流电流25A，60含义为最高反向工作电压600V。
图2-8 方形硅桥
（2）扁形硅桥
扁形硅桥常用型号为D15XB60，安装位置见图2-9，通常焊接在室外机主板上面，型号中的15含义为最大正向整流电流15A，60含义为最高反向工作电压600V。
图2-9 扁形硅桥
（3）PFC模块（内含硅桥）
目前变频空调器电控系统中还有一种设计方式，见图2-10，就是将硅桥和PFC电路集成在一起，组成PFC模块，和驱动压缩机的变频模块设计在一块电路板上，因此在此类空调器中，找不到通常意义上的硅桥。
图2-10 PFC模块（内含硅桥）
3．引脚功能和辨认方法
硅桥共有4个引脚，分别为两个交流输入端和两个直流输出端。两个交流输入端接交流220V，使用时没有极性之分。两个直流输出端中的正极经滤波电感接滤波电容正极，负极直接与滤波电容负极相连。
方形硅桥：见图2-11左图，其中的1角有豁口，对应引脚为直流正极，对角线引脚为直流负极，其他两个引脚为交流输入端（使用时不分极性）。
扁形硅桥：见图2-11右图，其中1角有1个豁口，对应引脚为直流正极，中间两个引脚为交流输入端，最后一个引脚为直流负极。
图2-11 引脚功能辨认方法
4．测量硅桥
硅桥内部为4个大功率的整流二极管，测量时应使用万用表二极管档。
（1）测量正、负端子
相当于测量串联的D1和D4（或串联的D2和D3）。
红表笔接正、黑表笔接负，为反向测量，见图2-12左图，结果为无穷大。
红表笔接负、黑表笔接正，为正向测量，见图2-12右图，结果为823mV。
图2-12 测量正、负端
（2）测量正端及两个交流输入端
测量过程见图2-13，相当于测量D1、D2。
图2-13 测量正端及两个交流输入端
红表笔接正、黑表笔接交流输入端，为反向测量，两次结果相同，应均为无穷大。
红表笔接交流输入端、黑表笔接正，为正向测量，两次结果相同，均为452mV。
（3）测量负端及两个交流输入端
测量过程见图2-14，相当于测量D3、D4。
图2-14 测量负端及两个交流输入端
红表笔接负、黑表笔接交流输入端，为正向测量，两次结果相同，均为452mV。
红表笔接交流输入端、黑表笔接负，为反向测量，两次结果相同，均为无穷大。
（4）测量交流输入端～1、～2
相当于测量反方向串联的D1和D2（或D3和D4），见图2-15，由于为反方向串联，因此两次测量结果应均为无穷大。
图2-15 测量两个交流输入端
四、滤波电感
1．作用和实物外形
根据电感线圈“通直流、隔交流”的特性，阻止由硅桥整流后直流电压中含有的交流成分通过，使输送滤波电容的直流电压更加平滑、纯净。
滤波电感实物外形见图2-16，将较粗的电感线圈按规律绕制在铁心上，即组成滤波电感。电感只有两个接线端子，没有正反之分。
图2-16 滤波电感
2．安装位置
滤波电感通电时会产生电磁频率，且自身较重容易产生噪声，为防止对主板控制电路产生干扰，见图2-17左图，早期的空调器通常将滤波电感设计在室外机底座上面。
由于滤波电感安装在底座上容易因化霜水浸泡出现漏电故障，见图2-17中图和右图，目前的空调器通常将滤波电感设计在挡风隔板的中部或电控盒的顶部。
图2-17 安装位置
3．测量方法
测量滤波电感的阻值时，使用万用表电阻档，见图2-18左图，实测阻值约为1Ω（0.3Ω）。
早期空调器因滤波电感位于室外机底部，且外部有铁壳包裹，直接测量其接线端子不是很方便，见图2-18右图，检修时可以测量两个连接引线的插头阻值，实测约为1Ω（0.2Ω）。如果实测阻值为无穷大，应检查滤波电感上的引线插头是否正常。
图2-18 测量阻值
4．常见故障
①早期滤波电感安装在室外机底部，在制热模式下化霜过程中产生的化霜水易将其浸泡，一段时间之后（安装5年左右），引起绝缘阻值下降，通常低于2MΩ时，会出现空调器接通电源之后，断路器（俗称空气开关）跳闸的故障。
②由于绕制滤波电感绕组的线径较粗，很少有开路损坏的故障。而其工作时通过的电流较大，接线端子处容易产生热量，将连接引线烧断而出现室外机无供电的故障。
五、滤波电容
1．作用
滤波电容实际为容量较大（约2000μF）、耐压较高（约直流400V）的电解电容。根据电容“通交流、隔直流”的特性，对滤波电感输送的直流电压再次滤波，将其中含有的交流成分直接入地，使供给模块P、N端的直流电压平滑、纯净，不含交流成分。
2．引脚作用
滤波电容共有两个引脚，分别是正极和负极。正极接模块P端子，负极接模块N端子，负极引脚对应有“︱”状标志。
3．分类
按电容个数分类，有两种形式，即单个电容或几个电容并联组成。
（1）单个电容
见图2-19，由1个耐压400V、容量为2500μF左右的电解电容，对直流电压滤波后为模块供电，常见于早期生产的挂式变频空调器或目前的柜式变频空调器，电控盒内设有专用安装位置。
图2-19 单个电容
（2）多个电容并联
由2～4个耐压450V、容量为680μF左右的电解电容并联组成，对直流电压滤波后为模块供电，总容量为单个电容标注容量相加，见图2-20。此形式常见于目前生产的变频空调器，直接焊在室外机主板上。
图2-20 电容并联
六、直流电机
1．作用
直流电机应用在全直流变频空调器的室内风机和室外风机，见图2-21，作用与安装位置和普通定频空调器室内机的室内风机（PG电机）、室外机的室外风机（轴流电机）相同。
图2-21 室内和室外直流风机安装位置
室内直流风机带动室内风扇（贯流风扇）运行，制冷时将蒸发器产生的冷量输送到室内，降低房间温度。
室外直流风机带动室外风扇（轴流风扇）运行，制冷时将冷凝器产生的热量排放到室外，吸入自然空气为冷凝器降温。
2．分类
直流电机和交流电机最主要的区别有两点，一是直流电机供电电压为直流300V，二是转子为永磁铁，直流电机也称为无刷直流电机。
目前直流电机根据引线常分为两种类型，一种为5根引线，一种为3根引线。5根引线的直流电机应用在早期和目前的全直流变频空调器上，3根引线的直流电机应用在目前的全直流变频空调器上。
3．剖解5根引线直流电机
由于5根引线室内直流电机和室外直流电机的内部结构基本相同，本小节以室内风机使用的直流电机为例，介绍内部结构等知识。
（1）实物外形和组成
见图2-22左图，示例电机由松下公司生产，型号为ARW40N8P30MS，8极（实际转速约为750r/min），功率为30W，供电为直流280～340V。
见图2-22右图，直流电机由上盖、转子（含上轴承、下轴承）、定子（内含线圈和下盖）、控制电路板（主板）组成。
图2-22 实物外形和组成
（2）转子组件
见图2-23，转子主要由主轴、转子、上轴承、下轴承等组成。直流电机的转子和交流电机的转子不同的地方是，其由永久磁铁构成，表面有很强的吸力，将螺钉旋具放在上面，能将铁杆部分紧紧地吸住。
图2-23 转子组件
（3）定子组件
定子组件由定子和下盖组成，并塑封为一体，见图2-24。线圈塑封固定在定子内部，从外面看不到线圈，只能看到接线端子；下盖设有轴承孔，安装转子组件中的下轴承，将转子安装到下轴承孔时，转子的磁铁部分和定子在高度上相对应。
图2-24 定子组件
线圈塑封在定子内部，共引出4个接线端子，见图2-25左图，分别为线圈的中点、U、V、W。U-V-W和电机内部主板的模块上的U-V-W对应连接，中点接线端子和主板不相连，相当于空闲的端子。
测量线圈的阻值时，使用万用表电阻档，测量U和V、U和W、V和W的3次阻值应相等，见图2-25右图，实测约为80Ω。
图2-25 接线端子和测量线圈阻值
（4）主板
电机内部设有主板，见图2-26，主要由控制电路集成块、3个驱动电路集成块、1个模块、1束连接线（共5根引线）组成。
图2-26 主板
主要元件均位于主板正面，反面只设有简单的贴片元件。由于模块运行时热量较大，其表面涂有散热硅脂，紧贴在上盖，由上盖的铁壳为模块散热。
（5）5根连接线
见图2-27，无论是室内直流电机或室外直流电机，插头均只有5根连接线，插头1端连接电机内部的主板，插头另1端和室内机或室外机主板相连，为电控系统构成通路。
图2-27 5根连接线
连接线的作用见图2-28。
图2-28 连接线作用
①号红线VDC：直流300V电压正极引线，和②号黑线直流地组合成为直流300V电压，为主板内模块供电，其输出电压驱动电机线圈。
②号黑线GND：直流电压300V和15V的公共端地线。
③号白线VCC：直流15V电压正极引线，和②号黑线直流地组合成为直流15V电压，为主板的弱信号控制电路供电。
④号黄线VSP：驱动控制引线，室内机或室外机主板CPU输出的转速控制信号，由驱动控制引线送至电机内部的控制电路，控制电路处理后驱动模块可改变电机转速。
⑤号蓝线FG：转速反馈引线，直流电机运行后，内部主板输出实时的转速信号，由转速反馈引线送到室内机或室外机主板，供CPU分析判断，并与目标转速相比较，使实际转速和目标转速相对应。
4．3根引线直流电机
（1）实物外形和铭牌
目前全直流变频空调器还有1种形式，就是使用3根引线的直流电机，用来驱动室内或室外风扇。见图2-29，示例电机由通达电机有限公司生产，型号为WZDK34-38G-W，（驱动线圈的模块）供电为直流280V，功率为34W，8极，理论转速为1000r/min，其连接线只有3根，分别为蓝线U、黄线V、白线W，引线功能标识为U-V-W，和压缩机连接线功能相同，说明电机内部只有线圈（绕组）。
图2-29 3根引线直流电机
（2）风机模块设计位置
由于电机内部只有线圈（绕组），见图2-30，将驱动线圈的模块设计在室外机主板（或室内机主板）上，风机模块可分为单列或双列封装（根据型号可分为无散热片自然散热和散热片散热），相对应驱动电路也设计在主板上。
图2-30 风机模块设计位置
（3）测量线圈阻值
测量3引线直流电机线圈阻值时，使用万用表电阻档，见图2-31，表笔接蓝线U和黄线V测量阻值约为66Ω，蓝线U和白线W阻值约为66Ω，黄线V和白线W阻值约为66Ω。根据3次测量阻值结果均相等，可发现和测量变频压缩机线圈方法相同。
图2-31 测量直流电机线圈阻值