главная / все статьи / Ремонт холодильников
Автоматика бытовых холодильников
Приборы автоматики в холодильниках выполняют следующие функции:
управление — пуск электродвигателя компрессора с кратковременным переключением пусковой обмотки или пускового конденсатора; осуществление операций автоматического оттаивания по программе командного прибора; включение освещения и выключения вентиляторов при открывании двери; включение нагревателей; управление программой действия автоматического льдогенератора;
регулирование — поддержание заданной температуры в заданных точках путем пуска и остановки компрессора, изменением степени открытия заслонок, путем пуска и остановки вентиляторов, иногда включением нагревателей для ослабления охлаждения данной зоны;
защита — от чрезмерного нагрева обмоток двигателя; от чрезмерной силы тока в обмотках электродвигателя; блокировка разного рода, не допускающие включения какого-либо элемента, если не выполнены определенные условия; все защиты возвратные, приходят в рабочее положение без участия человека;
сигнализация — при аварийном повышении температуры в низкотемпературной камере на 3 о С выше заданной; дистанционные термометры
Наиболее важная функция автоматики — регулирование температуры.
ТЕРМОРЕГУЛЯТОРЫ
Способы регулирования температуры. Системам регулирования температур в холодильниках присуще своеобразное противоречие: уставку задатчика системы устанавливает человек, но задатчиков приборов, как правило, нет шкал, позволяющих судить об уровне устанавливаемой температуры. Задатчики, совмещаемые с ручкой прибора, имеют либо стрелку, указывающую «больше» -- «меньше», либо условную оцифровку. Регулировка производится вслепую, но это оправдывается тем, что точное соблюдение заданной температуры и не требуется, для краткосрочного хранения продуктов в бытовых условиях допустим широкий диапазон температур (3-5˚С).
Анализ технических средств терморегулирования, применяемых в бытовых холодильниках, показывает, что система регулирования может быть упрощена и удешевлена при одновременном достижении высокой надежности, а расход энергии уменьшен, если сделать эту систему «гибкой», допускающей незначительные отклонения температуры в холодильной камере при изменении условий работы холодильника. Жесткие требования к постоянству раз установленной температуры влекут за собой значительное увеличение расхода энергии, иногда вдвое и даже более.
Применяются прямой и косвенный методы регулирования температуры. Прямой метод заключается в поддержании постоянной температуры воздуха, причем датчик регулятора температуры размещается в холодильной камере, косвенный — в поддержании постоянной температуры кипения или, что почти одно и то же самое, постоянной температуры поверхности испарителя. Оба метода имеют достоинства и недостатки. Косвенный метод регулирования температур широко применяется при конвективном охлаждении холодильной камеры. Прямой метод обычен для холодильников с принудительной циркуляцией воздуха, когда регулирование температур в обеих камерах производится путем изменения количества подаваемого в них холодного воздуха.
В холодильниках с конвективным охлаждением общепринято двухпозиционное регулирование путем включения и выключения электродвигателя компрессора чувствительного элемента или датчика достигает верхнего предела — температуры включения , выключения — когда она достигает нижнего предела, т. е. температуры выключения. Разность этих температур называют дифференциалом прибора.
При прямом методе регулирования дифференциал прибора должен быть равен или меньше допустимой амплитуды колебаний температуры воздуха в холодильной камере, т. е. величина порядка 1˚С. Такие приборы сложны и дороги. В простых по конструкции приборах дифференциал может быть, по крайней мере, вдвое большим.
При косвенном методе регулирования колебаниям температуры воздуха порядок 1˚С или менее соответствуют колебания температуры кипения на порядок больше. Дифференциал терморегулятора может находится в пределах 6 — 10˚С.
Естественно, что каким бы ни был принцип действия прибора — манометрический-кий, дилатометрический, полупроводниковый — большему дифференциалу соответствует более сильный сигнал, управляющий контактной системой. В результате прибор может быть сделан проще. надежнее, стабильным в работе.
Конструкции и монтаж терморегуляторов. Регулирование температуры в холодильниках традиционного типа — с конвективным охлаждением камеры расположенным в ней испарителем — производится путем изменения температуры кипения. Для этого применяют терморегуляторы (реле температуры), чувствительный элемент, которых прижат к стенке испарителя. В терморегуляторе установлен сильфон, на одну сторону которого действует давление пара вещества, заполняющего чувствительный элемент — трубку, а на другую — пружина, натяжение которой изменяется от руки поворотом ручки. Дно сильфона механически соединено с электрическими контактами, включающими или выключающими электродвигатель компрессора. Увеличение натяжения пружины поворотом ручки приводит к тому что срабатывание механизма происходит при более высоком давлении пара. следовательно, при более высокой температуре стенки испарителя и температуре кипения. Соответственно будет выше температура в камере холодильника.
Терморегуляторы такого типа несложны, компактны, надежны в работе и имеют невысокую стоимость. Они без изменения уставки заметно замедляют рост расхода энергии по мере повышения температуры окружающего воздуха путем незначительного повышения температуры в холодильной камере. Связь между этими температурами при неизменной уставке является спастической характеристикой системы холодильник — терморегулятор.
Исключительно жесткие требования предъявляются к плотности силовой системы (чувствительный элемент — капилляр — сильфон), давление в которой близко к давлению в испарителе (50—200 кПа) и циклично колеблется с частотой 3—8 раз в час с амплитудой 50—70 кПа в течение многих лет, а количество фреона в силовой системе ничтожно (доли грамма).
Систему заполняют перегретым паром фреона -12, что исключает чрезмерное повышение давления при транспортировке и хранении приборов при высокой температуре. Малый вес заполнения позволяет отказаться от дополнительной емкости (патрона) на капиллярной трубке, так как весь жидкий фреон свободно помещается в конце ее, прижатом к испарителю, если правильно выбран диаметр трубки и если она прижата горизонтально или запаянным концом вниз. Конец капилляра и является чувствительным элементом.
Чувствительный патрон или конец капилляра укрепляют на испарителе горизонтально или запаянным концом вниз, чтобы жидкий фреон не перетекал вдоль капилляра. На некотором расстоянии от испарителя капилляр загибают вверх, чтобы талая вода при оттаивании не стекала по нему к прибору или в изоляцию холодильника.
В большинстве случаев терморегулятор устанавливают внутри холодильника, на пример на боковой стенке холодильнике холодильной камеры. Однако иногда терморегулятор располагают снаружи, под верхней плоскостью холодильника, либо под панелью передней стенки над дверью.
Терморегулятор должен безотказно работать при расположении расположении оси под любым углом к горизонтальной плоскости.
Характеристики терморегуляторов. Основными параметрами терморегулято-ров служат температуры включения и выключения при различных уставках.
Механизм срабатывает в результате изменения температуры чувствительного элемента (патрона. конца капилляра) и соответствующего изменения давления наполнителя. При повышенной температуре заданная разность усилий соответствует меньшему значению разности температур.
Изменение атмосферного давления в зависимости от метеорологического состояния атмосферы либо при изменении высоты расположения прибора над уровнем моря влияет на значение температур срабатывания; это следует учитывать при настройке и контроле терморегуляторов. Величина поправки больше при низкой температуре, следовательно при низкой, с понижением барометрического давления дифференциал слегка возрастает (на доли градуса).
Поле допускаемого рассеяния параметров устанавливаю, принимая во внимание:
нестабильность срабатывания данного экземпляра прибора;
различия разных экземпляров одной модели , определяемые технологическими допусками на размеры деталей, зазоры и упругость пружин и другими причинами, вызывающими изменение наклона характеристики (шкальности), дифференциала и кривизны характеристики;
различия разных экземпляров одной модели, вызванные технологическими допусками на настройку прибора на заводе-изготовителе;
старение приборов, отклонения параметров при транспортировке в результате тряски, влияния высокой температуры летом и низкой зимой.
Для холодильников разных типов требуются терморегуляторы с различными характеристиками. Кроме того. иногда к терморегуляторам предъявляются особые требования , вызывающие необходимость создания специальных модификаций приборов.
Цикличные изменения температуры кипения, вызываемые периодическими пусками и остановками компрессора, распространяются по всем элементам холодильника. По мере удаления от источника колебаний температуры — кипящего фреона --- термические сопротивления, тепловые емкости и перемещения воздуха с малой скоростью (конвекция) вызывают затухание и сдвиг фазы (запаздывание) тепловой волны.
Затухание и сдвиг по фазе наблюдаются даже в чувствительном элементе (патроне) терморегулятора, прижатом к испарителю. из-за наличия двух металлических стенок (испарителя и капилляра), малой площади их контакта, контакта капилляра с планкой. омываемой воздухом, и теплопритока вдоль капилляра. Соответственно колебания давления в силовой системе терморегулятора отличаются по амплитуде и фазе от колебаний давления в испарителе.
Явление затухания и сдвига фаз особенно резко проявляется при наличии между капилляром и стенкой испарителя неметаллической прокладки либо при надевании на капилляр хлорвинилового чулка. А так как управление работой холодильника производится при постоянной амплитуде колебаний давления в приборе, то наличие прокладки или чулка увеличивает амплитуду колебаний температуры кипения и длительность цикла. Неметаллические прокладки применяются для искусственного удлинения циклов. Но при больших допусках на толщину и теплопроводность прокладки показатели даже полностью идентичных холодильников могут заметно различаться.
Перенесением крепления капилляра в зону с повышенной температурой можно заставить холодильную машину работать в диапазоне более низких температур кипения без изменения настройки и уставки терморегулятора.
Обычно амплитуда колебаний температуры в плюсовом отделении на порядок ниже, чем температуры кипения , и сдвиг фазы также на порядок ниже длины волны. Затухание и сдвиг фазы определяются характером передачи тепла и движения воздуха к испарителю и теплоемкость хранящихся продуктов. Про прочих условиях амплитуды колебаний температуры кипения
