ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1

Тема:Дослідження схем автоматизації побутової холодильної установки

            Мета: Вивчити принцип роботи електрообладнання холодильної установки. Вміти налаштувати  її на необхідний  режим роботи.

            Навчально-методичне забезпечення: технологічна і принципіальна електричні схеми холодильної установки , технічна документація.

            Матеріально-технічне забезпечення: побутовий холодильник.            

Теоретична частина

Будова побутової холодильної установки

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

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.

Енергетична ефективність холодильної установки характеризується холодильним коефіцієнтом e, який обчислюють за формулою   e = q₂/ℓ = q₂ / (q₁– q₂),    де q₂ – питома холодопродуктивність (кількість теплоти, що підводиться до 1кг холодоагенту від об’єкта охолодження), кДж/кг; q₁ – теплота, що відводиться від 1 кг холодоагента в циклі (процеси охолодження та конденсації), кДж/кг; ℓ – питома зовнішня енергія, витрачена для здійснення циклу, кДж/кг.  Ефективність роботи холодильної установки визначається кількістю енергії, витраченої на виробництво одиниці холоду (1 Гкал). У цьому випадку до витрат енергії для здійснення циклу включають роботу циркуляційних насосів холодоагенту, проміжних теплоносіїв та обігових систем охолодження конденсатора і компресора, вентиляторів охолоджувачів повітря і випарника.    Кількість теплоти, що відбирається від об’єкта охолодження одним кілограмом холодоагенту: q₂ = h₁ – h₅.  Кількість теплоти, що відводиться від одного кілограма холодоагента до навколишнього середовища: q₁ = h₂ – h₄ .       

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 теплове реле KK. За такою схемою побудовані холодильники 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. 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 двигун-компресор спожмває великий струм, включається в роботу захисне реле KK. Його обмотка нагрівається струмом пускової обмотки, біметалічна пластина вигинається і розмикає загальне коло живлення електродвигуна.

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. 3) 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.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 терморегулятора сучасного побутового холодильника показана праворуч на рис. 4. 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».

Рис.3 .Термореле холодильника	Рис.4.Загальний вигляд	Рис.5.Будова терморегулятора

Типи термостатів : ТАМ133 аналог (К59) термостат холодильної камери, ТАМ145 анолог (К57) термостат морозильної камери.

Послідовність виконання роботи

1. Вивчити будову, принципову електричну схему керування домашнього  побутового холодильника та описати модель, тип ноуфрост чи крапельний та  принцип його  роботи.

2. Дослідити режими роботи холодильника. При включенні компресора занотувати час включення та заміряти температуру в холодильній та морозильній камері. При виключенні компресора знову занотувати час включення та заміряти температуру в холодильній та морозильній камері Тобто визначити час гістерезису термостата - це різниця між часом вимкнення та включенням. Дані занести до таблиці. Дослідити три цикли роботи холодильної установки. Проміжок часу від одного до наступного включення компресора називають циклом. 

3.За резельтатами досліджень побудувати графік заледжості  темперарури в холодильній камері від часу t1=f(t) та графік заледжості  темперарури в морозильній  камері від часу t2=f(t)

4. Висновки до роботи.

5. Дати відповідь на контрольні запитання.

Контрольні запитання

1.Напишіть перелік основних вузлів холодильної установки.

2.Коротко поясніть роботу схеми холодильної установки в автоматичному режимі.

3.Поясніть призначення датчиків температури .

4.Де встановлено датчик температури в побутовому холодильнику?

5.Коротко поясніть принцип дії датчика температури.