制冷压缩机的能量调节,除了在压缩机本身采取措施外,还可以在压缩机的外部采取措施,实现能量调节。根据压缩机工作的基本原理.其制冷量与输气量成正比,而压缩机的输气量又与其转速n成正比,即转速n越高,制冷量越大。因此,只要改变压缩机的转速.就能相应地改变压缩机的制冷量,实现压缩机的能量调节。压缩机的转速调节,根据其外部动力装置的不同,可分为原动机直接驱动、变速电动机驱动和电动机配合调速装置三种类型。
1.原动机直接驱动的压缩机变速调节。在有些情况下,制冷压缩机采用原动机直接驱动。目前常用的原动机主要是内燃机,如柴油机、汽油机等。对于各种原动机,其转速的调节十分方便。例如对柴油机,只要调节进入汽缸燃烧的油量,就可以改变其转速。因此,当制冷压缩机采用内燃机直接驱动时,只要改变内燃机的转速,就可方便地实现制冷压缩机的变速调节。目前,由内燃机直接驱动的制冷压缩机,主要用于汽车和渔船上。其变速调节的主要特点是速度调节的范围大,并且可以实现无级调节,其调节特性令人满意。
2.采用变速电动机驱动的压缩机变速调节。现在绝大部分的制冷压缩机采用电动机驱动。因此选用变速电动机,就可以实现制冷压缩机的转速变化,常用的变速电动机有电磁调速电动机和变极对数电动机。
所谓电磁调速电动机,是由恒速笼型异步电动机和靠励磁电流调速的电磁离合器组成。笼型异步电动机作为原动机带动电磁离合器为主动部分,其从动部分与负载连接。从动部分与主动部分只有磁路联系而无机械联系,通过控制励磁电流改变磁路磁通,使离合器产生不同涡流转矩,实现调速目的。采用电磁调速电动机其有运行可靠、结构简单、价格便宜、控制线路简单、对电网无谐波影响、维修方便等优点。在闭环控制时,调速范围可达10:1以上,调速精度约为2%,适用于中小功率电动机。其缺点是在低速运转时效率低,输出最大转速只有空载转速的80%~90%,损失大。电磁调速电动机,通常又称滑差电动机、vs电动机,在我国已成系列,功率范围为0.4~500kW。根据电磁调速电动机的特性,它适用于容量较小的制冷机。目前主要用于风机水泵的调速。
变极对数的调速方法属于高效型调速方案。采用变极对数的笼型异步电动机,通常简称多速机。我国已有双速、二连、四速的多速机。采用变极对数的调速方法的优点是控制简单、初投资小、维护方便,可分段启动、减速,可回馈电能,节能效果好。主要缺点是调速无法连续平滑,只能是有级调速。
3.采用调速装置的变速调节。利用不同的原理,采用各种调速装置,可以实现电动机的速度调节。对于绕线型电动机,可以采用转子串接附加电阻,借此改变电动机的机械特性,从而实现调速。这种调速方法一般只能是有级的和有触点的,而且不易实现调速自动化。为了克服这个缺点,可以采用直流变限调速方法,即先把转子感应出的三相交流电整流成直流电,然后通过晶闸管直流开关的作用,改变直流电路的电阻,实现无级调速。
①调压调速。调压调速器是用干异步电动机的一种调速装置。调压调速是通过调整电动机定子电压实现调速。目前常用的笼型交流异步电动机是三相的,通常采用晶闸管三相调压器。由于晶闸管几乎不消耗钢铁材料、体积小、价格低、控制方便,现在已成为交流调压器的主要形式。调压调速方案具有调压装置体积小、线路简单、价格低、使用维修比较方便的优点。采用调压装置在轻载时可以提高功率因数,较少电动机空载损耗,且可以兼做笼型异步电动机降压启动设备,其缺点是低速运行时转差功率大、效率低、调速特性软、调速范围小。
②变频调速。交流变频调速是20世纪80年代迅速发展起来的一种新型电力传动调速技术。由于该技术具有许多明显的优点,发展非常迅速,现已成为现代交流调速的基础和主流。在发达国家,变频调速装置已经开发了从不足IkW到数千千瓦的系列产品。在我国,适应中小容量的变频器已经进人推广应用阶段。变频式能量调节是指用改变压缩机电动机供电频率的方法来改变电动机转速.相应地改变压缩机的转速,使压缩机制冷量与热负荷的变化达到最佳匹配。在压缩式制冷设备中,不论是活塞式压缩机、螺杆式压缩机,还是离心式压缩机,凡是由电动机直接驱动的压缩机均可采用这种方法。因此,这种能量调节方法适用于各种压缩机,并且具有优良的调节特性和经济性。